(57)【要約】  平行帯状電極１、２を有する第１および第２電極手段（ＥＭ１、ＥＭ２）の間に挟まれた全域層に設けた光電能動材料３から成る機能媒体を含み、第２電極手段ＥＭ２の電極２が第１電極手段ＥＭ２の電極１に対してある角度で配置されたマトリックス・アドレス指定可能な光電装置であり、各電極１、２が重なり合い、使用される能動材料３に応じて、ディスプレイ装置における光学的能動ピクセル５または受光素子におけるピクセル５に対応する。各電極手段ＥＭ１、ＥＭ２において、電極１、２は、高密な平行関係で設けられ、電極幅の何分の１かの厚さを有する薄膜６によって互いに絶縁される。これにより、能動材料３におけるピクセル５の充填率が１に近くなり、対応する高度なピクセル化が達成されるため、表面輝度が高く、高解像度のディスプレイ、または高感度で高解像度の受光素子が提供される。
2005509909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス・アドレス指定可能な光電装置であり、
各々が平行帯状電極（１、２）を有する第１電極手段および第２電極手段（ＥＭ１、ＥＭ２）の間に挟まれた全域層に設けた光電能動材料の形態の機能媒体（３）を含み、
前記第２電極手段（ＥＭ２）の前記帯状電極（２）は、前記第１電極手段（ＥＭ１）の前記電極（１）に対して角度を成して配置され、前記第１電極手段（ＥＭ１）の前記帯状電極（１）と前記第２電極手段（ＥＭ２）の前記帯状電極（２）との間の各重なり合った部分で定まる能動材料（３）の塊体に機能素子（５）が形成されて、前記帯状電極（１、２）によるマトリックス・アドレス指定可能な配列が前記能動材料（３）に接して設けられ、前記機能素子を定める交差する前記帯状電極（１、２）に電圧を印加して、ディスプレイ装置に発光、吸光、反射または偏光ピクセルを形成することによって、または、代替的に、入射光を照射して受光素子にピクセルを形成し、かつ、ピクセル位置で交差する前記帯状電極（１、２）を介して電圧または電流を出力することによって前記能動材料における機能素子（５）を活性化することができ、いずれの場合も、前記能動材料（３）は、無機または有機材料として選択され、印加電圧によって活性化されると、意図する機能に応じて光を放射、吸収、反射もしくは偏光することができ、または、入射光に刺激されると電圧または電流を出力することができ、または、その両方ができることによって、いずれの場合もマトリックス・アドレス指定計画でピクセル（５）のアドレス指定が行われ、前記組合せの電極（ＥＭ１、ＥＭ２）のうちの少なくとも１つの前記帯状電極（１、２）が透明または半透明材料で形成されているマトリックス・アドレス指定可能な光電装置において、
各電極手段（ＥＭ１、ＥＭ２）の前記帯状電極（１、２）が各電極層に設けられること、
前記電極手段（ＥＭ１、ＥＭ２）の前記帯状電極（１、２）が全てほぼ同じ幅ｗを有すること、
各電極手段（ＥＭ１、ＥＭ２）の電極が、幅ｗの何分の一かである厚さδの絶縁性薄膜（６）によって互いに電気的に絶縁されること、および、
ｗの最小の大きさが、プロセスで制限される最小限輪郭サイズｆに匹敵し、もって、それに対する前記光電能動材料（３）における前記ピクセル（５）の充填率が１に近く、前記ピクセル（５）の数が、前記電極手段（ＥＭ１、ＥＭ２）の間に挟まれた前記能動材料（３）の総面積Ａと、プロセスで制限される最小限輪郭サイズｆとによって定まる、Ａ／ｆ2で定義される最大値に近づくことを特徴とするマトリックス・アドレス指定可能な光電装置。
【請求項２】
前記光電能動材料（３）は、前記電極手段（ＥＭ１、ＥＭ２）の前記電極（１、２）に接触するダイオード領域（１０）を有する異方性導電有機材料であることを特徴とする請求項１に記載されたマトリックス・アドレス指定可能な光電装置。
【請求項３】
前記導電有機材料（３）が、発光および／または光電共役ポリマーであり、もって、マトリックス・アドレス指定可能な光電装置がディスプレイ、または、受光素子、、または、その両方として動作可能であることを特徴とする請求項２に記載されたマトリックス・アドレス指定可能な光電装置。
【請求項４】
前記ダイオード領域（１０）は、印加電圧に刺激された時に、光を放射でき、もって、マトリックス・アドレス指定可能な光電装置がディスプレイとして動作可能であることを特徴とする請求項２に記載されたマトリックス・アドレス指定可能な光電装置。
【請求項５】
前記ダイオード領域（１０）は、入射光に刺激された時に、電流または電圧を出力でき、もって、マトリックス・アドレス指定可能な光電装置が受光素子として動作可能であることを特徴とする請求項２に記載されたマトリックス・アドレス指定可能な光電装置。
【請求項６】
前記光電能動材料（３）が液晶材料であり、もってマトリックス・アドレス指定可能な光電装置が、反射、吸光または偏光ピクセル（５）を有するディスプレイとして動作可能であることを特徴とする請求項１に記載されたマトリックス・アドレス光電可能装置。
