JP6925262B2 - 有機材料から構成されている、電磁放射線を検出するためのデバイス - Google Patents

Description

本出願は、電磁放射線、特に光を検出するためのデバイス及び方法に関する。

有機導体及び半導体材料に基づく、トランジスタ、発光ダイオード及び光検出器タイプの電子部品を備えている、電磁放射線、特に光を検出するための検出デバイスの形成が既に提供されている。このような材料は、従来の技術的な処理に使用される無機導体及び半導体材料、例えばシリコンより成膜し易く、耐性がより高いという利点を有する。

有機材料の使用により、あらゆるタイプの支持体に検出デバイスを形成することが可能になり、特にプラスチック、紙、ボール紙若しくは織物のような可撓性の支持体に、寸法が大きい支持体、例えば看板に、又は日用品の包装体のような使い捨ての支持体に検出デバイスを形成することが可能になることが有利である。

特許出願の国際公開第2013／045779号パンフレットには、表示画面と、有機材料製のフォトダイオードのアレイを有する動作部材検出デバイスとを備えたユーザインターフェースシステムの例が記載されている。フォトダイオードは夫々トランジスタに関連付けられている。トランジスタによって、検出デバイスの制御中にフォトダイオードを選択することが可能になる。

国際公開第2013／045779号

図１は、３つの行14及び３つの列15に分散しているフォトダイオード12のアレイを備えている光検出デバイス10の例の部分的な平面略図である。選択素子16が各フォトダイオード12に関連付けられている。各フォトダイオード12は有機導体及び半導体材料から形成されてもよい。選択素子16は有機薄膜トランジスタ（OTFT）に相当してもよい。トランジスタ16のソースの端子及びドレインの端子の一方がフォトダイオード12の電極に接続されており、ソースの端子及びドレインの端子の他方が導電性トラック18に接続されている。導電性トラック18は、同一の行14の全ての選択素子16に接続されてもよい。導電性トラック18は、不透明な材料、例えば金属から形成されてもよい。各トランジスタ16のゲートは、行14に垂直な方向に延びている透明な導体材料のトラック20によって送信される信号によって制御されてもよい。トラック20は、同一の列15の全てのトランジスタ12に接続されてもよい。図１では、各トランジスタ16は関連するフォトダイオード12の隣りに示されている。変形例として、各トランジスタ16は関連するフォトダイオード12の上側に形成されてもよい。

検出される電磁放射線に動作中に曝されるように構成された光検出器の表面が、光検出器の有用な表面積と称される。光検出デバイス10の不利点は、トランジスタ16が設けられているため、フォトダイオード12の有用な表面積が減少するということである。別の不利点は、光検出デバイスを製造する方法がかなりの数の工程、特にフォトダイオードを製造する工程及びトランジスタを製造する工程を有するということである。

実施形態の目的は、前述された電磁放射線の検出デバイス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、電磁放射線を受けるように構成された検出デバイスの有用な表面積を増大させることである。

実施形態の別の目的は、検出デバイスを製造する方法の工程の数を減少させることである。

従って、実施形態は、電磁放射線の検出デバイスであって、複数のフォトレジスタを備えており、該フォトレジスタは夫々、有機半導体材料を含有する活性部分を有しており、前記検出デバイスは、電磁放射線の放射体及び導波路を更に備えており、前記導波路は少なくとも２つの表面及び少なくとも２つの縁部を有しており、前記表面の内の１つが少なくとも１つの物体に接するように構成されており、前記フォトレジスタは前記縁部の内の１つに沿って分散しており、前記放射体は、前記縁部の内の１つに沿って前記フォトレジスタと交互に配置されており、前記放射体によって放射される光は、前記表面及び前記縁部の内の１つと反対側の縁部で反射することによって前記導波路に導かれ、前記光の少なくとも一部が前記フォトレジスタに達し、前記少なくとも１つの物体が前記導波路の前記表面の内の１つに置かれるとき、前記物体は光の経路を妨げ、前記フォトレジスタによって受ける光の強度が減少することを特徴とする検出デバイスを提供する。

