JP3467475B2 - 機能要素を有するか又は有しない電極手段、機能要素を有する電極手段で形成された電極装置 - Google Patents

機能要素を有するか又は有しない電極手段、機能要素を有する電極手段で形成された電極装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、第一および第二電極を含む、特
に機能要素をアドレス指定するための電極手段に関する
ものである。また、本発明は、検出、情報記憶および／
または情報指示機能を有し、第一電極、第二電極および
機能要素を含み且つ機能要素を受動電気的にアドレス指
定する（with passive electrical addressing：受動素
子的にアドレス指定すること）ための電極手段に関する
ものである。さらに、本発明は、検出、情報記憶および
／または情報指示機能を有する電極装置に係わり、電極
装置が有する二以上の電極手段が、それぞれ機能要素を
有し、かつ電極装置における機能要素を受動電気的にア
ドレス指定する。
【０００２】表面上の例えば画素の形を有する機能要素
をアドレス指定するための数多くの技術的な解決法が知
られている。しかしながらこれらのうち機能要素を単に
受動電気的にアドレス指定することができるものはほと
んどなく多くの方法がかなり複雑な薄膜トランジスタ技
術を必要とする。このように非常の高度な解決法は低い
製造歩留まりに妨げられ、例えば画素からなる「画面」
の製造の場合のように、非常に大きな表面要素が機能要
素に覆われる場合は問題がさらに大きくなる。
【０００３】機能要素をアドレス指定するという課題の
一つの解決方法は、ｘ、ｙマトリックスにおける行と列
で要素を形成するように機能要素を設け、一行のｘと一
列のｙに電圧を加えることである。この電圧の加え方
は、象徴的に表わされる所定の電圧「Ｖ x ＋Ｖ y 」をＶ x
＋Ｖ y ＞Ｖ 0 なる関係で機能要素に加える（ここで、Ｖ0
は、機能要素によって制御されるべき過程（例えば、液
晶表示材を二つの配向状態の間で切り換える過程）のた
めの臨界閾値である。このように表面を機能要素の行列
で覆うためには、アドレス指定すべきｘ、ｙ位置（換言
すれば、行ｘと列ｙとの交差点）の機能要素を除く全て
の位置で、行と列が電気的に接続されないことが必要で
ある。機能要素が活性表面の極めて広い部分を占めなけ
ればならない場合は、このことは達成できない。この問
題の解決方法は、一平面に行を設け、別の平面に列を設
け、低位電極パターン側から高位電極パターン側への全
体的電流経路で両電極パターンを電気接続することであ
る（例えば、図８参照）。例えば、ｎ行とｎ列がある場
合、全てが作動すべきｎ2の電流経路を形成する必要が
ある。
【０００４】従って本発明の第一目的はこの種の電流経
路を形成する必要なく機能要素を受動電気的にアドレス
指定することができる電極手段を提供することであり、
特にこのような機能要素は二次元マトリックスの部分で
あり、例えば画面において画素として形成されている。
【０００５】本発明の別の目的は機能要素を備える電極
手段を提供することであり、機能要素には検出、情報記
憶および／または情報指示機能を設けることができる。
【０００６】本発明の第三目的は上述したような機能要
素を備えている電極手段および二次元マトリックスに組
み込まれている電極手段からなる電極装置を提供するこ
とであり、機能要素は電極間ではなく電極の一側に設け
られている。従って例えば画素である機能要素が外部に
アドレス指定され且つ観察装置またはセンサ装置にアド
レス指定され、センサ要素である機能要素が環境に露出
されているような画面を形成することができる。
【０００７】本発明の第四目的は異方性導電体を備える
接触層を使用することによって電極間の電気接続を発生
することができる電極手段を提供することであるが、こ
れは異方性導体と一つのまたは両方の電極との間に整流
接続を形成する可能性を示唆し、従って受動電気的にア
ドレス指定することができる電極装置の製造に関する課
題は従来技術に比べて極めて簡素化されている。
【０００８】第一電極が導電材の実質上帯状構造の形で
設けられ、第二電極が同様に導電材の実質上帯状構造の
形で第一電極上に形成され且つ第一電極と実質上直交関
係にあり、単離材（単離とは、絶縁または分離機能を有
することを意味し、したがって、単離材を、絶縁材また
は分離材と称してもよい）の層が第一と第二電極との交
点に設けられているので、電極は物理的および電気的に
直接接触することなく互いに交差することによってブリ
ッジ構造を形成し、導電材または半導電材の接触層が第
一電極および第二電極上に設けられて、第一および第二
電極の両方に電気的に接触することを特徴とする電極手
段、および電極手段が準二次元マトリックスに組み込ま
れ、第一電極はマトリックスにおいて行電極のパターン
層を形成し、第二電極は物理的または電気的に行電極に
直接接触することなくマトリックスにおいて列電極のパ
ターン層を形成し、接触層はマトリックスに組み込まれ
て広域接触層を形成するかまたはパターン化されてそれ
ぞれの電極手段に割り当てられ、接触層における導電材
または半導電材が両電極層上に設けられ且つこれらと電
気的に接触し、接触層内または上に設けられる機能要素
はそれぞれ二次元マトリックスに設けられている機能要
素の一以上のパターンまたは非パターン層を形成し、そ
れぞれの機能要素は電極層における行電極と列電極との
各交点と位置合わせされていることを特徴とする電極装
置で本発明によって前記特徴および利点が達成される。
【０００９】本発明によると第一および第二電極は好ま
しくは高、低、またはその逆の仕事関数を有する金属か
らなる。
【００１０】本発明によると接触層は好ましくは第一電
極と整流電気接触を形成し且つ第二電極とオーム接触し
またはその逆の接触をする。
【００１１】本発明によると接触層における導電材また
は半導電材は異方性導体または半導体であり、異方性導
体は好ましくは非導電性ポリマー材であり且つ少なくと
も一つの導電材が埋め込まれている単離マトリックスか
ら成り、導電材は接触層の厚さに少なくとも等しい範囲
で複数領域に分かれている。
【００１２】さらに、本発明によると機能要素は好まし
くは交点電極上で接触層の一部として設けられるか形成
されまたは実質上電極と等角であり、または接触層上で
それぞれの要素として設けられ電極の交点と実質上位置
合している。好ましくは、機能要素が、電位制御される
無機または有機金属、または電位制御される半導体、電
流を注入可能な無機または有機金属、または電流注入可
能な半導体、または電荷を蓄積する無機または有機金
属、または電荷を蓄積する半導体であり、前記材料は、
電気活性材および／またはエレクトロクロミック材から
成り光特性は蓄えられた電荷の量で変化する。
【００１３】本発明によるとそれぞれの機能要素が特定
の物理的刺激への反応として応答信号を発する無機もし
くは有機金属または半導体であることが特に好ましい。
【００１４】本発明によると同様にそれぞれの機能要素
が特定の化学試薬への反応として応答信号を発する無機
もしくは有機金属または半導体であることが特に好まし
い。
【００１５】また、本発明によると電極装置は薄膜技術
において実現され、さらに機能要素層は単一の伝導ポリ
マーまたは少なくとも一つの伝導ポリマーからなるポリ
マー混合物の溶液からポリマー層を堆積することによっ
て形成され、前記伝導ポリマーはドープまたは非ドープ
状態であることが好ましい。
【００１６】本発明を添付の図面に従って実施例により
詳細に説明する。
【００１７】図１ａは従来技術によって、即ちサンドイ
ッチ構造の形で実現される電極手段を斜視図で示し、構
造において活性材３（この場合、活性ポリマー）の層が
第一電極１上に設けられ、その上に、第二電極２（例え