【請求項７】
請求項１に記載されたマトリックス・アドレス指定可能な光電装置に使用され、平行帯状導電体の形態の電極（εa、εb）を有する薄膜電極層を含み、前記薄膜電極層が背面体（７）の絶縁表面に設けられている電極手段（ＥＭ）において、
前記薄膜電極層が、前記背面体（７）に設けた、幅ｗa、厚さｈaを有する前記第１の組合せの帯状電極（εa）を含み、第１の組合せの前記帯状電極（εa）は、ｗaと同等以上の距離ｄだけ互いに離れており、
さらに、前記薄膜電極層が、第１の組合せの前記帯状電極（εa）の間の間隔部分に設けられた、幅ｗb、厚さｈbを有する第２の組合せの前記帯状電極（εb）を含み、この第２の組合せの前記帯状電極は、少なくとも前記平行電極（εa、εb）の側縁に沿って伸び、それらの間に、厚さδの絶縁壁（６ａ）を作る電気絶縁性材料から成る薄膜（６）によって、第１の組合せの前記帯状電極に対して電気的に絶縁されており、前記δの大きさはｗaまたはｗbの大きさに比べて小さく、第１の組合せの前記帯状電極（εa）の間の間隔距離ｄがｗb＋２δであり、
さらに、前記平行電極（εa、εb）および前記絶縁性薄膜（６）を有する前記電極層が、その前記背面体（７）上の前記電極手段（ＥＭ）に、厚さｈaの全域二次元層を形成していることを特徴とする電極手段（ＥＭ）。
【請求項８】
第１の組合せの前記帯状電極（εa）と、第２の組合せの前記帯状電極（εb）との間の絶縁壁（６ａ）が、第１の組合せの前記帯状電極（εa）の側縁を覆う層に設けた絶縁性材料から成る薄膜（６）の部分を作り、該薄膜の部分は、第１の組合せの前記帯状電極の上面高さまで存在し、かつ、第１の組合せの前記帯状電極の間隔部分における背面体（７）を覆い、また、第２の組合せの前記帯状電極（εb）が、前記絶縁性薄膜（６）の前記壁部分（６ａ）の間の凹所における、前記背面体（７）を覆う絶縁性薄膜の部分（６ｂ）の上に設けられ、第２の組合せの前記帯状電極（εb）は、絶縁壁（６ａ）の上縁および第１の組合せの前記帯状電極（εa）の上面と面一になっており、それによって、第２の組合せの前記帯状電極（εb）は、高さｈb＝ｈa−δを有し、電極（εa、εb）および絶縁性材料（６）を有する前記電極層は、厚さｈaの二次元全域層を、背面体（７）上の電極手段（ＥＭ）に作ることを特徴とする請求項７に記載された電極手段（ＥＭ）。
【請求項９】
前記電極（εa、εb）および前記背面体（７）が、透明または半透明材料で形成されていることを特徴とする請求項７に記載された電極手段（ＥＭ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックス・アドレス指定可能な光電装置に係わり、該光電装置は、各々が平行の帯状電極を有する第１電極手段と第２電極手段の間に挟まれた全域層に設けた光電能動材料の形態の機能媒体を含み、第２電極手段の電極は、第１電極手段の電極に対して角度を成して配置され、第１電極手段の電極と第２電極手段の電極との間の各重なり合った部分で定まる能動材料の塊体に機能素子が形成されて、電極によるマトリックス・アドレス指定可能な配列が能動材料に接して設けられ、機能素子を定める交差電極に電圧を印加して、ディスプレイ装置に発光、吸光、反射または偏光ピクセルを形成することによって、または、代替的に、入射光を照射して受光素子にピクセルを形成し、かつ、ピクセル位置で交差する電極を介して電圧または電流を出力することによって能動材料における機能素子を活性化することができ、いずれの場合も、前記能動材料は、無機または有機材料として選択され、印加電圧によって活性化されると、意図する機能に応じて光を放射、吸収、反射もしくは偏光することができ、または、入射光に刺激されると電圧または電流を出力することができ、または、その両方ができることにより、いずれの場合もマトリックス・アドレス指定計画でピクセルのアドレス指定が行われ、前記組合せの電極のうちの少なくとも１つの帯状電極が透明または半透明材料で形成されている。
【０００２】
本発明は、マトリックス・アドレス指定可能な光電装置に使用される電極手段であって、平行な帯状導電体の形態の電極を有する薄膜電極層を含み、該薄膜電極層は、背面体である絶縁表面体に設けたものである。
【０００３】