実施形態によれば、前記活性部分は夫々、第１の導電性電極及び第２の導電性電極に接続されている。

実施形態によれば、前記第１の導電性電極の仕事関数が、前記第２の導電性電極の仕事関数と５％の範囲内で等しい。

実施形態によれば、前記検出デバイスは、前記活性部分を含んで、前記第１の導電性電極に相当する第１の導電性トラックと前記第２の導電性電極に相当する第２の導電性トラックとの間に延びているモノリシック層を備えている。

実施形態は、既に定義された検出デバイスと、前記フォトレジスタの内の１つを選択するための回路と、選択されたフォトレジスタを通って流れる電流、又は選択されたフォトレジスタの電圧を測定するための回路とを備えていることを特徴とする検出システムを更に提供する。

実施形態は、既に定義された検出デバイスを制御する制御方法であって、前記複数のフォトレジスタからフォトレジスタを選択するステップ、及び該フォトレジスタの抵抗を表す信号を決定するステップを有することを特徴とする制御方法を更に提供する。

前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない具体的な実施形態について以下に詳細に説明する。

フォトダイオードのアレイを備えている放射線検出デバイスの例の部分的な平面略図である。 放射線検出デバイスの実施形態の部分的な平面略図である。 図２の線III −III に沿った部分的な断面略図である。 図２の放射線検出デバイスを製造する方法の実施形態の順次的な工程で得られた構造の部分的な断面略図である。 図２の放射線検出デバイスを製造する方法の実施形態の順次的な工程で得られた構造の部分的な断面略図である。 図２の放射線検出デバイスを製造する方法の実施形態の順次的な工程で得られた構造の部分的な断面略図である。 図２の放射線検出デバイスを製造する方法の実施形態の順次的な工程で得られた構造の部分的な断面略図である。 放射線検出デバイスの別の実施形態の断面図である。 図２に示されている放射線検出デバイスを備えた光検出システムの実施形態の電気回路図である。 放射線検出デバイスの他の実施形態の断面図である。 放射線検出デバイスの他の実施形態の断面図である。 放射線検出デバイスの別の実施形態の部分的な斜視略図である。

明瞭化のために、同一の要素は様々な図面において同一の参照番号で示されており、更に様々な図面は正しい縮尺で示されていない。更に、記載されている実施形態の理解に有用な要素のみが示され記載されている。特に、以下に記載されている検出デバイスによって与えられる信号を処理するための手段は、当業者の技能の範囲内であり記載されていない。以下の記載では、「実質的に」、「およそ」及び「程度」という用語は、特に示されていない場合、「10％の範囲内」を意味する。

実施形態は、有機材料から形成されてフォトレジスタを夫々有している光検出器のアレイを備えており、特に400 nmと1,000 nmとの間の波長領域で電磁放射線を検出するための検出デバイスを提供する。アレイには、少なくとも１行の複数のフォトレジスタが含まれている。各フォトレジスタは、一又は複数の有機半導体材料を有して２つの導電性電極間に設けられた活性部分を有している。検出デバイスは、光検出器毎に１つの選択トランジスタを備えていない。各光検出器の有用な表面積が、有機フォトダイオード及び選択トランジスタのアレイを備えている検出デバイスの場合に対して増大し得る。特に光検出器は隣り合うことができ、光検出器の有用な表面積は検出デバイス全体に亘って延びることができる。更に検出デバイスの構造は、選択トランジスタに夫々関連付けられている有機フォトダイオードのアレイを備えた検出デバイスの構造より単純である。検出デバイスを製造する方法が簡略化される。実際、この方法はフォトレジスタのアレイを製造する工程のみ有する。

図２及び３は、電磁放射線、特に光を検出するための検出デバイス30の実施形態を示す。

検出デバイス30は、図３の下から上に順に、
２つの対向する表面34, 36を有する支持体32と、
例えば第１の方向に実質的に平行に、基板32の表面34に亘って延びている導電性トラック38に相当する第１の電極38と、
導電性トラック38と、導電性トラック38間の基板32の露出部分とを覆う活性層40と、
例えば第１の方向に対して傾いた第２の方向に、好ましくは第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に実質的に平行に活性層40上に延びている導電性トラック42に相当する第２の電極42と、
導電性トラック42と、導電性トラック42間の活性層40の露出部分とを覆う保護層44と
を備えている。