ば、図示されないガラス基板上のインジウム・スズ電
極）が設けられる。活性ポリマー３は、共役ポリマーと
金属製電極１との間に整流接続を形成する発光ポリマー
・ダイオードを含んでもよい。これらポリマーの多くは
Ｐ型であるため整流接続はアルミニウム、カルシウムま
たはインジウムのような低仕事関数の金属に接触するこ
とによって得ることができる。二つの電極層の間にポリ
マーが挟まれている電極手段は光検出の目的で以前より
使用されてきた。これらの手段の殆どにおいて一般に上
述した電極の一つはガラス基板上の透明酸化インジウム
−スズ（ＩＴＯ）である一方、第一電極１、即ち金属電
極はポリマー材に蒸着している層状に形成されている。
これらの手段において光はセンサの透明側を通過する。
この種の電極手段は発光装置に一般に使用されている。
光ダイオードマトリックスの構造まで同じ配置を容易に
延長することができる。活性ポリマー材３は、電極１、
２間に設けられるが、第一電極（低位側電極）の被着に
よって、その上のポリマー材が容易に損傷する。蒸着に
おいて、金属は、例えばポリマー材を浸透して短絡を形
成し、化学反応が起こってポリマー材を変化させる。ホ
トレジストを用いる方法を、サンドイッチ構造において
電極手段における第一電極のパターン化に使用する場
合、ポリマー材は使用される全ての溶剤および腐蝕剤に
耐えなければならない。
【００１８】活性ポリマー材が電極１、２間に設けられ
るため、サンドイッチ構造の電極手段は、多目的にあま
り適さない。例えば、サンドイッチ構造の電極手段で
は、特別な化学物質に反応するようにされたポリマーセ
ンサから成る検出マトリックスを、前記化学物質が電極
層のうちの一つに浸透できない限り、アドレス指定する
ために使用できない。サンドイッチ構造における電極手
段が電子カメラにおける検出マトリックスまたは表示装
置における画素をアドレス指定するために使用される場
合、これは電極の少なくとも一つが透明であることも前
提としている。
【００１９】図１ｂは図１ａのサンドイッチ構造におけ
る電極手段の平面図を示す。電極手段における活性領域
３′はハッチングで示され且つ交点において電極１、２
間に設けられている全領域によって明らかに形成されて
いる。それは電極手段のサンドイッチ構造が光検出器と
しての使用に非常に適していることを示唆し、活性領域
３′は電極幅の積であるため比較的高い光電流を生成す
る。
【００２０】本発明による電極手段は、図２ａの斜視図
に示されているようにブリッジ構造として実現される。
ここで第一電極１、例えばアルミニウム電極は例えばシ
リコンからなる図示しない基板上に形成される。アルミ
ニウム電極１上に単離材の層が設けられ且つこの層の上
に同様に金属、例えば金でもよい第二電極が設けられて
いる。第一および第二電極１、２のそれぞれにおける材
料は以下に詳述する理由で異なる仕事関数を有するもの
とする。単離層４は電極間の交点、即ち電極１、２が互
いに重なる個所に設けるだけでよいので、電極はブリッ
ジ構造を形成し直接物理的または電気的に接触すること
なく互いに交差する。単離層４は好ましくはスピン被覆
によって堆積するので、薄膜として形成される。図２
ａ、および図２ｃの平面図に示されているように、電極
１、２は帯状構造として実質上実現され互いに直交す
る。電極の交差によって概略特徴において電極が互いを
覆い且つ電極幅の積に等しい領域として理解される。図
２ｂに示されているように第二電極２の上面は露出して
いる。単離層４が第一電極１全体を覆うように形成され
ると、第二電極２が形成された後の単離層は第二電極に
よって覆われない場合、例えばエッチングで除去するこ
とができる。
【００２１】電極材自体は蒸着によって被着してもよい
が、第一電極１を、例えばシリコン基板上に設ける場
合、電極手段を集積工程で作る時（すなわち、複数の電
極手段を一つの同一基板上に形成する時）、電気的単離
を確実に行なうために、シリコンの表面上に、例えば約
１μｍの厚さで酸化層を成長させてもよい。電極を例え
ば２００と２５０ｎｍとの間の厚さで蒸着し、単離層の
余分な部分を除去するためのエッチング工程で薄い電極
は容易に損傷する。単離層４における単離材としてベン
ゾシクロブテン（ＢＣＢ）が使用された。メシチレン中
のベンゾシクロブテンの溶液（ベンゾシクロブテン：メ
シチレン＝１：２）が、スピン速度１０００ｒｐｍで、
３０秒間、第一電極および基板の上にスピン被覆され
た。単離層の硬化には２００℃で１時間かかった。その
厚さは、スピン被覆前の溶液温度によって、２００〜４
００ｎｍの範囲で変動するだろう。
【００２２】一実施例において金電極を単離層４の上に
蒸着した。しかしながらベンゾシクロブテン上の金の機
械的安定度は悪いので金電極の堆積前に２ｎｍ厚さのク
ロミウム層を蒸着した。金電極自体の厚さは５０ｎｍで
あった。上述したように、第二電極２によって覆われて
いない単離層４の部分を除去する。反応性イオンエッチ
ングを使用することによって除去工程は２分未満で図２
ｂに示されている構造を有する手段が現れた。
【００２３】第一および第二電極１、２の上に導電材ま
たは半導電材から成る接触層３が設けられることにな
り、第一および第二電極の両者に電気的に接触する。図
２ａにおける接触層３が堆積されている電極手段の実施
例は図２ｃに平面図で示されている。第二電極２の両側
縁部に沿って、また第一電極１に対して、接触層３が活
性領域３´を形成する。この活性領域３´は、サンドイ
ッチ構造の場合よりも、拡がり範囲がかなり小さいが、
電極１、２の幅を極めて狭く形成する場合、電流値の差
異は重要ではない。接触層３が狭い実施例の以下の説明
において出発点として接触層における導電材または半導
電材は異方性導体または半導体である。詳しくはポリマ
ー材からなる異方性導体の使用を説明する。しかしなが
ら、実施例において接触層３に異方性材を使用すること
がしばしば好都合であることは何も目新しいことではな
い。例えば高いまたは低い仕事関数の金属からなるまた
はその逆の第一および第二電極１、２によって、接触層
３は上述したように第一電極１と整流電気接続および第
二電極２とオーム接続を形成しまたはその逆である。
【００２４】異方性導体による接触層３の概略が図２ｄ
に示されている。この接触層は、ポリマー材少なくとも
一つの導電性ポリマー材５が埋め込まれた非導電性ポリ
マー材である電気単離マトリックス６から成る。図２ｄ
に示されるとおり、導電性ポリマー材５は、少なくとも
接触層３の厚さ範囲で複数領域に分かれている。当業者
であれば容易に認識するが異方性導体を備える接触層３
が第一および第二電極１、２の両方とオーム接触を形成
すると、電極間の交点を選択的にアドレス指定すること
はできない。選択的にアドレス指定することは接触の一
つが正確に整流接触であることを必要とする。ドープさ
れていない共役ポリマーおよびドープされた共役ポリマ
ーの金属接触が整流でよいことは周知である。これは、
例えばアルミニウムとポリチオフェンのドープ置換材ま
たは非ドープ置換材との接触にあてはまる。一方、金
は、ポリチオフェンのドープ置換材または非ドープ置換
材と、ドープおよび非ドープ状態の両方において、オー
ム接触を形成する。第一電極１がアルミニウムで形成さ
れていることにより、異方性導体はポリマー混合物から
なる場合、第一電極１と整流接触を常に形成する一方
で、上部の金電極２との接触はオームである。
【００２５】接触層３の設計に関して高電子伝導率を有
する材料が通常等方性の形で存在または使用することは
一般に注目されている。微視的異方導電性が存在する場
合、金属または半導電材の単独結晶を使用する時のみこ
れらの異方性導電特性が巨視的異方導電性として明確に
現れる。しかしながら、多くの状況において異方導電性
が好ましく且つこれらの特性を有する多くの混成材およ