本発明は、特に、二次元配列された複数の機能素子を含む装置およびデバイスに係わり、前記複数の機能素子は、それぞれ、第１電極手段（該電極手段の一方側に接触して配置された平行な帯状電極を有する）と、別の電極手段（前記と同様な電極を有するが、この電極は、第１電極手段の電極に対して直角方向に指向し、機能素子の反対側と接触して配置されている）とを介してアドレス指定される。これによって、マトリックス・アドレス指定可能なデバイスと呼ばれるものが構成される。斯かるマトリックス・アドレス指定可能デバイスは、例えば、論理セル、記憶セル、または本発明の場合はディスプレイまたは受光素子におけるピクセル形態の機能素子を含むことができる。機能素子は、１つまたは複数の能動スイッチ手段を含むことができ、その場合はマトリックス・アドレス指定可能なデバイスを能動的マトリックス・アドレス指定可能なデバイスと呼び、または、機能素子が受動手段（例えば、抵抗性手段または容量性手段）のみから成ってもよく、その場合は、マトリックス・アドレス指定可能なデバイスを受動的マトリックス・アドレス指定可能デバイスと呼ぶ。
【０００４】
後者は、記憶セルにスイッチング素子（すなわち、トランジスタ）を必要としないため、例えば記憶デバイスの場合に最も効率的なアドレス指定方法を提供するものと見なされる。そこで、可能な限り高い記憶密度を達成するのが望ましいが、セルに下限を設定する現在の設計ルールは、その充填率（すなわち、実際にその機能素子に使用できるマトリックス・アドレス指定可能装置の能動材料の面積）をも制限する。
【背景技術】
【０００５】
従来技術のマトリックス・アドレス指定可能な光電装置が図１ａに示されており、該装置は、幅ｗを有し、距離ｄの間隔を設けて配置された平行の帯状電極１を含む電極手段ＥＭ１と、同じ幅ｗを有するが、第１電極手段ＥＭ１の電極１と直角に配置された平行帯状電極２を含む同様の第２電極手段ＥＭ２との間に挟まれた光電能動材料３の実質的に二次元の全域層を備える。能動材料３の全域層において、それぞれの電極手段の電極１、２の間の重なり合った部分が、能動材料３におけるピクセル５を規定する。この位置で交差する電極１、２に電圧を印加することによって、装置がディスプレイとして構成されている場合には、ピクセル５が例えば光を放射し、また、装置が受光素子として構成されている場合には、ピクセル５に入射光を加えることによって、検出可能な電流が電極１、２で出力される。
【０００６】
図１ｂは、図１ａに示す従来技術に係わるデバイスを、Ｘ−Ｘ線に沿う断面で示す図であり、ピクセル５の位置と、電極１、２の配置と、サンドイッチ構造で挟まれた能動材料３から成る全域層とを明らかにしている。全域層である能動材料３は、通常、交差電極１、２への電圧印加が、その交差部のピクセル５のみに影響し、その近傍の電極交差部における隣接ピクセルまたはセルに影響しないような特性を有する。これは、電流が全域層を通って他のピクセルに流れることなく、能動材料の表面に対して直角方向であって、重なり合った電極の間で通電が生じ得るように、能動材料に異方性導電特性を与えることによって達成できる。ピクセル５のサイズと密度は、製造プロセスで得られるプロセスで制限される最小限輪郭に依存する。斯かる輪郭は、例えば、電極がメタライゼーション被膜（これは、後に、フォトリトグラフ・マスクを用いるフォト・マイクロ・リトグラフ工程でパターン化される）として敷設される際、および、エッチングの際に、マスクによって規定される「プロセスで制限される最小限輪郭」ｆに依存し、該「プロセスで制限される最小限輪郭」の値は、使用する光の波長に依存する。換言すれば、「プロセスで制限される最小限輪郭」ｆは、現在の技術の範囲内で、通常、約０．１５〜０．２μｍに限定されるため、電極１、２の幅ｗおよび電極の間隔はこの大きさを有することになる。
【０００７】
ちなみに、値２ｆは、通常、ピッチと呼ばれ、従来の製造技術で得られる単位長さ当たりの最大本数は係数１／２ｆによって与えられ、それに応じて、単位面積当たりの最大輪郭数は係数１／４ｆ２で与えられることに留意すべきである。したがって、図１に示される領域４を考慮すれば、領域４をより詳細に示す図１ｃからわかるように、ピクセル５のサイズはｆ２で与えられることは明らかである。各ピクセル５は、領域４に対応する実領域を必要とし、その大きさは４ｆ２で、換言すればピクセルの面積ｆ２の４倍である。この問題は、図１ａのマトリックスが０．２５、すなわちｆ２／４ｆ２の充填率を有することを示している。したがって、能動材料層３によって与えられる面積の利用度は低い。より高い充填率、または全域層におけるピクセル５のより高い密度を達成するためには、充填率を高めるか、または、マトリックスの「プロセスで制限される最小限輪郭」における解像度を、例えば０．１μｍ未満の範囲まで高めることが望ましい。