支持体32は誘電体材料から形成されてもよい。支持体32は例えば、特にガラス製の撓まない支持体であるか、又は例えばポリマー若しくは金属材料製の可撓性の支持体である。ポリマーの例として、ポリエチレンナフタレン（PEN ）、ポリエチレンテレフタレート（PET ）、カプトン及びポリエーテルエーテルケトン（PEEK）が挙げられる。支持体32の厚さは、例えば20μｍ〜１ｃｍの範囲内であり、例えばおよそ125 μｍである。支持体32は、特に検出デバイス30が表面36の側で照明光を受けるように構成されている場合、透明又は半透明の材料、例えばガラス又はプラスチックから形成されてもよい。

導電性トラック38又は導電性トラック42は透明な導電性材料から形成されてもよく、例えば透明導電性酸化物、つまりTCO 、カーボンナノチューブ、グラフェン、導電性ポリマー、金属又はこれらの化合物の少なくとも２つの混合物若しくは合金から形成されてもよい。導電性トラック38又は導電性トラック42は多層構造を有してもよい。

導電性トラック38又は導電性トラック42を形成することができるTCO の例として、インジウムスズ酸化物（ITO ）、アルミニウム酸化亜鉛（AZO ）及びガリウム酸化亜鉛（GZO ）が挙げられる。導電性トラック38又は導電性トラック42を形成することができる導電性ポリマーの例として、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 として既知のポリマー、及びPAniとも称されるポリアニリンが挙げられる。導電性トラック38又は導電性トラック42を形成することができる金属の例として、銀（Ag）、アルミニウム（Al）、金（Au）、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、チタン（Ti）及びクロム（Cr）が挙げられる。電極を形成することができる多層構造の例として、AZO/Ag/AZOタイプの多層のAZO 及び銀の構造が挙げられる。

導電性トラック38又は導電性トラック42の厚さE は、10ｎｍ〜５μｍの範囲内であってもよく、例えば30ｎｍ程度であってもよい。これらの層は、真空蒸着法によって、特に蒸着若しくはスパッタリングによって、液相成長法、特にゾル・ゲル法、分散若しくはナノ粒子を使用する方法によって、又はあらゆる他のタイプの成膜法によって成膜されてもよい。導電性トラック38及び／又は導電性トラック42が金属であって、少なくとも部分的に透明であるべきとする場合、導電性トラック38及び／又は導電性トラック42の厚さは20nm以下であり、好ましくは10nm以下である。実施形態によれば、夫々の導電性トラック38又は導電性トラック42の幅W は、５μｍ〜150 μｍの範囲内であってもよく、好ましくは７μｍ〜100 μｍの範囲内であってもよく、例えばおよそ20μｍであってもよい。２つの隣り合う導電性トラック38間の間隔D 又は２つの隣り合う導電性トラック42間の間隔D は、15μｍ〜100 μｍの範囲内であってもよく、好ましくは20μｍ〜50μｍの範囲内であってもよく、例えばおよそ25μｍであってもよい。

実施形態によれば、導電性トラック38の材料の仕事関数が、導電性トラック42の材料の仕事関数と５％の範囲内で等しい。導電性トラック38, 42は同一の材料から形成されているか、又は複数の同一の材料から形成されていることが好ましい。

活性層40の電気抵抗率は局所的に異なってもよい。この電気抵抗率は、400 nmと1,000 nmとの間の波長領域、好ましくは480 nmと680 nmとの間の波長領域で活性層40によって受ける電磁放射線の強度に局所的に左右される。

活性層40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。活性層40は、両極性半導体材料を含んでもよく、つまり、例えば積層の形態又は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。活性層40の厚さは、50nm〜500 nmの範囲内であってもよく、例えば200 nm程度であってもよい。

活性層40を形成することができるＰ型半導体ポリマーの例として、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−アルト−5,5-（4,7 −ジ−2 −チエニル−2',1',3'−ベンゾチアジアゾール）］（PCDTBT）、ポリ［（4,8 −ビス−（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−アルト−（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−アルト−（5,5'−ビス（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-ビス−（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）−アルト−4,7（2,1,3-ベンゾチアジアゾール）］（PCPDTBT ）が挙げられる。

活性層40を形成することができる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 ）、又は量子ドットの形成を可能にするナノ結晶が挙げられる。