び装置が技術に使用されている。何らかの工程で異方導
電性が設けられるように設計された断路器における導体
の複合材料からしばしば形成される。例えば所謂フリッ
プ−チップ接触にエラストマーが使用される。金属粒子
を含むマトリックスの基づく異方性導電接着剤も周知で
ある。これらは暑膜構造に通常使用される。
【００２６】共役導電性ポリマーと、単離している少な
くとも一つのマトリックス・ポリマーとのポリマー混合
物から成る膜によって異方導電性を極めて容易に実現で
きる。通常この種の混合物において位相分離が見られ
る。（例えば「色源およびその製造方法」と題する国際
特許出願ＰＣＴ／ＳＥ９５／００５４９参照）。膜厚、
即ち接触層の厚さに匹敵する厚さの領域を共役ポリマー
が形成して、膜の上および下の両方で導電領域が露出し
ている場合、電気接触を形成するための導体の間にこれ
らの膜を設けることができる。二次元方向の浸透経路が
存在しないことによって膜に平行な導電率が極めて低く
なるように、ポリマー混合物の化学量論比を選択するこ
とにより、図２ｄに概略が示されているような、薄い異
方性導体を作ることは容易である。膜に対して直角方向
のコンダクタンスと、膜の拡がり方向と平行な導電率と
の間の、異方性関係は、容易に数倍の大きさになる。こ
の種の膜は一以上の共役ポリマーまたは一以上の単離ポ
リマーの溶液からスピン被覆することによって容易に形
成可能である。また溶液流延、溶融流延または溶液もし
くはゲルを使用した被覆で膜を形成してもよい。
【００２７】好ましくは、非導電材はポリアクリレー
ト、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、
ポリオレフィン、または非共役主鎖を有するその他のポ
リマーから成る、単独ポリマー（単独重合体）および共
ポリマー（コポリマー）の群から選択される。特に非導
電性ポリマー材がポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）であることが好ましい。
【００２８】好ましくは接触層に異方性導電特性を与え
る導電性ポリマー材は置換ポリチオフェン、置換ポリチ
オフェンビニレン、置換ポリピロール、ポリアニリン並
びに置換ポリアニリン、置換ポリパラフェニルビニレン
およびこれらの共重合体である多複素環式ポリマーから
成る群から選択してもよい。特に好ましくは導電ポリマ
ー材はポリ［３（−４オクチルフェニル）−２、２′−
ビチオフェン］（ＰＴＯＰＴ）である。
【００２９】１００ｎｍの厚さを有しＰＭＭＡマトリッ
クスにおいてＰＴＯＰＴからなる接触層を金表面に堆積
した。原子力鏡検法（ＡＦＭ）によって１００ｎｍの厚
さの接触層からその表面に延びる領域が数十ナノメート
ルの横方向における代表的な直径でかなり一様に分布し
ていることが確認された。
【００３０】次に検出、情報記憶および／または情報指
示機能を有する機能要素７を備える電極手段を説明す
る。特に、機能要素７は、電気的感知要素、化学的感知
要素、光感知要素、または放射性要素であってよく、本
発明による電極手段を使用することによって、機能要素
を受動電気的にアドレス指定することができる。機能要
素７は、電極１、２の交差点に近く、または交差点位置
に設けられ、電極の交差点上で、該交差点と整合して接
触層３の一部として設けられ、もって機能要素７は、実
質的に、図２ｃに示されるような活性領域３´に相当す
る。しかしながら、機能要素７は、電極１、２の交差点
で接触層３の上に分離要素として設けてもよい。図３ａ
の斜視図に示されているように、第一電極１は図示しな
い基板に設けられ、例えばルミニウムからなる。アルミ
ニウム電極の上に電気的に単離している層４が設けられ
電気的単離層の上に第二導電材、例えば金の第二電極２
が設けられている。単離層４が金電極２によって覆われ
ていない全ての箇所で、該単離層４がエッチングで除去
されるが、電極１、２間の交差点における直接接触はな
く、電気的接触もない。電極１、２の交差点上に接触層
３が設けられ、接触層３は、実質上、電極の交差点の範
囲を若干越えて拡がり、また、例えば感受性ポリマーか
ら成る機能要素７が設けられる。
【００３１】機能要素をマトリックス装置における基本
要素として使用する場合、図７を参照してさらに説明す
るが、機能要素はダイオード構造に接続し且つ固有の整
流挙動を有することによりマトリックス装置を受動電気
的にアドレス指定する際漏話問題を回避する。
【００３２】検出機能で実現される機能要素７の原理構
造を図３ｂに示す。第一電極１は、ここではアルミニウ
ムから成る金属電極として示すが、ＰＴＯＰＴの形の第
一ポリマー材Ｐ１と整流ショットキー接合を形成し、こ
こで金属は陰極となる。第二ポリマー材Ｐ２は、それ自
体で活性または検出要素を形成し且つ物理的もしくは化
学的刺激によりその導電率が変化するように設計しても
よい。金から成る金属電極として設計されている第二電
極２は、陽極となり且つポリマーＰ１（ＰＴＯＰＴ）と
非整流接触する。
【００３３】アルミニウムは第一電極の金属として選択
したが、４．３ｅＶの低い仕事関数を有する。金陽極は
より高い仕事関数、即ち５．２ｅＶを有する。
【００３４】図３ｂに示されている構造または配置を用
いて、電極手段の電流−電圧特性から直接、感受性ポリ
マーＰ２（ここでは、ＰＯＷＴである）の導電率状態を
監視することができる。実験によると、所定電圧に対す
る電流強さがかなり高くても、ＡｌとドープＰＴＯＰＴ
との接合の整流効率は非ドープＰＴＯＰＴを使用した接
合よりも悪かった。しかしながら、接合の整流特性は体
積導電率よりも重要であると考えられ、好ましくは、セ
ンサ要素に非ドープＰＴＯＰＴが使用される。
【００３５】ＰＴＯＰＴは非極性の溶剤に可溶性があ
り、極性溶剤に可溶であるポリマーを感受性ポリマー材
に使用しなければならないが、他のＰＴＯＰＴ層はこの
ポリマーのスピン被覆の際破壊するであろう。水溶性ポ
リチオフェン、即ちポリ（３［（Ｓ）−５−アミノ−５
−カルボキル−３−オクサペンチル）−２、５−塩酸化
チオフェニル］（ＰＯＷＴ）を選択した。この分子は顕
著な溶剤依存の特定回転および円形二色性スペクトルを
示す保護されないアミノ酸側鎖を有し、重合鎖に沿って
いる隣接側鎖の同配向と反配向との部分的転換により生
じたものとして幾分解釈されている。このポリマーはメ
タノールおよびジメチルスルホキシドにも可溶性があ
る。ヨード（Ｉ2）またはニトロシルテトラフルオロボ
レートのアセトニトリル溶液（ＮＯＢＦ4）でドープ可
能である。このポリマー材（ＰＯＷＴ）は異なる蛋白種
を分子のアミノ酸側鎖に結合することができるという顕
著な特性を有する。従って生化学的刺激への反応として
ポリマーの導電率を変化させる効果を有する蛋白質を使
用することができ、特定の化学試薬に対する検出体とし
て機能要素を使用する場合大変な関心事かもしれない。
感受性ポリマーとして設計される機能要素７は接触層３
の上にパターンを形成するようにスピン被覆または堆積
してもよいが、これは図３ａに示されている。この配置
において電流は感受性ポリマー材を通過し上述した電流
経路、即ち金の第二電極２からＰＴＯＰＴ層に流れ更に
感受性ポリマーＰＯＷＴを通過しＰＴＯＰＴとアルミニ
ウムの第一電極１との接合部に至る。
【００３６】機能要素７自体は図３ａに示されているよ
うな機能要素によって覆われている領域に相当する接触
層３の一部分でもよく機能要素の活性領域は実際は図２
ｂに示されているような活性領域３´に相当し、即ち第
二電極２の一側に設けられ第一電極１まで延び第一電極
の側縁が他の電極と交差している接触層３の部分に相当
する。図３ｃおよび図３ｄがそれぞれ示す電極手段の断
面図および平面図において機能要素７は接触層３の上且
つ電極１、２の交点の上に別個の部品として設けられて