しかし、類似領域におけるピクセルの全数を増加させることはできるが、より高い充填率を保証することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記考察に鑑み、本発明の主目的は、前記種類のマトリックス・アドレス指定可能な光電装置における充填率を１に近い値まで高めること、および、充填率はｆの減少によって影響されないが、当該減少が、勿論、能動材料３の全域層で得られる最大ピクセル数を増加させる役割を果たすように、「プロセスで制限される最小限輪郭」ｆの実際または実用的なサイズによって実際に制限されることなく、前記装置における能動材料３の全域層によって与えられる実領域の最大限の利用を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的、および、その他の利点と特徴は、マトリックス・アドレス指定可能な光電装置により、本発明によって得られ、この光電装置の特徴は、各電極手段の電極が各電極層に設けられること、電極手段の電極が全てほぼ同じ幅ｗを有すること、各電極手段の電極が、厚さδの絶縁性薄膜によって（δの大きさは幅ｗの何分の一かである）、互いに電気的に絶縁されること、および、ｗの最小の大きさが、「プロセスで制限される最小限輪郭」サイズｆに匹敵し、もって、それに対する光電能動材料におけるピクセルの充填率が１に近く、ピクセル数が、電極手段の間に挟まれた能動材料の総面積Ａと、「プロセスで制限される最小限輪郭」サイズｆとによって定まる最大値（この最大値はＡ／ｆ２で定義される）に近づくことである。
【００１０】
本発明装置の有利な実施態様において、光電能動材料は、電極手段の電極に接触するダイオード領域を有する異方性導電有機材料であり、さらに、その導電有機材料は、好ましくは、発光および／または光電共役ポリマーであってよく、それによって、マトリックス・アドレス指定可能な装置を、ディスプレイとして、または、受光素子として、または、その両方として動作させることができる。
【００１１】
本発明装置の有利な実施態様において、ダイオード領域は、印加電圧に刺激されると光が放射され、それによって、マトリックス・アドレス指定可能な装置をディスプレイとして動作可能であり、あるいはまた、ダイオード領域は、入射光に刺激されると電流または電圧が出力可能であり、それによって、マトリックス・アドレス指定可能な装置を受光素子として動作させることができる。
【００１２】
前記目的、および、その他の利点と特徴は、本発明によれば、電極手段によっても達成される。この電極手段の特徴は、薄膜電極層が、
前記背面体に設けた、幅ｗａ、厚さｈａを有する第１の組合せの前記帯状電極（この第１の組合せの前記帯状電極は、ｗａと同等以上の距離ｄだけ互いに離れている）と、
第１の組合せの帯状電極の間の間隔部分に設けられた、幅ｗｂ、厚さｈｂを有する第２の組合せの前記帯状電極（この第２の組合せの前記帯状電極は、少なくとも前記平行電極の側縁に沿って伸び、それらの間に、厚さδの絶縁壁を作る電気絶縁性材料から成る薄膜によって、第１の組合せの帯状電極に対して電気的に絶縁されており、前記δの大きさはｗａまたはｗｂの大きさに比べて小さく、第１の組合せの帯状電極の間の間隔距離ｄがｗｂ＋２δである）とを含むこと、および
電極および絶縁性薄膜を有する電極層が、その背面体上の電極手段に、厚さｈａの全域二次元層を形成することである。
【００１３】
本発明による電極手段の有利な実施形態では、第１の組合せの帯状電極と、第２の組合せの帯状電極との間の絶縁壁が、第１の組合せの帯状電極の側縁を覆う層に設けた絶縁性材料から成る薄膜の部分を作り、該薄膜の部分は、第１の組合せの帯状電極の上面高さまで存在し、かつ、第１の組合せの帯状電極の間隔部分における背面体を覆い、また、第２の組合せの帯状電極が、絶縁性薄膜の壁部分の間の凹所における、前記背面体を覆う絶縁性薄膜の部分の上に設けられ、第２の組合せの帯状電極は、絶縁壁の上縁および第１の組合せの帯状電極の上面と面一になっており、それによって、第２の組合せの帯状電極は、高さｈｂ＝ｈａ−δを有し、電極および絶縁性材料を有する電極層は、厚さｈａの二次元全域層を、背面体上の電極手段に作る。
【００１４】
本発明による少なくとも１つの電極手段では、電極手段を発明装置に使用する場合には、電極および背面体を透明または半透明材料で形成しなければならない。次に、添付の図面に示した例示的具体例を見ながら、本発明の細目を説明する。
【実施例】
【００１５】
図２ａ、図２ｂ、図２ｃを見ながら、本発明の電極手段を含む本発明による装置について説明する。この説明から、本発明による電極手段が、この種の装置で、どのようにして充填率を１に近づけるかということも明らかになるはずである。構造的に類似しているが、マトリックス・アドレス指定可能な強誘電記憶デバイスとして構成された装置が、本出願と同じ出願人による係属中のノルウェー特許出願第２００１５５０９号の主題になっている。
【００１６】