保護層44は、誘電体材料、例えば樹脂から形成されてもよい。保護層44の厚さは、１μｍ〜100 μｍの範囲内であってもよく、例えばおよそ50μｍであってもよい。支持体32が透明な材料から形成されている場合、保護層44は支持体32と同一であってもよい。保護層44は、単層構造又は多層構造を有してもよい。

検出デバイス30が表面36の側で照明光を受けるように構成されている場合、支持体32及び導電性トラック38は少なくとも部分的に透明な材料から形成されている。検出デバイス30が保護層44の側で照明光を受けるように構成されている場合、保護層44及び導電性トラック42は少なくとも部分的に透明な材料から形成されている。検出デバイス30が表面36の側又は保護層44の側で同様に照明光を受けるように構成されている場合、支持体32、導電性トラック38, 42及び保護層44は少なくとも部分的に透明な材料から形成されている。

検出デバイス30はフォトレジスタ45のアレイを備えている。導電性トラック38及び導電性トラック42に関連付けられたフォトレジスタ45は夫々、電圧が導電性トラック38と導電性トラック42との間に印加されるときに電流を伝導する活性層40の部分に相当する。この部分は、導電性トラック38及び導電性トラック42が重なり合う位置で導電性トラック38と導電性トラック42との間に延びており、導電性トラック38, 42の両側に横方向に延びてもよい。

図4A乃至4Dは、以下の工程を有する、検出デバイス30を製造する方法の実施形態を示す。

−支持体32上に導電性トラック38を形成する工程
使用される材料に応じて、導電性トラック38を形成する方法は、例えば所望の位置に導電性トラック38を形成する材料を直接成膜することによるいわゆるアディテイブ法に相当してもよい。この材料は、特にゾル・ゲル法によって得られる。インクジェット印刷、グラビア印刷、シルクスクリーニング、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ティングによって成膜してもよい。導電性トラック38を形成する方法は、いわゆるサブトラクティブ処理に相当してもよく、この処理では、導電性トラック38を形成する材料の層46を構造全体に亘って成膜し（図4A）、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使用しない部分を除去する（図4B）。考慮対象の材料に応じて、構造全体に亘る成膜を、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ニングのような方法を特に使用してもよい。導電性トラック38が金属であるとき、例えば蒸着法又はカソードスパッタリング法によって支持体32全体に亘って金属を成膜し、導電性トラック38をエッチングによって画定する。

−活性層40を形成する工程（図4C）
使用される材料に応じて、導電性トラック38を形成するために前述された方法の全て又は一部によって活性層40を形成してもよい。

−支持体32上に導電性トラック38を形成する工程と同様に、別の更なる支持体44上に導電性トラック42を形成する工程

−例えば、導電性接着材料を使用して導電性トラック42及び支持体44の組立体を活性層40に取り付ける工程（図4D）

検出デバイス30を製造する方法の別の実施形態によれば、活性層40を形成する工程の後、本方法は、
−活性層40上に導電性トラック42を形成する工程、及び
−導電性トラック42上と導電性トラック42間の活性層40の部分上とに保護層44を形成する工程
を有する。

印刷技術によって検出デバイス30を形成してもよいことが有利である。前述された導電性トラック38の層、活性層40及び導電性トラック42の層の材料を、液体の形態で、例えばインクジェットプリンタによる導体インク及び半導体インクの形態で成膜してもよい。「液体の形態の材料」は、本明細書では印刷技術によって成膜され得るゲル材料を更に意味する。様々な層の成膜間にアニール工程を行ってもよいが、アニール温度は150 ℃を超過してはならず、成膜工程及び場合によってはアニール工程を大気圧で行ってもよい。

図５は、検出デバイス30と同一の要素を備えているが、各フォトレジスタ45が異なる活性部分に相当している点が異なる検出デバイス47の別の実施形態を示す。活性部分45は絶縁部分48によって互いに隔てられている。

図６は、検出デバイス30を備えた、電磁放射線、特に光を検出するための検出システム50の実施形態を示す。検出デバイス30は、フォトレジスタ45のアレイとして概略的に示されている。例として、２つの行及び２つの列に分散している４つのフォトレジスタが示されている。各フォトレジスタ45は、複数の導電性トラック38の内の１つと複数の導電性トラック42の内の１つとに接続されている。図６では、行方向の２つの導電性トラック38及び列方向の２つの導電性トラック42が概略的に示されている。