いる。いずれの場合も機能要素７は第一および第二電極
の両方からアドレス指定することができる。機能要素７
に使用されている材料に応じて検出機能、即ちセンサと
しての機能を有し、情報記憶機能を有し、即ち電気的に
アドレス指定することができる記憶要素として設計して
もよくまたは例えば放射要素として設計することによっ
て情報指示機能を有してもよい。
【００３７】機能要素７をセンサ機能で実現する場合、
例えば、生物学的材料、化学的試薬、光線または圧力に
対する反応として、刺激の結果としての可変抵抗を提供
するように形成してよく、出力信号は電流である。機能
要素７はまた電圧付加または電流および電荷の注入によ
て電気特性を制御または変化させる材料で設計してもよ
い。
【００３８】機能要素７を特に上述したような共役ポリ
マーで実現する場合、これらの材料の電気的または光電
気特性によって材料の導電率の変化でドーパント種また
は入射光の有無を検出することができる。さらに発光領
域として機能する領域５を形成することにより共役ポリ
マーは上述したように発光してもよい。さらに特定の化
学試薬または特定の波長に対する感度および選択度を調
節することによってこの点において共役ポリマーの特性
を変化させることができる。多くの共役ポリマーはこれ
らの特性を有するが、特に好ましくは置換ポリチオフェ
ン（ＰＴＯＰＴ）を使用する。
【００３９】図４、５および６を参照して次にどのよう
に機能要素をアドレス指定して制御するのかを説明す
る。
【００４０】図４は電極１、２の交点で接触層３上に設
けられているセンサ要素である機能要素７を備える電極
手段の断面図を示す。機能要素７における材料はこの場
合導体、例えば有機もしくは無機金属または半導体でな
ければならない。詳しく図４に示されている電極手段は
例えば機能要素７の上に設けられる液晶要素の書込みに
関して電圧をアドレス指定することに適合している。液
晶要素は液晶画面における画素とみなしてもよい。液晶
要素８は電極手段の第三電極を形成する電子導体９と接
触する。本発明は次に波形で電圧をアドレス指定するの
でこの場合は液晶要素８の配向状態である特定の工程が
制御される。
【００４１】図３ａにおける電極手段を液晶表示を駆動
するために使用する場合、駆動としての電圧で特に高い
電流を必要としないことだけが必要である。図４におけ
る液晶要素を電場発光要素１０と交換すると、実質上高
い電流を必要とするが、駆動原理は液晶表示の駆動原理
に再度非常に似ている。この場合電子単離体８、即ち液
晶要素は電場発光材、好ましくは共役ポリマーの均質層
１０に置き換えられるが、これは図５に示す。電場発光
層１０の上にも層全体を覆う電子導体９である第三電極
９が設けられ且つ電流が電場発光層１０を通過するよう
に同時に機能要素７でアドレス指定する。この関連で充
分に高い電流を機能要素７に注入することにより電場発
光層１０におけるポリマー材が発光できるようになるこ
とが重要である。ここで機能要素７は電流注入可能な無
機もしくは有機金属または電流注入可能な半導体であ
る。
【００４２】機能要素７を、電荷を蓄積する無機または
有機金属、または、電荷を蓄積する半導体として実現す
る場合、それは、さらに電気活性材またはエレクトロク
ロミック材を含むことができる。また、エレクトロクロ
ミック材は、好ましくは共役ポリマーであり、かつ機能
要素は、図６に示されてるようなエレクトロクロミック
画面における画素として実現できる。この場合、機能要
素７の上には、好ましくはポリマー電解質の薄膜である
固体電解層１１が設けられ、さらにその上に、第三電極
としての電気活性材電極１２が設けられる。電流および
電荷で機能要素７をアドレス指定することによって電流
がポリマー電解質１１およびその上の電気活性材電極１
２を通過する際、機能要素７を備えるエレクトロクロミ
ック材の状態は変化する。これが生じる場合、機能要素
７におけるエレクトロクロミック材の色は変化し且つこ
の変化は注入した電荷が再度消えるまで続く。これは情
報の可逆登録に使用してよいエレクトロクロミック薄膜
画面を電気的にアドレス指定することの基礎である。エ
レクトロクロミック薄膜画面にアドレス指定して書込む
ことは機能要素７の状態の読み込みと組み合わせなけれ
ばならない。ドーピング状態が変化すると、大部分のエ
レクトロクロミック材もその抵抗率が変化するので、先
ず、介挿されている固体電解質１１またはポリマー電解
質の上の対向電極である電気活性材電極１２と接触して
いる機能要素７に電流を注入することによって制御する
ことが可能である。その後、機能要素７を電流でアドレ
ス指定して機能要素の抵抗を読み出すことによってこの
ように変化したドーピング状態を発見してもよい。この
点において、好ましくは電気活性材電極１２の上に電子
導体９を設けてもよい。これは、記憶要素を実現するた
めに使用してよい。この場合、書込みおよび読み出しが
低速で行われるとしても、本実施例において、このよう
な記憶要素を二次元マトリックスに集積し且つこのよう
なマトリックスを互いに積載することが可能なので、容
量分析データ記憶装置が得られる。
【００４３】図３ａおよび図４、５および６に示されて
いるような電極手段を準二次元マトリックスにおいて容
易に組み込むことができる電極装置１３においてそれぞ
れの電極手段における電極１、２が形成する連続帯状構
造はそれぞれマトリックスにおける電極１、２の行およ
び列からなり、以下において行はｘ電極として示し且つ
列は電極装置のｙ電極として示す。
【００４４】二次元マトリックスとして実施される電極
装置１３を、図７において概略ブロック図で示す。より
正確には、準二次元マトリックスと称するマトリックス
は必然的にある程度の厚さを有していなければならない
が、Ｉ／Ｏ変換基板１６に接続しているｘ電極の行電極
の駆動電圧のライン１４上に設けられる一方、ｙ電極か
らの出力信号のライン１５はＩ／Ｏ変換基板１６に接続
する。ｙ電極からの出力信号は電圧およびＡ／Ｄ変換基
板２０へのライン１７上の出力に変換され変換基板から
のデジタル出力信号または応答信号はさらにデータバス
２１上の適切なデータ処理装置に伝送される。データ処
理装置は共通ＰＣまたは専用ワークステーションでよ
く、図示されていない。同様に行電極の駆動電圧、即ち
バイアス電圧のライン１９は駆動する電極行を選択する
ための選択ライン１８とともにＡ／Ｄ変換基板２０から
Ｉ／Ｏ変換基板１６に接続する。次に電極装置１３のマ
トリックスにおいて接触層３はマトリックスにおいて広
域接触層を集積形成するので接触層の導電材または半導
電材は両方の電極層上に設けられ且つこれらと電気的に
接触する。各電極の機能要素７は接触層に設けて且つ接
触層の一部分を形成してもよく、機能要素はこの場合電
極装置１３のマトリックスに含まれる各電極手段におい
てｘ電極とｙ電極との交点で形成される。また機能要素
７は別個の要素として設け且つ電極手段のそれぞれに割
り当ててもよく、これは図２ａに示されている。原則と
して機能要素７を接触層３上の層に設けて各電極手段２
に対して個々に機能要素を得るようにパターン化する。
しかしながら、これは必要条件ではなく機能要素７は機
能要素を形成し且つ接触層３上に堆積する材料の非パタ
ーン層で形成してもよい。最初にアドレス指定すること
によって機能要素７はマトリックスにおいて個々の電極
手段に割り当てられた活性構造として生成される。
【００４５】図７における電極装置は、一層以上の機能
要素７を設けてもよいが、この場合、機能要素のそれぞ
れの層は電子伝導層またはイオン伝導層によって分離し
なければならない。
【００４６】図８は、図７における電極装置１３のマト
リックスにおいてｘ電極およびｙ電極１、２によって形
成されるネットワークの簡単な電気等価モデルを示す。
行電極と列電極との各交点でいずれの場合も、同じ導電
