JP2021527319A - 光電子デバイス、及び光電子デバイスを製造する方法 - Google Patents

光電子デバイス、及び光電子デバイスを製造する方法 Download PDF

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Abstract

【解決手段】本発明は光電子デバイスに関し、光電子デバイスは基板と、基板を覆う光電子部品のアレイ(70)と、光電子部品に連結された第１の導電性トラックと、アレイの一部を覆っている接着層と、接着層と接して周縁部を有する被覆体(44)と、335 nm〜10.6μｍの範囲内の波長の放射線を反射し、所与の方向に周縁部と整列して第１の導電性トラックと被覆体との間に延びている第２のトラック(72)とを備えている。

Description

本開示は一般に、光電子デバイス及び光電子デバイスを製造する方法に関し、より具体的にはディスプレイスクリーン及び／又は画像センサを備えたデバイスに関する。
多くのコンピュータ、タッチパッド、携帯電話、スマートウォッチは画像センサを備えている。
図１は、画像センサ10を部分的且つ概略的に示している。画像センサ10は、以下光学アレイと称される検出素子12のアレイ11を備えている。検出素子12は行及び列に配置されてもよい。各検出素子12は、光検出器14、例えばフォトダイオードと選択素子16、例えばトランジスタとを有しており、トランジスタのソース又はドレインがフォトダイオード14の第１の電極、例えばカソードに連結されている。画像センサ10は、選択トランジスタ16のゲートに連結された導電性トラック20を行毎に有する選択回路18を備えている。画像センサ10は、例えば一列の選択トランジスタ16のソース又はドレインに連結された導電性トラック24を列毎に有する読み出し回路22を更に備えている。更に、フォトダイオード14の第２の電極、例えばアノードが、基準電位の電位源28に導電性トラック26を介して連結されてもよい。
有機材料で少なくとも部分的に形成された検出素子12を形成することが知られている。光学アレイ11は基板上に個別に形成されてもよく、選択回路18、読み出し回路22及び電位源28は、光学アレイ11に接続された外部回路に相当してもよい。光学アレイ11は一般に、水及び空気中に含まれる酸素から有機フォトダイオード14を特に保護する被覆体で覆われた層の積層体を有している。被覆体は、光学アレイに接着層を介して付着した膜に相当してもよい。そのため、膜を光学アレイに接合し、特に選択回路18、読み出し回路22及び電位源28に接続されるように構成されている光学アレイ11の導体パッドを露出させた後、膜切断工程を行う。切断工程をレーザによって行ってもよい。
このような製造方法の不利点は、レーザの設定が困難であるため、レーザ切断工程によって、レーザビームの経路に配置された導電性トラック20, 24, 26の望ましくない劣化を引き起こす場合があるということである。更に、基板がプラスチックで形成されていると、基板がレーザの波長で吸収特性を有する場合があり、そのため、レーザ切断工程によって、レーザビームの経路で基板の望ましくない劣化を引き起こす場合がある。
実施形態の目的は、既に述べた光電子デバイス及び光電子デバイスの製造方法の不利点の全て又は一部を克服することである。
実施形態の別の目的は、光電子デバイスの製造方法が切断工程、特にレーザ切断工程を有することである。
実施形態の別の目的は、光電子デバイスが劣化しない導電性トラックを備えることである。
実施形態の別の目的は、光電子デバイスが劣化しない基板を備えることである。
実施形態の別の目的は、ディスプレイスクリーン及び／又は画像センサを備えた光電子デバイスを提供することである。
実施形態の別の目的は、画像センサが有機半導体材料で少なくとも部分的に形成されることである。
実施形態の別の目的は、印刷技術、例えばインクジェット、ヘリオグラフィ、シルクスクリーン、フレキソ印刷又はコーティングによって層を連続的に堆積させることにより、光電子デバイスの全て又は一部を形成することである。
従って、実施形態は、基板と、前記基板を覆う光電子部品のアレイと、前記光電子部品に連結されている第１の導電性トラックと、前記アレイの一部を覆っている接着層と、前記接着層と接して周縁部を有する被覆体と、335 nm〜10.6μｍの範囲内の波長の放射線を反射及び／又は吸収し、所与の方向に前記周縁部と整列して前記第１の導電性トラックと前記被覆体との間に延びている第２のトラックとを備えていることを特徴とする光電子デバイスを提供する。
実施形態によれば、前記第２のトラックは、
金属又は金属合金、例えば銀(Ag)、金(Au)、鉛(Pb)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、タングステン(W) 、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、又はマグネシウム及び銀の合金(MgAg)、
炭素、銀及び銅のナノワイヤ、