光電能動材料３が全域層に設けられ、本発明による２つの電極手段であるＥＭ１、ＥＭ２間に挟まれた受動的マトリックス・アドレス指定可能な構成に限定される実施例における図２ａの平面図に、本発明による装置が示されている。図３または図４に示される実施例のいずれかであってよい第１電極手段ＥＭ１は、電極手段ＥＭ２と同じであるが、電極手段ＥＭ２には、図示のとおり、電極手段ＥＭ１の対応する電極１とある角度を成して（好ましくは、直角に）配向された平行帯状電極２が設けられている。帯状電極１と帯状電極２が重なる箇所で、それらの間の光電能動材料３にピクセル５が定まる。ピクセル５は、適切な刺激（例えば印加電圧）により光を放射し、または、入射光によって光電流が生じる半導電性無機または有機材料であってよい。最も好ましくは、光電能動材料は、重なり合う帯状電極１と２の間で、かつ、能動材料層の平面に直角に通電が起こるような異方性導電性を有する共役ポリマー（ａ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ）である。理解しやすいように、駆動、検知および制御回路は図２ａに示されていないが、実用的な実施例では、シリコンに基づくＣＭＯＳ技術で実行可能であり、これが同じ材料で形成される場合には、背面体７に設けられる。次いで、全ての電極１、２が、当業者によってよく理解される方法で、好適に配置され前記回路に接続されるだろう。
【００１７】
既に述べたとおり、能動材料３は、図２ａに示す装置の線Ｘ−Ｘに沿う断面を示す図２ｂを見るとよく判るように、電極手段ＥＭ１とＥＭ２の間に挟まれている。電極１、２の重なり合った部分または交差部で、能動材料３（すなわち、光放射または光伝導材料にピクセル５が定まる。電極手段ＥＭ１、ＥＭ２における各電極１、２は、いずれの場合も、絶縁性材料から成る極薄膜６ａによってのみ隔てられ、その厚さδは、電極１、２の幅ｗの何分の一かであり、最も好ましくは「プロセスで制限される最小限輪郭」または「プロセスで規定される最小限輪郭」ｆに対応するため、本発明による電極手段ＥＭでは、充填率を１に近づけ得ることが判るだろう。留意すべきは、電極手段ＥＭの電極を交互にして、電極εａ、εｂに異なる幅ｗａ、ｗｂを持たせてもよいが、ｗａ〜ｗｂについては、それらの実際の幅は、ほぼ同じ値ｗを有するものと見なすことができる。
【００１８】
これは、図２ｃに示されるような４つのピクセル５１〜５４を含む二次元領域４を考えるとよく判る。電極の間の絶縁壁６ａが占める領域は、ピクセル５１．．．５４の領域を定め、電極手段ＥＭ１およびＥＭ２における電極そのものは、４ｆ２＋８ｆδ＋４δ２になる。これは、δがｆまたは電極１、２の幅ｗの何分の一かであるため、本発明の装置において充填率が１に近づくことを暗示し、電極手段ＥＭ１、ＥＭ２の間に挟まれた能動材料３のほぼ１００％がピクセル５によって占められ、その平均サイズがｆ２であることを意味する。例えば、ｆ〜ｗを１に設定し、δ＝０．０１ｆとすると、二次元領域の面積は４＋８・０．０１＋０．０００４〜４．０８で、充填率は４／４．０８＝０．９８、すなわち充填率９８％になる。マトリックスにおけるピクセル５の最大数は、アクセス可能な能動材料３の面積をＡとすると、本発明による装置においてはＡ／ｆ２に近づく。例えば、適用設計規則がｆを０．２μｍに設定し、能動材料３の面積Ａが１０６μｍ、０．９８・１０６／０．２２＝２４．５／１０６のアドレス指定可能なピクセル５が与えられ、ピクセル密度が約２５・１０６／ｍｍ２になる。従来技術において知られている電極が「プロセスで制限される最小限輪郭」ｆによって定められる距離ｄだけ隔てられている場合は、図２ｃに示される二次元領域４は１つのピクセル５のみを含むため、充填率が０．２５または２５％になる一方、達成可能な最大ピクセル数は、勿論、本発明による装置によって達成できる数の１／４になる。
【００１９】
図２ａ〜図２ｃに示される本発明による装置がディスプレイ装置として構成されるときは、能動材料３は、電極手段ＥＭ１、ＥＭ２のそれぞれの交差電極１、２に印加された電圧によって刺激されると、光を放射することが可能になり、各電極１、２の間の重なり合った部分で定まるピクセル５が、勿論、ディスプレイにおけるピクセルになる。充填率は、勿論いずれの場合も１に近づくため、ディスプレイのほぼ全面積Ａがピクセルに当てられる高解像度のディスプレイが得られる。さらに、充填率が例えば０．２５から１に高められると、相応してディスプレイの表面輝度を高めることが可能になる。ディスプレイの少なくとも片側のピクセルを外部に曝さなければならないため、電極手段ＥＭ１、ＥＭ２の一方の少なくとも電極１、２を透明または半透明にする必要があり、同様に、背面体７の１つの材料に対しても同じことが当てはまる。図２ｂにおいて、背面体７は、すでに言及した駆動、検知および制御用回路で実現されうるが、点線の輪郭で示される反対側の背面体７’、ならびに電極２は光線に対して透明または半透明でなければならない。また、絶縁性薄膜６に使用される絶縁性材料は、そのような場合は勿論、透明または半透明とすることが可能で、電極２は、例えば当業者によく知られるように、発光デバイスに広く使用されるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）で構成することが可能である。