方向を有するダイオード２３が生成される。おそらくア
ドレス指定することによって漏話問題を回避するために
電極装置を固有の整流機能で実現してもよいが、図３ａ
に関する機能要素の説明および直前の項を参照する。即
ちそれぞれの電極手段２６は各電極手段、例えば第一電
極１と接触層３との間に整流接触を必要とする。マトリ
ックスのｘ、ｙ位置における電極手段２６内の機能要素
７を読み出す場合、隣接位置（ｘ＋１、ｙ）、（ｘ−
１、ｙ）、（ｘ、ｙ＋１）または（ｘ、ｙ−１）間の電
流遷移は生じてはならない。明らかに、図８から二つの
相対するダイオードがこの種の電流遷移を妨げることが
わかる。
【００４７】電極装置においてマトリックス状に設けら
れている電極で、図８に示されているように、電流は接
触層３または図２ａに示されているような活性領域３´
における電極１、２間を通過するだけである。同時に例
えば物理的または化学的刺激がこの領域においてポリマ
ー材の導電特性を例えば入射光によって変化させると、
電圧を付加し且つ出力信号の相当する電流を読み出すこ
とによって変化が検出される。電極装置における電極
１、２が浮動すると、即ちｘ電極１はかたよらず、機能
要素からの電流は浮動電極を有する電極手段における隣
接機能要素も通過する。この問題は出力と接地との間で
全ての列に電流／電圧変換器２２を使用して図８に示さ
れているように電極２を接地して解決する。この電流／
電圧変換器２２の入力インピーダンスはごく僅かである
ため、全ての列電極を接地したとみなしてよい。好まし
くは緩衝電圧を選択した行電極１に供給し、２５をその
他全ての電極とし、２４を浮動とした。従って二つの利
点が得られる。即ち他方の電極の各列における電流はこ
の列および選択行によって認識される機能要素によるの
みであることと原則として同じ行の全ての機能要素７を
同時に監視してもよいということである。電極装置を監
視することによって一実施例において選択行１´に正バ
イアス電流も付加する特定設計のＩ／Ｏ変換基板１６を
使用した一方で、市販のＡ／Ｄ変換基板を使用した。図
７に示されているように電極装置１３は好ましくは例え
ばＰＣに対してソフトウェア制御してよく、この種のイ
ンターフェイスに対して行に付加可能な電圧および最初
の測定値をとる前にかかる待機時間を選択することがで
きる。最後の特徴は容量電流のような過渡現象の回避に
関して好適であり実際約２００ｍｓ待機することが好ま
しいことがわかった。検出された出力電流は２、３ｐＡ
の大きさを有するのでマトリックスにおけるネットワー
クから発生した雑音が誤りの原因かもしれない。使用者
が選択した周波数で多くの回数各機能要素を読み測定値
を平均することによる非常に簡単な低域フィルタの実施
によってこの問題はある程度軽減される。ネットワーク
の電圧周期の倍数である監視周期を使用することによっ
て期待通り最善の結果を達成した。
【００４８】層における機能要素を広域ではなくパター
ン層として実現する場合、接触層３の異方性導体を通じ
てｘおよびｙ層の両方に接触する。層において機能要素
７をパターン化することによって、いずれの機能要素も
隣接する機能要素に対して短絡しない。もちろん、機能
要素層がパターン化されず広域である用途についても考
えられうる。この場合機能要素層は異方性導体とオーム
接触する材料でもよいが、接触層３における異方性導体
と整流接触を形成するように形成してもよい。機能要素
７をオーム接触で形成する場合、それぞれの機能要素を
アドレス指定して、即ちマトリックスにおけるｘ、ｙ位
置をアドレス指定することによってそれぞれの機能要素
における抵抗を測定してもよい。この場合機能要素の材
料は例えば特定の化学反応出力を有し化学種と接触する
際変化した抵抗を出力信号として発してもよい。また生
物分子および生物系と相互作用することによって抵抗変
化を起こす生物的に感受性な材料、付加圧力によって機
能要素の抵抗が変化する圧力抵抗材、光により機能要素
の抵抗が変化する光導電材、または加熱により機能要素
の抵抗が変化する感温材でもよい。最後の場合はそれぞ
れ化学カメラ、生物カメラ、光カメラおよび熱カメラと
して示される本発明の多くの有利な用途にわたる。一般
に機能要素の導電率または抵抗が変化する相互作用は相
互作用の原因が物理的、化学的または生物学的であるに
かかわらず、電極装置１３のこのような実施例を使用す
ることによって読み出してもよい。機能または用途によ
ってカメラに使用する際カメラにおける個々の画素とみ
なされる各機能要素のサイズは画像処理される対象の規
模によって１μｍから１ｃｍでよい。例えばカメラが生
物細胞で局所ｐＨ値を撮像する場合、２、３ミクロンの
大きさで寸法により機能要素を選択する。
【００４９】多くの同一で再生可能な装置として電極装
置を製造する場合、１０μｍと１ｃｍとの間の規模で製
造してよいので、電極装置における層はこれらの寸法で
均質となる。本発明による電極装置をカメラ、特に化学
カメラにおける化学試薬または生物分子の検出、多くの
物質および相互作用を同時に検出する生物センサにおい
て実現することも考えられるが、これは一回のみ使用す
る機能要素で設計し且つ機能要素を表面上の異なる位置
に位置づけるための方法と組合せてもよい。また化学的
に感受性であるが不特定のポリマーを使用することも考
えられ、さらに例えば装置の異なる機能要素へのインク
ジェット印刷により堆積する機能要素における多くの異
なる材料を組み合わせることによって化学的または生物
学的相互作用の有無を検出する気体または液体環境にお
いて臭いもしくは風味を発する物質を検出するために人
工化学的または生物的器官と称するものを実現すること
ができる。
【００５０】本発明による電極装置１３はまた異方性導
体を有していない接触層３からなる場合もあるが、この
場合生物分子、化学試薬、光または圧力に反応する均質
な材料からなる接触層を電極構造上に直接堆積する。次
に機能要素７が含められこの接触層３の一部を形成し活
性領域が図２に示されているような縁領域３´に相当す
る検出器として機能し且つ特定の刺激を受ける活性領域
３´における変化または特定の特徴を検出することがで
きる。特定の変化は例えば抵抗率、静電容量または電流
／電圧特性の変化である。
【００５１】本発明による電極装置１３の応用として見
出されるデータ処理装置に機能要素７を適応させると異
なる状態に切り換え可能で且つ論理ゲートまたは論理ネ
ットワークの形成に使用することができる。さらに明ら
かな応用として本発明による電極装置１３を電気的にア
ドレス指定することができるデータメモリとして使用す
る。次に記憶装置における各メモリセルに書込みを行う
場合、メモリセルは電極装置１３に対するそれぞれの電
極手段２６および記憶装置に相当する。この場合接触層
１３自体は好ましくは記憶材として機能するが記憶位
置、即ち各メモリセルへの書込みは各電極手段２６また
はメモリセルにおける活性領域の接触層の電気特性を変
化させることによって行ってもよい。例えば書込みは導
電率を破壊して該当する記憶位置での電極１、２間の電
気接触がなくなるようにすることによって行ってもよ
い。おそらく導電率が次第に低減するように電極装置１
３を実現してもよい。このような低減が所定段階で行わ
れる場合、各記憶位置は数ビットを記憶することができ
所定の多レベルコードに従ってビットを記憶することが
可能である。従って記憶密度は実質上の程度で増加可能
である。記憶装置を電気的にアドレス指定するための方
法の詳細な説明およびこのような記憶装置の完全な実施
例の説明は１９９７年６月１７日に出願され本出願人に
譲渡されているＮＯ特許出願番号９７２８０３に記載さ
れている。この種の記憶装置は電極装置を互いに積載す
ることによって容量分析的に設計してもよい。特に各記
憶位置において符号化を使用することで電気的にアドレ
