(57)【要約】光検出器は、入射光に応答して、光の入射位置に比例した信号が内部で発生する連続的な活性層を備えた位置敏感型光検出器である。それは、相対濃度勾配、構造勾配またはその両方に応じた長手方向の勾配に沿って分布した第１有機半導体（１）および第２有機半導体（２）を有することを特徴とする。本発明は、光検出器を取得する方法と光検出器からの応答を測定する方法にも関する。先行技術で知られるよりも大きい寸法の連続的なセンサを取得して、その感度を変更することなく動作範囲を増加させることができる。
2014502055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に応答して、光の入射位置に比例する信号が内部で発生する連続的な活性層を備えた位置敏感型光検出器であって、
活性層は、該活性層での長手方向の勾配を決定する構成に従って分布した第１有機半導体（１）および第２有機半導体（２）を有し、
前記活性層での長手方向の勾配は、第１有機半導体（１）と第２有機半導体（２）との間の相対的な濃度勾配、構造勾配またはその組合せのいずれかから選択され、
第１有機半導体（１）および第２有機半導体（２）は、２つの電極（１０および１５）の間に配列されており、入射光が活性層に入射するときに、該光が入射する長手方向の位置を検出するために、活性層を横断する方向での該活性層の応答を測定することを特徴とする位置敏感型光検出器。
【請求項２】
構造勾配は、活性層の厚さ勾配であることを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項３】
活性層の厚さ勾配は、
電子供与体として機能すると共に徐々に厚さが変化する、第１有機半導体（１）の第１層（３）と、
電子受容体として機能すると共に、反対方向で第１層の厚さに相補的に徐々に厚さが変化する、第２有機半導体（２）の第２層（４）とを有することを特徴とする、請求項２に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項４】
徐々に厚さが変化する、それぞれ第１半導体（１）および第２半導体（２）の第１層（３）および第２層（４）は、相補的なくさび形状を示すことを特徴とする、請求項３に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項５】
活性層の相対的な濃度勾配は、
有機材料からなり、かつ、一方は電子供与体として機能し、他方は電子受容体として機能し、それらの濃度は、活性層の長手方向に沿って徐々に変化するように分布した第１半導体（１）と第２半導体（２）の組合せを有することを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項６】
構造勾配は、活性層の長手方向の位置の関数としての有機半導体の結晶化度により決定されたことを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項７】
電極を有する活性層は、リジッド基板またはフレキシブル基板から選択された基板（１１）の上に配列され、フレキシブル基板の場合にはタッチセンシティブセンサを構成することを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項８】
電極は、半透明基板の上に堆積したインジウム−亜鉛金属酸化物の透明アノードと、アルミニウムカソード（１５）とを有し、これらの間に活性層が挟持されたことを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項９】
活性層は、厚さが１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器。
【請求項１０】
有機材料の熱蒸着を通じて半導体の第１層（３）および第２層（４）のくさび形状を取得し、
その蒸着プロセスにおいて、徐々に移動可能なスクリーン（９）を介在させてくさび形状を成形することを特徴とする、請求項４に記載の位置敏感型光検出器を取得する方法。
【請求項１１】
溶解による堆積プロセスにより、徐々に変化する構造を有する活性層を取得し、
光検出器の端部間で、制御された横方向勾配に従って温度を調整して行われる加熱処理、
溶媒蒸気によって後続の堆積層の処理時間が徐々に変化するような処理によって活性層の堆積を調整すること、または
その組合せ、
から選択される裏面処理を施すことを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器を取得する方法。
【請求項１２】
活性層を横断する方向での該活性層の応答を測定することは、光強度が既知でかつ経時的に一定である場合には電極を通じて抽出された電流を測定することによって、または、２つの波長（λ１，λ２）に対応する光電流を別々に測定し、活性層に対して交互に印加される２つの波長の電流の商を規定することによって測定することを伴うことを特徴とする、請求項１に記載の位置敏感型光検出器を取得する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、この明細書の表題で要点が述べられているように、入射光線がセンサ表面に入射する(fall)位置を検出する位置敏感型光検出器に関する。それは、広範囲で動作可能な大型の光検出器を製造可能な構成を提供することを目的としている。
【０００２】
光検出器の構造は、非常に単純なプロセスに従って取得され、これは本発明の更なる目的を構成する。
【０００３】
光検出器の応答を測定する方法を提供することも、本発明の更なる目的である。このプロセスは、光強度が既知でかつ経時的に一定である場合にセンサから取り出される電流を測定すること、または、センサに交互に印加される２つの波長の電流の間の商を規定する(establish)ことによって、その２つの波長に対応する光電流を別々に測定することを伴う。
【０００４】
本発明は、検出対象の位置を必要とする、産業の任意の部門に適用可能である。次の産業は、注目に値する。
・セキュリティ部門：例えば、煙検出器、侵入者を検出するための動き検出器、アイスキャナ、電子指紋検出器などに、本発明を使用可能である。
・通信部門：例えば、レーザの自動アライメントおよび位置決め、または光ファイバのアライメントに、本発明を使用可能である。