【００２０】
電極手段ＥＭの第１の好ましい実施例を図３に示す。ここでは、電極手段ＥＭは、背面体７に設けられた複数の帯状電極εａ、εｂを有する。電極εａは、第１の組合せの帯状電極に属するものと想定し、次に好適なマスクを使用するフォトリトグラフ工程でパターン化される電極材料の塗布全域層から形成することができるのに対して、前者間の電極εｂは、絶縁壁部６ａの塗布後に、そのパターン化工程で形成された電極εａの間の凹所に設けた第２の組合せの帯状電極に属するものと想定することができる。２つの電極εａの間の距離をｄとし、電極εａの幅をｗａとし、電極εｂの幅をｗｂとする。ここで、値ｗａおよびｗｂならびに距離ｄはほぼ同様の大きさで、その最小値は、電極εａを生成するためのパターニング処理で得られる「プロセスで制限される最小限輪郭」ｆによって与えられる。同時に、電極εａ、εｂの間の絶縁壁部６ａの厚さδはｆによって制限されず、厚さ下限値＝ナノメートル（１０億分の１メートル）程度を有することができ、唯一の制限は、電気的欠陥および破壊を防ぐための絶縁性薄膜を電極εａ、εｂの間に設けることである。すなわち、必要に応じて電極を調整する背面体７の表面も電気的に絶縁していると想定すれば、すべての平行帯状電極εａ、εｂが互いに電気的に絶縁されることになる。εａ、εｂ、および絶縁壁部６ａの高さがｈで、式ｄ＝ｗｂ＋２δが成立することに留意されたい。電極間の距離ｄがｗａ＋２ｄとして選択されるものと想定すれば、電極εａ、εｂの幅ｗａ、ｗｂが同じで値ｗに等しくなるため、すべての電極εａ、εｂは同じ断面積を有し、同じ導電性材料εで構成される場合は同じ導電特性を有することになる。
【００２１】
図４に示される本発明による電極手段ＥＭの実施例において、電極材料の球状塗布層からパターニング工程であらかじめ電極εａを形成し、次いで絶縁性薄膜６を球状に塗布して基板７および電極εａを被覆する。次に、導電性材料を塗布して、電極εａ間の凹部における絶縁層６ｂを充たして被覆し、次いで後続の平坦化処理で、電極εａを被覆する絶縁性薄膜６の部分、ならびに電極εｂの塗布による過剰の電極材料を除去して、電極層の表面に露出し、絶縁性薄膜６の壁部６ａの上端と面一の電極εａ、εｂを残す。そこで、すべての電極εａ、εｂは上面が露出し、その上の塗布光電能動材料３とオーム接触を形成することができるが、場合によっては、能動材料が誘電性、例えば液晶材料であれば容量性結合を有することができ、電極１、２の上面も絶縁性薄膜６で被覆することが可能である。これは、勿論、上記実施例に適用される。ここでは、電極εａ、εｂの最小幅ｗａ、ｗｂに関する検討も有効である。さらに、電極εａの高さｈａは、基板７を被覆する薄膜６の部分６ｂの厚さδに対応する量δだけ、電極εｂの高さｈｂと異なることがわかるであろう。これは、先述のように、例えば、電極εａ、εｂが同じ導電性を有する導電材料から構成される場合に同じ導電要領を得るために望ましいとされる場合は、同等の断面を有する電極εａ、εｂを得るために、パターニング処理において、電極εａ間の距離を大きくしなければならないことを暗示している。
【００２２】
図３、図４に示される両実施例における本発明による電極手段ＥＭの電極層の平坦化は、任意の好適な手段、例えば化学機械的研磨、制御エッチングまたは制御ミクロ研磨処理によって行うことができる。図３、図４に示される本発明による電極手段の実施例の製造に関する詳細、およびその製造の参考となる方法を、前記ノルウェー特許第２００１５５０９号に見いだすことができる。
【００２３】
本発明による装置に使用される電極手段ＥＭの電極材料に関しては、任意の好適な導電性材料、例えば電子デバイスに広く使用される金属状チタニウムまたはアルミニウムとすることが可能である。電極材料は有機材料、例えば導電性ポリマーであってもよいが、絶縁性薄膜層を形成するのに用いられる処理、またはその一部を除去するのに用いられる処理に適合性を有するものでなければならない。さらに、すでに言及したように、ディスプレイまたは受光素子としての装置の機能を可能にするために、電極手段ＥＭの少なくとも一方の電極は光線に対して透明または半透明でなければならないことは明らかである。
【００２４】