グラフェン、
着色樹脂又は黒色樹脂、例えば着色又は黒色のSU-8樹脂、並びに
これらの材料の少なくとも２つの混合物
を含む群から選択されている。
実施形態によれば、前記光電子デバイスは、第１の電気絶縁層と、前記光電子部品毎に設けられて前記光電子部品と接し、前記第１の電気絶縁層上に載置されて前記第１の電気絶縁層と接している電極とを更に備えており、前記第２のトラックは、前記第１の電気絶縁層上に載置されて前記第１の電気絶縁層と接している。
実施形態によれば、前記第２のトラックは、前記電極の材料と同一の材料で形成されている。
実施形態によれば、前記光電子デバイスは、第２の電気絶縁層と、前記光電子部品毎に設けられた電界効果トランジスタ及び前記電界効果トランジスタを前記光電子部品に連結して前記第２の電気絶縁層上に載置されて前記第２の電気絶縁層と接している第３の導電性トラックとを更に備えており、前記第２のトラックは、前記第３の導電性トラックの材料と同一の材料で形成され、前記第２の電気絶縁層上に載置されて前記第２の電気絶縁層と接している。
実施形態によれば、前記第２のトラックは、前記接着層と前記被覆体との間に配置されている。
実施形態によれば、前記光電子部品は有機光検出器を有している。
実施形態によれば、前記光電子部品は有機発光部品を有している。
実施形態は、上記に定義されているような光電子デバイスを製造することを特徴とする方法を提供する。
実施形態によれば、前記方法は、
前記基板を覆う光電子部品のアレイ、及び前記光電子部品に連結された第１の導電性トラックを形成する工程、
前記アレイの一部を前記接着層で覆う工程、
膜を前記接着層と接触させる工程、
所与の方向に出射するレーザビームを使用して前記膜を切断して被覆体を得る工程、及び
レーザビームを反射及び／又は吸収し、前記所与の方向に前記被覆体の周縁部と整列して前記第１の導電性トラックと前記被覆体との間に延びる第２のトラックを形成する工程
を有する。
前述及び他の特徴及び利点は、添付図面を参照して本発明を限定するものではない実例として与えられる以下の特定の実施形態に詳細に記載されている。
画像センサの例を示す電気回路図である。 画像センサの光学アレイの例を部分的に簡略化して示す断面図である。 画像センサの光学アレイの例を部分的に簡略化して示す平面図である。 図２及び図３に示されている光学アレイを製造する方法の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。 図２及び図３に示されている光学アレイを製造する方法の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。 図２及び図３に示されている光学アレイを製造する方法の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。 光学アレイの実施形態を部分的に簡略化して示す断面図である。 光学アレイの実施形態を部分的に簡略化して示す平面図である。 光学アレイの実施形態を示す部分的な断面略図である。 光学アレイの実施形態を示す部分的な断面略図である。 光学アレイの実施形態を示す部分的な断面略図である。
同一の要素は異なる図面で同一の参照番号で示されている。明瞭化のために、記載される実施形態の理解に有用な工程及び要素のみが示され詳述されている。特に、ディスプレイスクリーン及び画像センサの動作は詳述されておらず、記載された実施形態は通常のディスプレイスクリーン及び画像センサと適合する。更に、ディスプレイスクリーン及び／又は画像センサが一体化されている光電子デバイスの他の部品も詳述されておらず、記載された実施形態は、ディスプレイスクリーン及び／又は画像センサを備えた光電子デバイスの通常の他の部品と適合する。
特に示されていない場合、共に接続された２つの要素を参照するとき、これは、導体以外のいかなる中間要素も無しの直接接続を表し、共に連結された２つの要素を参照するとき、これは、これら２つの要素が接続され得るか、又は一若しくは複数の他の要素を介して連結され得ることを表す。
以下の記載では、「程度」及び「実質的に」という用語を参照するとき、これは10％の範囲内、好ましくは５％の範囲内を意味する。更に、「最上部」、「底部」などの絶対位置又は「上方」、「下方」、「上側」、「下側」などの相対位置を表す用語を参照するとき、特に指定されていない場合、図面の向きを指す。
光電子部品、特に発光部品又は光検出器のアクティブ領域という表現は、光電子部品によって与えられる電磁放射線の大部分が放射される領域、又は光電子部品によって受ける電磁放射線の大部分が取り込まれる領域を表す。以下の記載では、光電子部品のアクティブ領域が主に、好ましくは完全に少なくとも１つの有機材料又は有機材料の混合物で形成されているとき、この光電子部品は有機と称される。更に、放射線を反射すると言われる素子は、放射線の反射率が80％より高く、好ましくは90％より高く、より好ましくは95％より高い素子であり、反射率は、反射放射線の流れと入射放射線の流れとの比であると定められる。