ス指定することができ且つきわめて高い容量の記憶密度
を有する記憶装置を得ることができる。
【００５２】本発明による電極装置１３は接触層または
機能層を光ダイオードマトリックスとして実現すること
によって光学カメラまたは電子カメラとしても使用して
よい。これは例えば接触層に周知の光ダイオード材、例
えばバクミニスタフレレンＣ60と混合した共役ポリチオ
フェンを使用することによって可能である。この種のカ
メラの機能の全体の概略を図９に示す。
【００５３】上述したように電極装置１３は化学カメ
ラ、厳密に言えば例えば図１０に概略が示されているよ
うに化学物質の特定分布を検出する化学カメラとしても
採用できる。ＰＴＯＰＴのポリマー層からなる機能要素
を使用してもよい。
【００５４】電極装置におけるポリマー層への物質移動
に対する障害がないので化学検出、即ち化学カメラに適
している。共役ポリチオフェンは酸化化学種と相互作用
して導電性の高いポリマー材を形成するので、例えばこ
の種の化学カメラのモデルシステムとしてみなしてもよ
い。例えばヨードの蒸気によりポリチオフェンを酸化
し、本発明で好ましくは使用するＰＴＯＰＴを含むこと
が周知である。結果として導電率がかなりの大きさで増
加する。従って機能要素７を電子的にアドレス指定して
増加コンダクタンスの形で可視化するドーピング工程を
次に行ってもよい。
【００５５】図１０は本発明によって設計された化学カ
メラの検出体上のヨード結晶を検出することによって達
成する結果の概略を示しているがカメラはそれぞれアル
ミニウムおよび金の電極を備え且つ接触層および機能要
素層の両方を形成するＰＴＯＰＴで覆われるベンゾシク
ロブテンの単離層を使用している。
【００５６】本発明による電極装置１３は表示装置にも
採用してよいが、図１１に概略が示されているように例
えば機能要素が電場発光するように駆動する。図９に関
連して記載する用途に使用する構造と同じ構造において
発光することも可能である。実施例において共役ポリチ
オフェンを機能要素層に使用して酸化インジウムスズの
電極の堆積し且つ＋３０Ｖの電圧を供給すると同時にア
ルミニウム電極（行電極）を接地した。光源画素は裸眼
でも容易に見ることができる。実施例においてポリマー
画素は赤い光を発する。電圧を電極装置の特定電極手段
に付加することによって光をこの電極手段のみから発す
る。
【００５７】本発明による電極手段２６および電極装置
１３で達成する利点として機能要素または機能要素層に
おける材料は環境に露出し且つ環境からアクセス可能で
あると同時に電気的にアドレス指定することができるの
で機能要素材が感受性である物質および刺激を検出する
ことができる。
【００５８】本発明による電極手段のそれぞれの部分を
製造すること自体は周知であり例えば他の関連で上述し
た国際特許出願ＰＣＴ／ＳＥ９５／００５４９および
Ｍ．Ｂｅｒｇｇｒｅｎ、Ｏ．Ｉｎｇａｎａｓ等による論
文「ポリマー配合物からの多様な色を有する発光ダイオ
ード」Ｎａｔｕｒｅ１９９４、３７２巻、４４頁に記載
されている。さらに当業者への手引きとして本発明によ
る手段に関して詳細な情報を記載しているとみなされる
実施例を添付する。これらの実施例において異方性導電
材の製造、基板上の電極手段の製造および本発明による
電極手段への機能要素層の適用を異方性導体を使用した
ものと使用しないものの両方について記載する。
【００５９】実施例１：異方性導電材の生成 ５ｍｇ／ｍｌのポリ［３−（４−オクチル−フェニル）
−２、２´−ビチオフェン］（ＰＴＯＰＴ）をクロロホ
ルムに溶解し且つ５／ｍｇ／ｍｌのポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）を同様にクロロホルムに溶解する。
これらの溶液から混合物を生成しＰＭＭＡにおける６％
ＰＴＯＰＴの溶液を生成する。この溶液を８００ｒｐｍ
の回転速度で基板上にスピン被覆し約１００ｎｍの厚さ
の膜を形成する。この場合膜厚は共役ポリマーの領域に
匹敵するので、膜に垂直である導電率は高く、膜に平行
な導電率はごく僅かである。必要な場合ＰＴＯＰＴを気
体状酸化体または二つのポリマーを溶解しない溶液にお
ける酸化体に晒すことによってドープ状に変換すること
ができる。ポリマー配合物を導電基板に堆積する場合、
電気化学ドーピングによって導電状態にドープすること
も可能である。
【００６０】実施例２：異方性導電材の生成 ５ｍｇ／ｍｌのポリ（３−オクチル）−チオフェン（Ｐ
ＯＴ）をクロロホルムに溶解し且つ５ｍｇ／ｍｌのポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を同様にクロロホル
ムに溶解する。これらの溶液から混合物を形成しＰＭＭ
Ａにおける５％ＰＯＴの溶液を生成する。この溶液を８
００ｒｐｍの回転速度で基板上にスピン被覆し約１００
ｎｍの厚さの膜を形成する。この場合膜厚は共役ポリマ
ーの領域に匹敵するので、膜に垂直である導電率は高
く、膜に平行な導電率はごく僅かである。必要な場合Ｐ
ＯＴを気体状酸化体または二つのポリマーを溶解しない
溶液における酸化体に晒すことによってドープ状に変換
することができる。ポリマー配合物を導電基板に堆積す
る場合、電気化学ドーピングによって導電状態にドープ
することも可能である。
【００６１】実施例３：シリコン基板上の電極装置の生
成 シリコンチップを陰影マスクを通して蒸着したアルミニ
ウム帯（厚さが２５０ｎｍのｘ電極）で被覆する。ベン
ゾシクロブテン（ＢＣＢ；ＣｙｃｌｏｔｅｎｅTM、ダウ
化学）を１０００ｒｐｍで３０秒間メシチレンにおける
ＢＣＢ１：１０の溶液からスピン被覆し、２００〜４０
０ｎｍの厚さの膜を形成する。膜は２５０℃で６０分間
硬化する。金の層（５０ｎｍ）は接着のための厚さ２ｎ
ｍのＣｒ層で下塗するが、ｙ電極を画定する陰影マスク
を通して蒸着する。チップをプラズマにおいて２分間反
応イオンエッチングすることにより腐蝕する。このよう
に金電極が影響を受けない状態で、ＢＣＢを他の全ての
表面から除去する。このエッチング手順の後アルミニウ
ム電極を露出する。実施例１によって異方性層を堆積す
る。
【００６２】実施例４：ガラス基板上の電極装置の生成 ガラス基板をスピン被覆および硬化によってベンゾシク
ロブテン（ＢＣＢ）で覆う。これを更に層を堆積するた
めの基板として使用する。表面を陰影マスクを通して蒸
着したアルミニウム帯（ｘ電極、厚さ５０ｎｍ）で覆
う。ＢＣＢの層（ＣｙｃｌｏｔｅｎｅTM、ダウ化学）を
１０００ｒｐｍで３０秒間メシチレンにおけるＢＣＢ
１：１０の溶液からスピン被覆し、厚さ２００〜４００
ｎｍの膜を形成する。膜は２５０℃で６０分間硬化す
る。金の層（５０ｎｍ）は接着のための厚さ２ｎｍのＣ
ｒ層で下塗するが、ｙ電極を画定する陰影マスクを通し
て蒸着する。チップを２分間反応イオンエッチングする
ことにより腐蝕する。このように金電極が影響を受けな
い状態で、ＢＣＢを他の全ての表面から除去する。この
エッチング手順の後アルミニウム電極を露出する。実施
例１によって異方性層を堆積する。
【００６３】実施例５：機能要素層の堆積 実施例３による装置をポリ（３［（Ｓ）−５−アミノ−
５−カルボキシル−３−オキサペンチル）−２、５−塩
酸化チオフェニレン］（ＰＯＷＴ）の均質な薄膜でポリ
マー溶液からの溶液流延で覆う。ＰＯＷＴの各画素の抵
抗を記録する。ヨードの小さな結晶を画素に位置づけ
る。ヨードはＰＯＷＴのドーパントでありヨードの有無
は画素での抵抗の減少として読むことができる。
【００６４】実施例６：異方性導体を備えていない電極
装置 実施例３による装置で、異方性導体を備えていない装置
をポリ［３−（４−オクチル−フェニル）−２、２´ビ
チオフェン］（ＰＴＯＰＴ）の均質な薄膜で５ｍｇ／ｍ
ｌキシレン溶液および５ｍｇ／ｍｌキシレン溶液におけ
るＣ60（バクミニスタフレレン）において覆う。この膜