各導電性トラック38は、スイッチ54を介して基準電位が低い電位源、例えば接地GND に接続されている。スイッチ54は行選択部56によって制御される。例として、各スイッチ54は、例えばＮチャネルを有して、ドレインが導電性トラック38に接続され、ソースが接地GND に接続されてゲートが行選択部56によって制御される金属酸化物ゲート電界効果トランジスタ、つまりMOS トランジスタに相当する。各導電性トラック38は、スイッチ58を介して基準電位が高い電位源VDD に接続されている。スイッチ58は行選択部56によって制御される。例として、各スイッチ58は、例えばＰチャネルを有して、ドレインが導電性トラック38に接続され、ソースが電位源VDD に接続されてゲートが行選択部56によって制御されるMOS トランジスタに相当する。

各導電性トラック42は、スイッチ60を介して電位源VDD に接続されている。スイッチ60は列選択部62によって制御される。例として、各スイッチ60は、例えばＰチャネルを有して、ドレインが導電性トラック42に接続され、ソースが電位源VDD に接続されてゲートが列選択部62によって制御されるMOS トランジスタに相当する。各導電性トラック42は、スイッチ66を介して接地GND に接続されている。電流測定回路64が、導電性トラック42が接地GND に接続されているときに各導電性トラック42を流れる電流を測定することができる。スイッチ66は列選択部62によって制御される。例として、各スイッチ66は、例えばＮチャネルを有して、ドレインが導電性トラック42に接続され、ソースが電流測定回路64に接続されてゲートが列選択部62によって制御されるMOS トランジスタに相当する。

検出システム50の実施形態の動作には、フォトレジスタ45の選択が含まれる。この選択を以下のように行ってもよい。

選択されたフォトレジスタ45の行に関して、関連付けられたスイッチ58をオンして、関連付けられたスイッチ54をオフにし続けることにより導電性トラック38を電位源VDD に接続し、
他の行に関して、関連付けられたスイッチ54をオンして、関連付けられたスイッチ58をオフにし続けることにより導電性トラック38を接地GND に設定し、
選択されたフォトレジスタ45の列に関して、関連付けられたスイッチ66をオンして、関連付けられたスイッチ60をオフにし続けることにより導電性トラック42を電流測定回路64に接続し、
他の列に関して、スイッチ60をオンして、スイッチ66をオフにし続けることにより導電性トラック42を電位源VDD に接続する。

選択されたフォトレジスタ45に関して、電流は、フォトレジスタ45の抵抗に応じて、ひいてはフォトレジスタ45によって受ける照明光に応じて異なる振幅でフォトレジスタ45を通って流れる。選択されたフォトレジスタ45と同一の行の他のフォトレジスタ45に関して、電流がフォトレジスタ45を通って流れないように、フォトレジスタの２つの端子が電位源VDD に接続される。選択されたフォトレジスタと同一の列の他のフォトレジスタに関して、電流がフォトレジスタ45を通って流れないように、フォトレジスタの２つの端子が接地GND に接続される。電流測定回路64は、選択されたフォトレジスタ45を通って流れる電流を測定することができる。選択されたフォトレジスタ45の抵抗を、フォトレジスタ45を通って流れる電流を決定して選択されたフォトレジスタ45の電圧を把握することにより決定してもよい。

別の実施形態によれば、光の検出システムは、選択されたフォトレジスタに一定の電流を流して、選択されたフォトレジスタの電圧を測定してもよい。測定された電圧は、フォトレジスタの抵抗の関数、ひいてはフォトレジスタによって受ける照明光の関数である。

検出デバイス30は、フォトレジスタのアレイ上の動作部材の影の変化及び／又は動作部材の例えば赤外線の反射画像の変化を検出して、動作部材の位置の変化を表す情報を検出結果から導き出すことができるユーザインターフェースデバイスとして使用されてもよい。動作部材は、ユーザの指、手又はあらゆる他の物体であってもよい。

動作部材の位置は本明細書ではユーザインターフェースデバイスに対する位置を意味することに留意すべきである。ユーザインターフェースデバイス自体が移動して、動作部材が固定されたままである使用モードが特に提供されてもよい。