光学アレイの光電子部品が有機フォトダイオードである場合の光学アレイに関して実施形態を述べる。しかしながら、光電子部品が発光部品に相当してもよいことは明らかなはずである。
図２は、光学アレイ30の例を部分的に簡略化して示す側断面図であり、光学アレイ30の電気回路図は図１に示されている光学アレイ11の電気回路図に相当し得る。
光学アレイ30は、図２の下から上に、
基板32と、
薄膜トランジスタが形成されている積層体34（１つのトランジスタＴが図２に示されている）と、
トランジスタＴの内の１つに夫々連結されている電極36（１つの電極36が図２に示されている）と、
電極36の内の１つと夫々接している光検出器38、例えばOPD とも称される有機フォトダイオード（１つのフォトダイオード38が図２に示されている）と、
全ての有機フォトダイオード38と接している電極40と、
接着材料の層42と、
被覆体44と
を有している。
実施形態によれば、各フォトダイオード38はアクティブ領域46を有しており、電極36, 40はアクティブ領域46と接している。変形例として、各有機フォトダイオード38は、電極36の内の１つと接している第１の界面層、第１の界面層と接しているアクティブ領域46、及びアクティブ領域46と接している第２の界面層を有してもよく、電極40が第２の界面層と接してもよい。
本実施形態によれば、積層体34は、
基板32上に載置されている導電性トラック50, 51（導電性トラック50はトランジスタＴのゲート導体を形成しており、導電性トラック51はトランジスタＴのドレイン又はソースと連結されている）と、
導電性トラック50, 51及び導電性トラック50, 51間の基板32を覆って、トランジスタＴのゲート絶縁体を形成している誘電体材料の誘電体層52と、
ゲート導体50に対向して誘電体層52上に載置されているアクティブ領域54と、
誘電体層52上に延びている導電性トラック56（これらの導電性トラック56の内の一部はアクティブ領域54と接してトランジスタＴのドレインコンタクト及びソースコンタクトを形成しており、これらの導電性トラック56の内の一部は誘電体層52を通して延びている導電性バイア57を介して導電性トラック51に電気的に連結されている）と、
アクティブ領域54及び導電性トラック56を覆っている誘電体材料の層58と
を有しており、電極36は層58上に載置され、絶縁層58を横切る導電性バイア60によって導電性トラック56の一部に接続されており、電極40は、絶縁層58, 52を横切る、図２に示されていない導電性バイアによって導電性トラック51の一部と接続されている。
変形例として、トランジスタＴは高ゲートタイプであってもよい。
アクティブ領域46と接する少なくとも１つの界面層が設けられているとき、この界面層は電子注入層又は正孔注入層に相当してもよい。各界面層の仕事関数は、界面層がカソードの機能を果たすか又はアノードの機能を果たすかに応じて正孔及び／又は電子を遮断、収集又は注入することができる。より具体的には、界面層がアノードの機能を果たすとき、この界面層は、正孔を注入して電子を遮断する層に相当する。そのため、界面層の仕事関数は4.5 eV以上であり、好ましくは５eV以上である。界面層がカソードの機能を果たすとき、この界面層は電子を注入して正孔を遮断する層に相当する。そのため、界面層の仕事関数は4.5 eV以下であり、好ましくは4.2 eV以下である。
本実施形態では、電極36又は電極40は、有利にはフォトダイオード38のための電子注入層又は正孔注入層の機能を直接果たし、アクティブ領域46と接して電子注入層又は正孔注入層の機能を果たす界面層をフォトダイオード38のために設ける必要がない。
基板32は剛性基板であってもよく、又は可撓性基板であってもよい。基板32は単層構造を有してもよく、又は少なくとも２層の積層体に相当してもよい。剛性基板の例として、珪素、ゲルマニウム又はガラスの基板が挙げられる。基板32は可撓性膜であることが好ましい。可撓性基板の例として、PEN （ポリエチレンナフタレート）、PET （ポリエチレンテレフタレート）、PI（ポリイミド）、TAC （セルローストリアセテート）、COP （シクロオレフィンコポリマー）又はPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）の膜が挙げられる。基板32の厚さは５μｍ〜1,000 μｍの範囲内であってもよい。実施形態によれば、基板32は、10μｍ〜300 μｍ、好ましくは75μｍ〜250 μｍ、特に125 μｍ程度の厚さを有して可撓性の性質を有してもよく、すなわち、基板32は外力の作用下で破壊する又は裂けることなく変形してもよく、特に撓んでもよい。基板32は、光学アレイ30の有機層を保護するために少なくとも１つの実質的に酸素気密で湿気気密な層を有してもよい。基板は、原子層堆積(ALD) 法によって堆積した一又は複数の層、例えばAl2O3 層であってもよい。
実施形態によれば、電極36, 40を形成する材料は、