は暖かい溶液（５０℃）から４００ｒｐｍでスピン被覆
を行うことにより形成する。この膜は光抵抗性を有し、
露光すると光電流または抵抗における局所変化を検出す
ることができる。 ［図面の簡単な説明］
【図１ａ】従来技術による電極手段の斜視図である。
【図１ｂ】図１ａにおける電極手段の平面図である。
【図２ａ】本発明による電極手段の斜視図である。
【図２ｂ】本発明による電極手段の別の斜視図である。
【図２ｃ】図２ａにおける電極手段の平面図である。
【図２ｄ】マトリックスに埋め込まれている異方性導体
で形成された接触層の断面図である。
【図３ａ】本発明による機能要素を備える電極手段の斜
視図である。
【図３ｂ】特にセンサ要素として実現されている機能要
素の構造の原則図である。
【図３ｃ】図３ａにおける電極手段の断面図である。
【図３ｄ】図３ａにおける電極装置の平面図である。
【図４】図３ａにおける電極手段の第一の好適な実施例
を示す。
【図５】図３ａにおける電極手段の第二の好適な実施例
を示す。
【図６】図３ａにおける電極手段の第三の好適な実施例
を示す。
【図７】本発明による電極装置を示し電極手段を駆動す
るための入力並びに出力手段および出力信号の検出で実
施される。
【図８】本発明による電極装置の等価ダイオード・ネッ
トワークを示す。
【図９】光学または電子カメラにおける本発明による電
極装置の使用の概略を示す。
【図１０】化学カメラにおける本発明による電極装置の
使用の概略を示す。
【図１１】表示装置における本発明による電極装置の使
用の概略を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｋ 19/177 Ｈ０１Ｌ 29/44 Ｚ Ｈ０４Ｎ 5/335 27/14 Ｃ (72)発明者 グランストロム、マグヌス スウェーデン国 リンケピング、ソルガ ルドスガタン 55 (72)発明者 レイスタド、ゲイル、アイ ノルウェー国 サンドビカ、ヨングスス トッベン 19 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/41 G02F 1/136 G09F 9/30 343 H01L 27/10 451 H01L 27/146 H03K 19/177 H04N 5/335

Claims (38)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に第一（１）および第二（２）電極を
    有する機能要素をアドレス指定するための電極手段であ
    って、第一電極（１）が導電材の実質上帯状構造で設け
    られ、第二電極（２）が同様に導電材の実質上帯状構造
    で第一電極（１）上に設けられ且つ第一電極（１）と実
    質上直交関係にあり、単離材の層（４）が第一（１）と
    第二（２）電極との交点に設けられているので、電極
    （１、２）は物理的および電気的に直接接触することな
    く互いに重なることによってブリッジ構造を形成し、導
    電性または半導電性有機材から成る接触層（３）が第一
    電極（１）および第二電極（２）上に設けられて、第一
    電極（１）および第二電極（２）の両方に電気的に接触
    することを特徴とする電極手段。
  2. 【請求項２】 第一電極（１）が基板（３）上に設けら
    れていることを特徴とする請求項１に記載された電極手
    段。
  3. 【請求項３】 第一（１）および第二（２）電極がそれ
    ぞれ異なる仕事関数を有する金属からなるので第一電極
    の金属が第二電極の金属より低い仕事関数を有しまたは
    その逆であることを特徴とする請求項１に記載された電
    極手段。
  4. 【請求項４】 第一電極（１）がアルミニウムまたはア
    ルミニウム合金からなることを特徴とする請求項３に記
    載された電極手段。
  5. 【請求項５】 第二電極（２）が金からなることを特徴
    とする請求項３に記載された電極手段。
  6. 【請求項６】 第二電極（２）が酸化インジウム−スズ
    からなることを特徴とする請求項１に記載された電極手
    段。
  7. 【請求項７】 接触層（３）が第一電極（１）と整流接
    触を形成し且つ第二電極（２）とオーム接触しまたはそ
    の逆であることを特徴とする請求項１に記載された電極
    手段。
  8. 【請求項８】 接触層（３）中の導電性または半導電性
    有機材が、異方性の有機導電体または半導体であること
    を特徴とする請求項１に記載された電極手段。
  9. 【請求項９】 少なくとも導電性ポリマー材（５）が埋
    め込まれている、非導電性ポリマー材としての単離マト
    リックス（６）を、異方性有機導電体が含み、前記導電
    性ポリマー材が、接触層（３）の厚さに少なくとも等し
    い範囲で複数領域に分かれていることを特徴とする請求
    項８に記載された電極手段。
  10. 【請求項１０】 非導電性ポリマー材（６）が、ポリア
    クリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリス
    チレン、ポリオレフィン、または非共役主鎖を有するそ
    の他のポリマーから成る単独ポリマーおよびコポリマー
    の群から選択されることを特徴とする請求項９に記載の
    電極手段。
  11. 【請求項１１】 非導電性ポリマー材（６）がポリメチ
    ルメタクリレート（ＰＭＭＡ）であることを特徴とする
    請求項１０に記載された電極手段。
  12. 【請求項１２】 導電性ポリマー材（５）が、置換ポリ
    チオフェン、置換ポリチオフェンビニレン、置換ポリピ
    ロール、ポリアニリンおよび置換ポリアニリン、置換ポ
    リパラフェニルビニレン、およびこれらのコポリマー等
    の多複素環式ポリマーから成る群から選択されることを
    特徴とする請求項９に記載された電極手段。
  13. 【請求項１３】 導電性ポリマー材（５）が、ポリ（３
    −４オクチル−フェニル−２、２′−ビチオフェン）
    （ＰＴＯＰＴ）であることを特徴とする請求項１２に記
    載された電極手段。
  14. 【請求項１４】 異方性導電体（５）がスピン被覆、溶
    液流延または溶融流延されたポリマー材の混合溶液から
    形成されることを特徴とする請求項９に記載された電極
    手段。
  15. 【請求項１５】 検出、情報記憶および／または情報指
    示機能を有し、第一電極（１）および第二電極（２）
    と、機能要素（７）とを含み、かつ前記機能要素（７）
    を受動電気的にアドレス指定する電極手段において、 第一電極（１）が、導電材から成る実質上帯状体として
    設けられ、 第二電極（２）が、同様に導電材から成る実質上帯状体
    として第一電極（１）上に設けられ且つ第一電極（１）
    と実質上直交関係にあり、単離材の層（４）が第一電極
    （１）と第二電極（２）との交点に設けられていて、該
    第一電極（１）と第二電極（２）が物理的および電気的
    に直接接触することなく互いに交差することによってブ
    リッジ構造を形成し、 第一電極（１）および第二電極（２）の両方に電気的に
    接触する導電性有機材または半導電性有機材から成る接
    触層（３）が、第一電極（１）および第二電極（２）の
    上に設けられ、第一電極（１）と第二電極（２）とが重なり合った箇所
    で、機能要素（７）が前記接触層（３）と一体的に 設け
    られ、前 記機能要素（７）が、センサ要素または情報記憶およ
    び／または情報指示機能要素のいずれかとして形成され
    ることを特徴とする電極手段。