実施形態によれば、ユーザインターフェースデバイスは、動作部材が光源とフォトレジスタのアレイとの間に位置するときにフォトレジスタのアレイ上の動作部材の影の変化を検出することができる。光源は、好ましくは周囲の光であり、例えば太陽又は建物の部屋の屋内の電気照明である。実施形態によれば、動作部材はユーザインターフェースデバイスに接してもよい。実施形態によれば、動作部材はユーザインターフェースデバイスから離れていてもよく、ユーザインターフェースデバイスは、フォトレジスタのアレイの面に平行な面における動作部材の変位、及び動作部材とフォトレジスタのアレイとの間の距離の変化を検出することができてもよい。

図７は、表示画面と関連付けられた、特に前述された検出デバイス47のフォトレジスタのアレイのようなフォトレジスタ45のアレイを備えたユーザインターフェースデバイス70の別の実施形態を示す断面図である。このため、特に対話型のインターフェースの形成が可能になる。ユーザインターフェースデバイス70は、光の表示（又はバックライト）画素74のアレイを備えている。この例では、画素74、例えば発光ダイオードは、フォトレジスタ45のアレイと平行な面に、フォトレジスタのアレイと保護被覆体76との間に配置されている。フォトレジスタ45のアレイ及び画素74のアレイは、平面視で画素74がフォトレジスタ45と対向しないように僅かに偏移して積層されており、このため、フォトレジスタ45がマスクされ、動作部材により落とされた影の検出が防止される。

代替的な実施形態では、フォトレジスタ45のアレイは表示画素74のアレイと保護被覆体76との間に配置されている。この場合、フォトレジスタ45が透明な材料又は半透明の材料から形成されているという条件で、フォトレジスタ45及び表示画素74を偏移せずに積層してもよい。

別の代替的な実施形態では、検出アレイ及び表示アレイは積層されず、導体アレイ及び半導体アレイの積層体の同一のレベルに形成されている（表示画素74及びフォトレジスタ45が交互に設けられている）。

ユーザインターフェースデバイス70に関連付けられた表示画面は、必ずしも発光ダイオードのディスプレイではなく、あらゆる他の適した技術を用いて形成されてもよいことに注目すべきである。

更に、別の代替的な実施形態では、表示画面はユーザインターフェースデバイスに積層されずに偏移している。

図８は、フォトレジスタ45に加えて赤外線の放射体82のアレイを備えたインターフェースデバイス80の別の代替的な実施形態を示す断面図である。そのため、各フォトレジスタ45は受信した赤外線に応じた抵抗を有する。動作中、放射体82は夫々赤外線を常時放射する。動作部材が放射体82を通過するとき、放射された赤外線の一部が隣り合うフォトレジスタに向かって反射するため、インターフェースデバイスの上側の物体の存在に関する情報を導き出すことが可能になる。従って、フォトレジスタ45と組み合わせた赤外線の検出器82によって、インターフェースデバイス80は、影の検出器として単一で使用されるフォトレジスタ45と同一の、動作部材の位置の変化を検出する機能を実行することが可能になる。

影の検出に対する赤外線の検出の利点は、赤外線の検出の動作が周囲の照明とは無関係であり、ひいては更に確実であるということである。特に赤外線の検出は、外部の光源がない状態で暗所で行われてもよい。周囲の照明によって可能であるときのフォトレジスタ45による動作部材により落とされた影の検出に基づく低消費動作モードと、照明状態により、落とされた影の検出が可能ではないときの赤外線動作モードとを交互に切り替えてもよい。周囲の光度が低過ぎて落とされた影を検出できないときに、低消費動作モードから赤外線動作モードに自動的に切り替わるために、例えば明暗センサが設けられてもよい。

図９は、２つの対向する表面94, 96及び複数の縁部98を有する導波路92を備えている検出デバイス90の別の実施形態を示す。検出デバイス90は、導波路92の縁部98の内の１つに沿って、特に前述された検出デバイス47のフォトレジスタのようなフォトレジスタ45と光の放射体100 とを備えている。例として、図９では、１つの行のフォトレジスタ45が示されている。