透明導電性酸化物(TCO) 、特にインジウムスズ酸化物(ITO) 、酸化アルミニウム亜鉛(AZO) 、酸化ガリウム亜鉛(GZO) 、ITO/Ag/ITO合金、ITO/Mo/ITO合金、AZO/Ag/AZO合金又はZnO/Ag/ZnO合金、
金属又は金属合金、例えば銀(Ag)、金(Au)、鉛(Pb)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、タングステン(W) 、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、又はマグネシウム及び銀の合金(MgAg)、
炭素、銀及び／又は銅のナノワイヤ、
グラフェン、並びに
これらの材料の少なくとも２つの混合物
を含む群から選択されている。
電極40を形成する材料は、ポリ(3,4) −エチレンジオキシチオフェン及びポリスチレンスルホン酸ナトリウムの混合物であるPEDOT:PSS ポリマー、ポリアニリン、酸化タングステン(WO3) 、酸化ニッケル(NiO) 、酸化バナジウム(V2O5)又は酸化モリブデン(MoO3)を含む群から更に選択されてもよい。
光学アレイ30を光放射線に露出すると、光放射線は被覆体44を通ってフォトダイオード38に達する。電極40及び被覆体44は、フォトダイオード38によって取り込まれる電磁放射線を少なくとも部分的に通す。電極40は、例えばTCO で形成されている。そのため、電極36及び基板32は、フォトダイオード38によって取り込まれる電磁放射線を通さなくてもよい。電磁放射線が基板32を通ってフォトダイオード38に達する場合、電極36及び基板32は、フォトダイオード38によって取り込まれる電磁放射線を少なくとも部分的に通す材料で形成される。電極36は、例えばTCO で形成される。そのため、電極40は、フォトダイオード38によって取り込まれる電磁放射線を通さなくてもよい。
各絶縁層52, 58は単層又は多層構造を有してもよく、窒化珪素(SiN) 、酸化珪素(SiO2)又はポリマー、特に樹脂で形成された少なくとも１つの層を有してもよい。
接着材料の層42は可視光線を通すか、又は可視光線を部分的に通す。接着材料の層42は、好ましくは実質的に気密であり水密である。接着材料の層42を形成する材料はポリエポキシド及びポリアクリレートを含む群から選択されている。ポリエポキシドの内、接着材料の層42を形成する材料は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、特にビスフェノールＡジグリシジルエーテル(DGEBA) 、ビスフェノールＡ及びテトラブロモビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、特にフェノールノボラック型エポキシ樹脂(EPN) 、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(ECN) 、脂肪族エポキシ樹脂、特にグリシジル基を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシド、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、特にメチレンジアニリンのグリシジルエーテル(TGMDA) 、並びにこれらの化合物の少なくとも２つの混合物を含む群から選択されてもよい。ポリアクリレートの内、接着材料の層42を形成する材料は、アクリル酸、メチルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリレート、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、2-クロロエチルビニルエーテル、2-アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA) 又はこれらの製品の誘導体を含む単量体から形成されてもよい。
接着材料の層42が少なくとも１つのポリエポキシド又はポリアクリレートを含む場合、接着材料の層42の厚さは１μｍ〜50μｍの範囲内であり、好ましくは５μｍ〜40μｍの範囲内であり、特に15μｍ程度である。
被覆体44は可撓性膜である。可撓性膜の例として、PEN （ポリエチレンナフタレート）、PET （ポリエチレンテレフタレート）、PI（ポリイミド）、TAC （セルローストリアセテート）、COP （シクロオレフィンコポリマー）又はPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）の膜が挙げられる。被覆体44の厚さは５μｍ〜1,000 μｍの範囲内であってもよい。
実施形態によれば、基板32は、10μｍ〜300 μｍ、好ましくは25μｍ〜100 μｍ、特に50μｍ程度の厚さを有して可撓性の性質を有してもよく、すなわち、被覆体は外力の作用下で破壊する又は裂けることなく変形してもよく、特に撓んでもよい。被覆体44は、光学アレイ30の有機層を保護するために少なくとも１つの実質的に酸素気密で湿気気密な層を有してもよい。被覆体44は、例えばプラズマ化学蒸着法(PECVD) によって堆積した少なくとも１つのSiN 層、及び／又は例えばALD によって堆積した１つの酸化アルミニウム層(Al2O3) を有してもよい。