本発明による電極手段ＥＭの電極の幅ｗは、「プロセスで制限される最小限輪郭」ｆによって定められる最小値を有することを理解すべきであるが、それは、最初の場合は勿論、パターニングによって形成されなければならない第１の組合せの帯状電極εａの幅、ならびにそのように制限されるその間の距離のみである。パターニング処理に適用される設計規則に制限されない処理によって電極εｂを塗布することができる。勿論、例えば酸化、蒸着もしくはスプレー、またはほぼ単原子寸法までのスパッタリングによって行うことができる絶縁性薄膜の塗布にも同じことが当てはまる。唯一の要件は、電極手段ＥＭにおける各組合せの帯状電極ｓにおける隣接する電極εａ、εｂの間に必要な電気的絶縁を与えることである。また、従来のフォトミクロリトグラフ処理におけるｆは通常０．２μｍ以下の範囲にあるのに対して、現在確立されている、または開発段階にある他の技術では、ナノスケール・レンジの特徴、すなわち数十ナノメートルまでの電極幅を可能にし、例えばナノスケール・レンジの化学機械的処理を用いて必要な平坦化を達成することを可能にし、いずれの場合も、上面の平坦性が高く、すべての構成部品、すなわち電極εａおよびεｂならびに絶縁性薄膜６が上面と面一になる電極手段ＥＭが作製されることになる。
【００２５】
一般に、本発明の２つの電極手段に挟まれた能動媒体および平行の帯状電極を有し、マトリックス・アドレス指定可能なディスプレイまたは受光素子を形成するように互いにある角度を成し、好ましくは垂直に配置された、本発明による装置における電極手段ＥＭを使用すると、充填率を１に近づけるとともに、電極のパターニング処理に対する適用可能な設計規則によってのみ制限される確定可能ピクセルの数を最大にすることが可能になる。
【００２６】
図５は、本発明による装置がディスプレイである実施例における単一ピクセルの構造を概略的に示す図である。第１電極手段ＥＭ１の電極１と第２電極手段ＥＭ２の電極２の間には、発光領域１０を好ましくは発光ポリマー・ダイオードの形態で備える光電能動材料３が設けられる。電源８に接続された電極１および２を介して発光ポリマー・ダイオード１０に動作電圧ＶＥが供給される。電極２がいずれの場合も好ましくは電極１に対して垂直に配置されるように、電極１、２は、勿論、各々の電極手段ＥＭ１、ＥＭ２の帯状電極１、２の一部になることを理解すべきである。発光ダイオード１０は、波長調整可能なものとすることが可能で、その場合、能動材料３は、例えば国際公開された特許出願ＷＯ９５／０３１５１５に記載されているように、電圧ＶＥを変化させることによって波長を調整する発光ダイオードを含むことになる。
【００２７】
本発明による装置は、非放射ディスプレイ、すなわち印加電圧に応答するピクセルが光を反射、吸収または偏光することができるディスプレイである可能性もあることに留意されたい。これは、光電能動材料が液晶材料である場合に当てはまり、当該ディスプレイは、勿論、当該技術分野でよく知られているが、本発明による電極手段を使用することによって、発光ピクセルによる実施例と同じ利点を得ることになる。液晶材料は誘電性を有するため、すでに言及したように、電極手段の電極の接触上面を絶縁性薄膜６で被覆することが可能であることに留意されたい。この点において、該当する電極手段の代替実施例が開示されている、前記ノルウェー特許出願を参照することができる。
【００２８】
図６は、本発明による装置が受光素子である実施例におけるピクセル５を概略的に示す図である。光電能動材料３は、図５の実施例における発光材料と類似し、電極１および２の間に挟まれ、同様の様式で配置される。電極１および２は、能動材料３を入射光で刺激して電流または電圧を発生させると、信号電圧ＶＤをセンス増幅器９に送る。
【００２９】
勿論、図５または図６における電極１、２の少なくとも一方が透明で、その場合の電極が設けられる背面体（不図示）７にも同じことが当てはまることは明らかである。光電能動材料３に関しては、これは、すでに言及したように発光ダイオードまたは光電ダイオードであってもよく、特に好ましいのは、すでに言及したように、国際公開された特許出願ＷＯ９５／０３１５１５に記載されている共役ポリマーをベースとしたこの種の有機ダイオードである。当該発光ポリマーは、波長調整可能なものとすることができ、ダイオードの動作電圧を変えることによっていくつかの波長の光を放射できることに留意されたい。当該ダイオードが光電特性をも有するため、図６に示されるディテクタ・ピクセルの用途に適する場合は、それらの最大感度波長は、それらの最大放射波長と異なり、光線の波長より短い波長の方へシフトすることに留意されたい。これは、当業者によく知られているストーク・シフトと呼ばれるものである。光電能動材料のダイオードを、複合ポリマーの領域を有し、数十ナノメートルおよびそれ未満の厚さを有するポリマー薄膜として製造することができる。個々のダイオードのサイズはそれよりはるかに大きくならないものとする。
【００３０】