放射体100 によって放射された光は、表面94, 96及び縁部98で反射することによって導波路92に導かれ、この光の少なくとも一部がフォトレジスタ45に戻る。物体が導波路92の表面94, 96の内の１つに置かれるとき、物体が光の経路を妨げるため、フォトレジスタによって受ける光の強度が減少する。検出デバイス90は、表面94, 96の内の１つにおける一又は複数の物体の有無、又は表面94, 96の内の１つに存在する物体の寸法を検出するために使用されてもよい。

適用例によれば、検出デバイス90は店舗又は倉庫の区画に配置されて、物品が導波路92の表面94又は表面96に置かれてもよい。検出デバイス90は区画の充填率を検出するために使用されてもよい。実際、フォトレジスタ45によって受ける光の強度は導波路92に存在する物品の数によって決まる。更に較正によって、物品が導波路92に正確に置かれず、導波路92上で倒れている場合を識別することが可能になる。

別の適用例によれば、検出デバイス90は箱、例えばペトリ皿の底部を形成してもよく、ペトリ皿は、ペトリ皿で成長し、導波路92を覆ってフォトレジスタ45によって受ける光の強度を変更するスポットを成長中に形成する微生物、細菌又は高等生物を有する。そのため、検出デバイス90は成長有機体の成長を測定することが可能である。

前述された実施形態に係るフォトレジスタを備えた検出デバイスは、フォトダイオードを備えた検出デバイスより簡単な構造を有する。実際、有機材料から形成されたフォトダイオードのアレイを備えた光検出デバイスの場合、各フォトダイオードは、活性層と、活性層及び第１の電極間に設けられた第１の界面層と、活性層及び第２の電極間に設けられた第２の界面層とを備えている。第１の界面層によって、第１の電極の仕事関数を、活性層に用いられるアクセプタ材料の電子親和力に合わせることが可能になる。第２の界面層によって、第２の電極の仕事関数を、活性層に用いられるドナー材料のイオン化電位に合わせることが可能になる。ダイオードバイアスモードによれば、界面層は、活性層の電極からの電荷の収集、注入又は阻止を容易にする。前述された実施形態に係るフォトレジスタを備えた検出デバイスは、このような界面層を備えていないことが有利である。

本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第14／57870 号明細書の優先権を主張している。

Claims (6)

1. 電磁放射線の検出デバイスであって、
   複数のフォトレジスタを備えており、該フォトレジスタは夫々、有機半導体材料を含有する活性部分を有しており、
   前記検出デバイスは、電磁放射線の放射体及び導波路を更に備えており、
   前記導波路は少なくとも２つの表面及び少なくとも２つの縁部を有しており、前記表面の内の１つが少なくとも１つの物体に接するように構成されており、前記フォトレジスタは前記縁部の内の１つに沿って分散しており、前記放射体は、前記縁部の内の１つに沿って前記フォトレジスタと交互に配置されており、
   前記放射体によって放射される光は、前記表面及び前記縁部の内の１つと反対側の縁部で反射することによって前記導波路に導かれ、前記光の少なくとも一部が前記フォトレジスタに達し、
   前記少なくとも１つの物体が前記導波路の前記表面の内の１つに置かれるとき、前記物体は光の経路を妨げ、前記フォトレジスタによって受ける光の強度が減少することを特徴とする検出デバイス。
2. 前記活性部分は夫々、第１の導電性電極及び第２の導電性電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の検出デバイス。
3. 前記第１の導電性電極の仕事関数が、前記第２の導電性電極の仕事関数と５％の範囲内で等しいことを特徴とする請求項２に記載の検出デバイス。
4. 前記活性部分を含んで、前記第１の導電性電極に相当する第１の導電性トラックと前記第２の導電性電極に相当する第２の導電性トラックとの間に延びているモノリシック層を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の検出デバイス。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の検出デバイスと、
   前記フォトレジスタの内の１つを選択するための回路と、
   選択されたフォトレジスタを通って流れる電流、又は選択されたフォトレジスタの電圧を測定するための回路と
   を備えていることを特徴とする検出システム。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の検出デバイスを制御する制御方法であって、
   前記複数のフォトレジスタからフォトレジスタを選択するステップ、及び
   該フォトレジスタの抵抗を表す信号を決定するステップ
   を有することを特徴とする制御方法。

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