アクティブ領域46は少なくとも１つの有機材料を含んでおり、複数の有機材料の積層体又は混合物を含んでもよい。アクティブ領域46は、電子供与体ポリマー及び電子受容体分子の混合物を含んでもよい。アクティブ領域46の機能領域は、下部電極36及び上部電極40の重なり部分により画定される。アクティブ領域46の機能領域を横切る電流は、数フェムトアンペアから数マイクロアンペアの範囲内であってもよい。下部電極36を覆うアクティブ領域46の厚さは50ｎｍ〜５μｍの範囲内であってもよく、好ましくは300 ｎｍ〜２μｍの範囲内であってもよく、例えば500 ｎｍ程度であってもよい。
アクティブ領域46は小分子、オリゴマー又はポリマーを含んでもよい。これらは有機材料であってもよく無機材料であってもよい。アクティブ層46は両極性半導体材料を含んでもよく、つまり、例えばバルクヘテロ接合を形成すべくナノメートルスケールで積層の形態又は均質な混合物の形態でＮ型半導体材料及びＰ型半導体材料の混合物を含んでもよい。
アクティブ領域46を形成し得るＰ型半導体材料の例として、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(P3HT)、ポリ［N-9'-ヘプタデカニル-2,7- カルバゾール-alt-5,5-（4,7-di-2-チエニル-2',1',3'-ベンゾチアジアゾール）］(PCDTBT)、ポリ［（4,8-bis-（2-エチルヘキシルオキシ）−ベンゾ[1,2-b;4,5-b']ジチオフェン）-2,6-ジイル-alt-（4-（2-エチルヘキサノイル）−チエノ[3,4-b]チオフェン）-2,6-ジイル］;4,5-b'］ジチオフェン）-2,6-ジイル-alt-（5,5'-bis（2-チエニル）-4,4,-ジノニル-2,2'-ビチアゾール）-5',5''-ジイル］(PBDTTT-C)、ポリ［2-メトキシ-5-（2-エチル−ヘキシルオキシ）-1,4-フェニレン−ビニレン］(MEH-PPV)、又はポリ［2,6-（4,4-bis-（2-エチルヘキシル）-4H-シクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン）-alt-4,7（2,1,3-ベンゾチアジアゾール）］(PCPDTBT) が挙げられる。
アクティブ領域46を形成し得るＮ型半導体材料の例として、フラーレン、特にC60 、[6,6]-フェニル-C61-メチルブタノエート([60]PCBM)、[6,6]-フェニル-C71-メチルブタノエート([70]PCBM)、ペリレンジイミド、酸化亜鉛(ZnO) 、又は量子ドットを形成し得るナノ結晶が挙げられる。
界面層が設けられており、電子注入層の機能を果たす場合、界面層を形成する材料は、
金属酸化物、特に酸化チタン又は酸化亜鉛、
分子ホスト／ドーパント系、特にNET-5/NDN-1 又はNET-8/MDN-26の商標名でNovaled によって商品化されている製品、
ドープされた導電性ポリマー又は半導体ポリマー、例えばポリ(3,4)-エチレンジオキシチオフェン及びトシラートの混合物であるPEDOT:トシラートポリマー、
炭酸塩、例えばCsCO3 、
高分子電解質、例えばポリ［9,9-bis（3'-（N,N-ジメチルアミノ）プロピル）-2,7-フルオレン-alt-2,7-（9,9-ジオクチルフルオレン）］(PFN) 、ポリ［3-（6-トリメチルアンモニウムヘキシル）チオフェン］(P3TMAHT) 、又はポリ［9,9-bis（2-エチルヘキシル）フルオレン］-b-ポリ［3-（6-トリメチルアンモニウムヘキシル）チオフェン］(PF2/6-b-P3TMAHT) 、
ポリエチレンイミン(PEI) ポリマー、又はエトキシ化ポリエチレンイミン(PEIE)ポリマー、プロポキシ化ポリエチレンイミンポリマー及び／若しくはブトキシ化ポリエチレンイミンポリマー、
MgAg、
トリス（8-ヒドロキシキノリン）アルミニウム(III) (Alq3)、
2-（4-ビフェニリル）-5-(4-tert-ブチルフェニル）-1,3,4- オキサジアゾール(Bu-PBD)、並びに
これらの材料の２以上の混合物
を含む群から選択されている。
界面層が設けられており、正孔注入層の機能を果たす場合、界面層を形成する材料は、
ドープされた導電性ポリマー又は半導体ポリマー、特にSigma-Aldrich によってPlexcore OC RG-1100 又はPlexcore OC RG-1200 の商標名で商品化されている材料、PEDOT:PSS 、
分子ホスト／ドーパント系、特にNHT-5/NDP-2 又はNHT-18/NDP-9の商標名でNovaled によって商品化されている製品、
高分子電解質、例えばナフィオン、
金属酸化物、例えば酸化モリブデン、酸化バナジウム、ITO 又は酸化ニッケル、
Bis［（1-ナフチル）-N-フェニル］ベンジジン(NPB) 、
トリアリールアミン(TPD) 、及び