  16. 【請求項１６】 第一電極（１）と第二電極（２）とが
    重なり合った箇所の上で、この箇所と整合して、機能要
    素（７）が、接触層（３）の一部として設けられるか、
    または、接触層（３）上に隣接して分離要素（７）とし
    て設けられ、第一電極（１）と第二電極（２）とが重な
    り合った箇所に機能要素（７）が整合していることを特
    徴とする請求項１５に記載された電極手段。
  17. 【請求項１７】 接触層（３）中の導電性有機材または
    半導電性有機材が異方性導体または半導体であることを
    特徴とする請求項１６に記載された電極手段。
  18. 【請求項１８】 前記導電性有機材が異方性導体である
    電極手段において、 異方性有機導電体が、非導電性ポリマー材であり且つ少
    なくとも導電性ポリマー材（５）が埋め込まれている電
    気的な単離マトリックスを含み、前記導電材（５）が、
    接触層の厚さに少なくとも等しい範囲で複数領域に分か
    れていることを特徴とする請求項１７に記載された電極
    手段。
  19. 【請求項１９】 機能要素（７）が、電位制御される無
    機または有機金属、または、電位制御される半導体であ
    ることを特徴とする請求項１６に記載された電極手段。
  20. 【請求項２０】 電圧付加のための機能要素（７）が接
    触し且つその上に設けられている液晶層（１８）がその
    上に設けられている電子導体（９）と接触し、前記液晶
    層（８）は機能要素（７）と電子導体（９）との間に電
    圧を付加することによって制御されることを特徴とする
    請求項１９に記載された電極手段。
  21. 【請求項２１】 機能要素（７）が、電流を注入可能な
    無機もしくは有機金属、または電流注入可能な半導体で
    あることを特徴とする請求項１６に記載された電極手
    段。
  22. 【請求項２２】 電流位付加のための機能要素（７）が
    接触し且つその上に設けられている電場発光層（１０）
    がその上に設けられている電子導体（９）と接触し、機
    能要素（７）と電子導体（９）との間に電圧を付加する
    ことによって電流が電場発光層（１０）に流入されるこ
    とを特徴とする請求項２１に記載された電極手段。
  23. 【請求項２３】 機能要素（７）が、電荷を蓄積する無
    機または有機金属、または、電荷を蓄積する半導体であ
    り、これらの機能要素形成材料が、電気活性材および／
    またはエレクトロクロミック材を含み、その蓄積される
    電荷量で光学特性が変化することを特徴とする請求項１
    ６に記載された電極手段。
  24. 【請求項２４】 電流および電荷を加えるための機能要
    素（７）が、その上に設けられている固体電解層（１
    １）と接触し、該固体電解層（１１）が、その上に設け
    られている電気活性材（１２）と接触し、機能要素
    （７）と電気活性材との間に電圧を加えることによって
    機能要素（７）中のドーピング状態が変化することを特
    徴とする請求項２３に記載された電極手段。
  25. 【請求項２５】 固体電解層（１１）がポリマー電解質
    であることを特徴とする請求項２２に記載された電極手
    段。
  26. 【請求項２６】 電気活性材（１２）がその上に設けら
    れている電子導体（９）に接触することを特徴とする請
    求項２３に記載された電極手段。
  27. 【請求項２７】 検出、情報記憶および／または情報指
    示機能を備え、請求項１５から請求項２６までのいずれ
    か１項に記載の二つ以上の電極手段（２６）を含み、電
    極装置（１３）における機能要素（７）を受動電気的に
    アドレス指定する電極装置（１３）において、 電極手段（２６）が準二次元マトリックスに組み込ま
    れ、 第一電極（１）が、マトリックス中の行電極から成るパ
    ターン層を形成し、 第二電極（１２）が、物理的または電気的に行電極
    （１）に直接接触することなくマトリックス中の列電極
    から成るパターン層を形成し、 接触層（３）が、マトリックスに組み込まれて広域接触
    層を形成するか、または、パターン化されてそれぞれの
    電極手段（２１）に割り当てられ、 接触層（３）中の導電性有機材または半導電性有機材
    が、両電極層上に設けられ且つ該両電極層に電気的に接
    触し、 接触層（３）中または接触層（３）上に設けられる機能
    要素（７）が、それぞれ二次元マトリックスに設けられ
    ている機能要素から成る一つ以上のパターンまたは非パ
    ターン層を形成し、分離した 機能要素（７）は、電極層における行電極
    （１）と列電極（２）との各重なり合った箇所と整合し
    ていることを特徴とする電極装置。
  28. 【請求項２８】 一層以上の機能要素を設ける電極装置
    であって、機能要素（７）のそれぞれの層が電子伝導層
    またはイオン伝導層によって分離されていることを特徴
    とする請求項２７に記載された電極装置。
  29. 【請求項２９】 それぞれの機能要素（７）が特定の物
    理的刺激への反応として応答信号を発生する無機または
    有機金属または半導体であることを特徴とする請求項２
    ７に記載された電極装置。
  30. 【請求項３０】 それぞれの機能要素（７）が特定の化
    学試薬への反応として応答信号を発する無機または有機
    金属または半導体であることを特徴とする請求項２７に
    記載された電極装置。
  31. 【請求項３１】 接触層（１０）における導電材が異方
    性導体である電極装置であって、異方性導体が行電極
    （１）および列電極（２）の両方に接触することにより
    二つの電極層の間に自己調節型電気接続が得られること
    を特徴とする請求項２７に記載された電極装置。
  32. 【請求項３２】 電極装置（１３）が薄膜技術において
    実現されることを特徴とする請求項２７に記載された電
    極装置。
  33. 【請求項３３】 機能要素層が単一の伝導ポリマーまた
    は少なくとも一つの伝導ポリマーからなるポリマー混合
    物の溶液からポリマー層を堆積することによって形成さ
    れ、前記伝導ポリマーはドープまたは非ドープ状態であ
    ることを特徴とする請求項２７に記載された電極装置。
  34. 【請求項３４】 機能要素層の堆積がスピン被覆、溶液
    流延または溶融流延されたポリマー溶液またはポリマー
    溶液混合物によって生じることを特徴とする請求項３３
    に記載された電極装置。
  35. 【請求項３５】 機能要素（７）が、光学カメラまたは
    電子カメラの検出手段（１３）における画素を形成して
    いることを特徴とする請求項２７に記載された電極装
    置。
  36. 【請求項３６】 機能要素（７）が、化学カメラの検出
    手段（１３）における画素を形成していることを特徴と
    する請求項２７に記載された電極装置。
  37. 【請求項３７】 機能要素（７）が、電気的にアドレス
    指定することのできる記憶装置または電気的にアドレス
    指定することのできるデータ処理装置の記憶要素または
    論理要素をそれぞれ形成していることを特徴とする請求
    項２７に記載された電極装置。
  38. 【請求項３８】 機能要素（７）が、電気的にアドレス
    指定することのできる表示装置の画素を形成しているこ
    とを特徴とする請求項２７に記載された電極装置。
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