本発明による装置における単一ピクセル５の概略的な断面と見なすことができる図７に例示されるように、ピクセルは、物理的に隔てられたいくつかの発光または吸光領域１０、１０’を含むことができる。勿論、能動材料の層３は、領域１０、１０’がそれぞれただ一種類の発光ポリマーまたは吸光ポリマーで、それぞれ異なる放射または吸収波長帯を有する吸状層の一部を形成する。さらに、複合ポリマーの薄膜は異方導電性を有することができるため、電極１、２の間に挟まれた能動材料の層に加えられた電流は、各々の個別的なピクセル５を定める電極の間を流れ、横方向に流れることはない。光放射の十分な効果または光起電力効果を得るためには、すべての領域１０、１０’が、発光性であっても吸光性であっても、電極１、２に接触する必要があり、本発明による電極手段ＥＭを有し、充填率が１に近い本発明の装置において、これは実際に当てはまり、場合に応じて、ディスプレイは最大表面輝度を備え、受光素子は最大感度を備えることができることがわかるであろう。さらに、絶縁性材料６の厚さδが電極幅のわずか数分の一であるために高充填率が確保されることにより、ピクセル密度を極めて高くし、有効ピクセル面積を能動材料３の全域層の全面積Ａに近づけることが可能になる。また、解像度またはピクセル化の度合は、「プロセスで制限される最小限輪郭」ｆの大きさに応じて許容される最大値に達することになる。総じて、上記要素は、ディスプレイとして構成されても受光素子として構成されても、本発明による装置によって得ることができる性能の根本的な向上を強調する役割を果たす。
【００３１】
ディスプレイとして構成するときは、モノクロまたはカラー・ディスプレイとすることができる。後者の場合は、能動材料は、印加される動作電圧ＶＥに応じて、それぞれ異なる波長で発光するダイオード領域１０、１０’を含むことが可能である。例えば、ダイオード領域１０、１０’が、それぞれ光線スペクトルの例えば赤色および青色領域に最大放射量を有すると想定すれば、ＶＥを大きくすることによってほとんどの放射光がより短い波長にシフトすることになる。すなわち、単一ピクセルの波長調整は、この場合は、ピクセルに接触する電極１および２を介してそこに印加した電圧ＶＥを変化させることによって得られる。
【００３２】
また、すでに言及したように、能動材料は液晶材料とすることが可能で、その場合は、当業者によく知られているように、ピクセルは、勿論、刺激を受けると光を反射、吸収または偏光することが可能である。
【００３３】
装置は、受光素子として構成されると、光電カメラのディテクタ（検出器）として有利に使用することが可能であり、必要な変更を加えると、ダイオード領域１０、１０’がそれぞれ異なる感度を有し、電流応答または電圧ＶＤを生成し、その成分が入射光の波長に依存するカラー・カメラを実現することが可能である。本発明の装置の解像度の高さ、すなわちピクセル化の度合の高さは、２４×３６ｍｍのフォーマットにおいて、エマルジョンの特性に応じて３・１０１７を上回る数のピクセルを有することができる従来のフォトグラフィック・フィルムに匹敵するため、５μｍのオーダの線解像度を達成することになる。そのピクセル化の度合に関して本発明による受光素子をスケール調整すると、ｆ＝０．２０μｍで設計された１．２×１．２ｍｍディテクタ・チップは、２４×３６ｍｍフィルム・フォーマットと同じ性能をもたらすことになる。しかし、本発明による装置を電子カメラの受光素子として使用するときは、有効ピクセル・サイズが入射長の波長λに適合しなければならないこと、すなわち少なくとも１／２λ、言い換えれば紫外から近赤外のレンジに対して約０．１μ〜１．０μでなければならないことに留意すべきである。これは、勿論、利用可能なフォトグラフィック・エマルジョン（写真乳剤）の解像度に匹敵する解像度を得るためには、能動材料の有効面積およびディテクタのサイズを相応に調整しなければならないことを暗示するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】従来技術のマトリックス・アドレス指定可能な光電装置を示し、従来の方法で達成可能な当該装置における充填率を例示する図。
【図１ｂ】従来技術のマトリックス・アドレス指定可能な光電装置を示し、従来の方法で達成可能な当該装置における充填率を例示する図。
【図１ｃ】従来技術のマトリックス・アドレス指定可能な光電装置を示し、従来の方法で達成可能な当該装置における充填率を例示する図。
【図２ａ】本発明によるマトリックス・アドレス指定可能な光電装置の平面図。
【図２ｂ】図２ａのラインＸ−Ｘに沿う断面を示す図。
【図２ｃ】図２ａの詳細を示し、本発明により達成可能な充填率を例示する図。
【図３】本発明による電極手段の第１の実施例の断面を示す図。
【図４】本発明による電極手段の第２の実施例の断面を示す図。
【図５】本発明による装置に使用される光放射ピクセルの断面を模式的に示す図。
【図６】本発明による装置に使用される光検出ピクセルの断面を模式的に示す図。
【図７】図５、図６のピクセルに使用される好ましい光電能動材料の構造を模式的に示す図。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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