これらの材料の２以上の混合物
を含む群から選択されている。
界面層が正孔注入層の機能を果たす場合、界面層を形成する材料は、ドープされた導電性ポリマー又は半導体ポリマーであることが好ましい。
光学アレイが発光部品、特に有機発光ダイオードを有している場合、発光ダイオードのアクティブ領域は、例えば発光材料で形成されている。発光材料は、M.T. Bernius、M. Inbasekaran、J. O'Brien及びW. Wu 著の「Progress with Light-Emitting Polymers」という題名の刊行物（Advanced Materials, 2000, Volume 12, Issue 23, p. 1737-1750）に記載されているような高分子発光材料、又は米国特許第5294869 号明細書に記載されているようなアルミニウムトリスキノリンのような低分子量の発光材料であってもよい。発光材料は、発光材料及び蛍光染料の混合物、又は発光材料及び蛍光染料の層構造を有してもよい。発光ポリマーは、ポリフルオレン、ポリベンゾチアゾール、ポリトリアリールアミン、ポリ（フェニレンビニレン）及びポリチオフェンを含んでいる。好ましい発光ポリマーは、9,9-di-n-オクチルフルオレン(F8)、N, N-bis（フェニル）-4-sec- ブチルフェニルアミン(TFB) 、ベンゾチアジアゾール(BT)、及びトリス（2-フェニルピリジン）イリジウム(Ir(ppy)3)でドープされた4,4'-N,N'-ジカルバゾール−ビフェニル(CBP) のホモポリマー及びコポリマーを含んでいる。アクティブ領域46の厚さは１nm〜100 nmの範囲内である。
導電性トラック50, 51, 56は電極36又は電極40と同一の材料で形成されてもよい。導電性トラック50, 51の厚さは50μｍ未満であってもよい。
アクティブ領域54は、ポリシリコン、特に低温多結晶シリコン(LTPS)、アモルファスシリコン(aSi) 、亜鉛・ガリウム・インジウム酸化物(IGZO)若しくはポリマーで形成されてもよく、又は有機薄膜トランジスタ(OTFT)を形成するために公知の方法で使用される小分子を含んでもよい。
各絶縁層52, 58は、SiN 、SiO2又は有機ポリマーで形成されてもよい。絶縁層52の厚さは10ｎｍ〜４μｍの範囲内であってもよく、絶縁層58の厚さは10ｎｍ〜４μｍの範囲内であってもよい。
光学アレイ30は、例えば被覆体44上に配置された偏光フィルタを更に有してもよい。光学アレイ30は、光検出器38に達する放射線の波長を選択するために光検出器38に対向してカラーフィルタを更に有してもよい。
図３は、図２に示されている光学アレイ30の部分的な平面略図である。図３は、フォトダイオード38が形成されている領域の周縁部を点線60で示し、導電性トラック50, 51が形成されている領域の周縁部を実線及び点線62で示している。被覆体44の周縁部64は実線で更に示されている。図３に示されているように、実線で示されている領域62の一部が被覆体44で覆われていないため、導電性トラック50, 51を、図３に示されていない選択回路18、読み出し回路22及び電位源28に接続することが可能になる。
図４Ａ〜図４Ｃは、光学アレイ30を製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
図４Ａは、トランジスタＴ、電極36、光検出器38、電極40及び接着材料の層42を含む層の積層体を形成した後に得られた構造を示す。
対象とする材料に応じて、光学アレイの層を形成する方法は、例えば、特にはゾル−ゲル形態で所望の位置に有機層を形成する材料の直接印刷によるいわゆるアディティブ処理、例えばインクジェット印刷、グラビア印刷、シルクスクリーン、フレキソ印刷、スプレーコーティング又はドロップキャストによるアディティブ処理に相当してもよい。対象とする材料に応じて、光学アレイの層を形成する方法は、いわゆるサブトラクティブ法に相当してもよく、この方法では、有機層を形成する材料を構造全体に堆積させ、その後、例えばフォトリソグラフィ又はレーザアブレーションによって未使用部分を除去する。対象とする材料に応じて、構造全体の堆積を、例えば液相成長法、カソードスパッタリング法又は蒸着法によって行ってもよい。スピンコーティング、スプレーコーティング、写真製版、スロットダイコーティング、ブレードコーティング、フレキソ印刷又はシルクスクリーンのような方法を特に使用してもよい。層が金属製であるとき、金属を、例えば支持体全体に蒸着法又はカソードスパッタリング法によって堆積させ、金属層をエッチングによって画定する。
光学アレイの層の少なくとも一部を印刷技術によって形成してもよいことが有利である。前述した層の材料を、液体の形態で、例えばインクジェットプリンタにより導電性インク、半導体インク又は絶縁インクの形態で堆積させてもよい。ここで「液体形態の材料」とは、印刷技術により堆積可能なゲル材料を更に指す。異なる層の堆積間にアニール工程を行ってもよいが、アニール温度が150 ℃を超えないことが可能であり、堆積及び場合によってはアニールを大気圧で行ってもよい。
図４Ｂは、所望の被覆体44の材料と同一の材料で形成された膜68を堆積した後に得られた構造を示す。膜68を接着層42に、場合によっては圧力を加えて加熱して接触させる積層工程によって、堆積を行ってもよい。
図４Ｃは、被覆体44を形成すべく膜68を被覆する工程の後に得られた構造を示す。切断工程はレーザ切断工程であってもよい。例として、レーザは、波長が9.4 μｍ〜10.6μｍの範囲内のCO2 タイプの連続レーザである。例として、レーザの出力は１Ｗ〜100 Ｗの範囲内であり、移動速度は１cm/s〜10 m/sの範囲内である。代替手段として、337.1 nmの波長の連続窒素レーザ、又は1,050 nm〜1,070 nm、1,550 nm若しくは2,100 nmの波長のパルスYag レーザを使用する。CO2 レーザを用いて切断を行うことが好ましい。レーザビームがたどる経路は、矢印64によって図４Ｃに概略的に示されている。
本発明者らは、レーザ切断工程によって、レーザビームによる導電性トラック50, 51の劣化、特にレーザの経路での導電性トラック50, 51の局所的な中断が生じる場合があることを示した。更に、基板32がプラスチック材料で形成されている場合、基板32はレーザビームを吸収する場合があり、それによってレーザの経路上で基板32の局所的な劣化が生じる場合がある。
本発明者らは、レーザ切断工程に起因する劣化が、レーザ切断工程中のレーザの経路にレーザ放射線を反射する材料及び／又はレーザ放射線を吸収する材料のトラックを設けることにより回避され得ることを示した。トラックが一方ではレーザビームと導電性トラック50, 51との間に、他方ではレーザビームと基板32との間に配置される。このトラックの幅は500 μｍより大きく、好ましくは１mmより大きいことが好ましい。
図５及び図６は夫々、切断工程のための保護体を有する光学アレイ70の実施形態を部分的に簡略化して示す断面図及び平面図である。光学アレイ70は、図２に示されている光学アレイ30の全ての要素を有しており、膜68の切断経路上で絶縁層58上に載置された少なくとも１つの反射トラック72を更に有している。実施形態によれば、反射トラック72は、電極36が反射材料で形成される場合、電極36と同時的に形成されて電極36の材料と同一の材料で形成された導電性トラックである。
図７は、切断工程のための保護体を有する光学アレイ75の実施形態を示す部分的な断面略図である。光学アレイ75は、図２に示されている光学アレイ30の全ての要素を有しており、膜68の切断経路上で絶縁層52上に載置された反射トラック76を更に有している。実施形態によれば、反射トラック76は、トラック56と同時的に形成されてトラック56の材料と同一の材料で形成された導電性トラックである。
実施形態によれば、トラック72又はトラック76を形成する材料は、
金属又は金属合金、例えば銀(Ag)、金(Au)、鉛(Pb)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、タングステン(W) 、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、又はマグネシウム及び銀の合金(MgAg)、
ITO/Mo/ITO積層体、
炭素、銀及び／又は銅のナノワイヤ、
グラフェン、並びに
これらの材料の少なくとも２つの混合物
を含む群から選択されている。
トラック72又はトラック76の厚さは10ｎｍ〜10μｍの範囲内であってもよい。
トラック72, 76が導電性を有する場合、トラック72, 76は、光学アレイの動作中、低基準電位の電位源、例えば接地、電位源28、又はトランジスタＴのターンオンを制御する電位源に連結されてもよい。
図８は、切断工程のための保護体を有する光学アレイ80の実施形態を示す部分的な断面略図である。光学アレイ80は、図２に示されている光学アレイ30の全ての要素を有しており、レーザの放射線を吸収する材料で形成されて膜68の切断経路上で絶縁層58上に載置されたトラック82を更に有している。トラック82は、着色樹脂、例えば着色又は黒色のSU-8樹脂で形成されてもよい。本実施形態では、トラック82は、例えば前述したアディティブ法技術又はサブトラクティブ法技術に応じて、接着層42の堆積前に絶縁層58上に形成される。トラック82の厚さは100 nm〜50μｍの範囲内であってもよい。
図９は、切断工程のための保護体を有する光学アレイ85の実施形態を示す部分的な断面略図である。光学アレイ85は、図２に示されている光学アレイ30の全ての要素を有しており、レーザの放射線を吸収する材料で形成されて被覆体44の切断経路上で接着層42上に載置されたトラック86を更に有している。トラック86は、トラック82の材料と同一の材料から形成されてもよい。本実施形態では、トラック86は、例えば前述したアディティブ法技術又はサブトラクティブ法技術に応じて、被覆体44を形成する膜を設ける前に接着層42上に形成される。
異なる変形例を有する様々な実施形態が上記に述べられており、当業者にとっては様々な変更及び調整が想起される。当業者は、いかなる進歩性も示さずにこれらの様々な実施形態及び変形例を組み合わせてもよいことに注目すべきである。特に、光学アレイは光検出器及び発光部品の両方を有してもよい。
本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれている仏国特許出願第18／00561 号明細書の優先権を主張している。

Claims (10)

  1. 基板(32)と、
    前記基板を覆う光電子部品(38)のアレイ(70; 75; 80; 85)と、
    前記光電子部品に連結されている第１の導電性トラック(50, 51)と、
    前記アレイの一部を覆っている接着層(42)と、
    前記接着層(42)と接して周縁部(64)を有する被覆体(44)と、
    335 nm〜10.6μｍの範囲内の波長の放射線を反射し、所与の方向に前記周縁部と整列して前記第１の導電性トラックと前記被覆体との間に延びている第２のトラック(72; 76; 82; 86)と
    を備えていることを特徴とする光電子デバイス。
  2. 前記第２のトラック(72; 76; 82; 86)は、
    金属又は金属合金、例えば銀(Ag)、金(Au)、鉛(Pb)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、タングステン(W) 、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、又はマグネシウム及び銀の合金(MgAg)、
    炭素、銀及び／又は銅のナノワイヤ、
    グラフェン、
    着色樹脂又は黒色樹脂、例えば着色又は黒色のSU-8樹脂、並びに
    これらの材料の少なくとも２つの混合物
    を含む群から選択されていることを特徴とする請求項１に記載の光電子デバイス。
  3. 第１の電気絶縁層(58)と、
    前記光電子部品毎に設けられて前記光電子部品(38)と接し、前記第１の電気絶縁層上に載置されて前記第１の電気絶縁層と接している電極(36)と
    を更に備えており、
    前記第２のトラック(72; 82)は、前記第１の電気絶縁層上に載置されて前記第１の電気絶縁層と接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電子デバイス。
  4. 前記第２のトラック(72)は、前記電極(36)の材料と同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光電子デバイス。
  5. 第２の電気絶縁層(52)と、
    前記光電子部品(38)毎に設けられた電界効果トランジスタ(T) 及び前記電界効果トランジスタを前記光電子部品に連結して前記第２の電気絶縁層上に載置されて前記第２の電気絶縁層と接している第３の導電性トラック(56)と
    を更に備えており、
    前記第２のトラック(76)は、前記第３の導電性トラックの材料と同一の材料で形成され、前記第２の電気絶縁層上に載置されて前記第２の電気絶縁層と接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電子デバイス。
  6. 前記第２のトラック(86)は、前記接着層(42)と前記被覆体(44)との間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電子デバイス。
  7. 前記光電子部品(38)は有機光検出器を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光電子デバイス。
  8. 前記光電子部品(38)は有機発光ダイオードを有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の光電子デバイス。
  9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の光電子デバイスを製造することを特徴とする方法。
  10. 前記基板(32)を覆う光電子部品(38)のアレイ(70; 75; 80; 85)、及び前記光電子部品に連結された第１の導電性トラック(50, 51)を形成する工程、
    前記アレイの一部を前記接着層(42)で覆う工程、
    膜(68)を前記接着層(42)と接触させる工程、
    所与の方向に出射するレーザビームを使用して前記膜を切断して被覆体(44)を得る工程、及び
    レーザビームを反射し、前記所与の方向に前記被覆体(44)の周縁部と整列して前記第１の導電性トラックと前記被覆体との間に延びる第２のトラック(72; 76; 82; 86)を形成する工程
    を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
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