・情報部門および計算技術部門：例えば、コピー機、ファックス機、スキャナにおいて紙を中央に置くこと、タッチスクリーン、高度なリモートコントロールシステム、人間とコンピュータの間のリモートインタフェース、コンソール、テレビゲームおよびコンピュータのためのリモートコントロールに、本発明を使用可能である。
・自動車部門：例えば、自動運転システムや運転者支援システムにおいて、車と進路上の物体または障害物との間の距離を検出する駐車センサとして挙げることができるものに、本発明を使用可能である。
・写真産業およびビデオ産業：例えば、各画素を構造化することによるサブピクセルの解像に、本発明を適用可能である。
・医療部門：報告された他の用途の中で、高度な光トモグラフィ検出器として、あるいはＸ線などに、本発明を使用可能である。
・建設部門：報告された他の用途の中で、例えば、光学的に高さを測定するのに使用される高度計などに、本発明を使用可能である。
・保存(storage)産業：例えば、バーコードリーダ、電子ラベル検出器（タグ）などに、本発明を使用可能である。
・距離測定を担当する部門：物体との物理的接触を避ける必要がある用途、生産ラインや保存における対象の軌道の遠隔検出、および、機械のアライメントや、光ファイバ内で光線をアライメントするなどの工業プロセスにおける手段などに、本発明を使用可能である。
【背景技術】
【０００５】
光検出器(photo detector)または光電子検出器としても知られる光の検出器(light detector)は、電気的に処理可能な電気信号に光信号を変換するデバイスである。光検出器の応答は、入射光量（光強度と露光時間の積）に比例する電圧での電流強度を伴う。本発明は、位置敏感型光検出器として知られ、光検出器に入射する入射光の強度を測定することを可能にすると共に、光が入射する光検出器の表面上の特定の面積を識別することを可能にする、特定のタイプの光検出器に関する。
【０００６】
２種類の位置敏感型光検出器が存在する。第１のものは、ディスクリート(discreet)位置敏感型光検出器として知られ、構造化された活性表面を有すると共に小さい画素に分割されており、各画素の電気的応答を通じて電流の空間分布が得られるようにしている。これにより、センサ表面に入射する光の位置を推定可能となる。画素の寸法は、センサの解像度を制限する。さらに、それらを読み出すのに使用されるシステムは、信号処理のために相当に複雑な回路を必要とする。
【０００７】
第２のタイプの位置敏感型光検出器は、連続(continuous)位置敏感型または横効果(lateral effect)型光検出器として知られる光検出器によって構成され、物体の動きを正確かつ連続的に、大きな軌跡にわたって明らかにする必要がある用途に使用される。この機能は、ディスクリート光検出器によって行うことはできない。なぜなら、多数のマトリクスを形成する小型の画素が必要とされるからである。
【０００８】
このケースでは、図１に示すように、一方が他方よりも充分に導電性が高い２つの半導体層ｐ−ｎを基礎とする。抵抗層（このケースでは、層ｐ）は、接合ｐ−ｎが光線によって照射されたときに、光線が層ｐおよびｎに吸収されて電荷キャリアすなわち電子とボイドを発生させるように、互いに一定の距離を隔てられた２つの金属電極に接触する。より導電性の高い層（このケースでは、層ｎ）内での電荷キャリアは、ｐ−ｎ接合に平行な方向に沿って急速に分布し、一方、より導電性の低い層（このケースでは、層ｐ）内では、局在的で不均一なキャリア濃度が生じる。このような不均一な電荷分布は、デバイスが光起電力領域で動作する場合には、接合に平行な長手方向での電位差を決定し、または、デバイスが２つの電極間の光検出器領域で動作する場合には、横変位電流を決定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電圧の大きさと長手方向の電流は、光の位置の連続的な検出を容易にする、光検出器全体にわたる平面上で照射される面積に依存する。有限の伝導手段によって長手方向の伝導が行われることを考えると、大規模な変位の検出においてこの種のセンサには問題がある。つまり、それを横断するときに電流が分散し、検出器の最大長さは、プロセスを通じての電荷損失と光検出器の感度とに制限される。標準的な用途では１０ｃｍ未満の大きさの光検出器が生産されており、制御が必要な用途や広範囲での変位測定ではこの制限を克服する必要があるが、現在のところ達成されていない。
【００１０】
この種のセンサは、シリコンの活性層を基礎とする半導体を使用して製造され、近赤外領域において最大検出を有する広いスペクトル応答を付与する。活性層のために使用される製造手段は、層堆積における高度な制御と層の単位面積当たりに相当のエネルギー消費とを必要とするという事実に起因して、この種の技術は大規模な測定において比較的高価である。
【００１１】
また、過去数年間にわたって、溶解(dissolution)によって処理できる半導体が開発され、大きい関心を引き起こしてきた。大規模スケールの製造に適合することを考えると、関連する堆積技術は比較的単純で、これにより製造コストは低く維持される。このケースでは、ナノチューブまたはフラーレンのようなｓｐ２型の混成炭素から得られ、半導体の分子および共役ポリマーまたはナノ構造を用いる有機半導体、および、無機コロイド状ナノ結晶が使用される。
【００１２】
種々の研究は、活性層が、小さい分子をベースとする場合と、溶解により堆積したポリマーをベースとする場合の両方で、従来の光検出器としての有機半導体の大きな将来性を開示してきた。有機半導体は、処理するのが容易なだけではなく、プラスチック材料の有利な特性の多くの態様を共有する。例えば、低コスト、可撓性および軽さである。このような材料をベースとしたデバイスは、高効率、広いダイナミックレンジおよび長い平均寿命を含む、実用化に必要とされる仕様のすべてを満たす。実際、近年、横効果を有する従来の構造と、抵抗層が有機材料でなく複数の電気コンタクトの１つである類似の形状で、有機材料をベースとする位置光検出器が開示されている。現在の結果は有望であるが、単に無機半導体を有機半導体に置き換えただけでは、既存のデバイスに見られる上記の制限は解決されない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
目的を達成し、前記欠点を解消するために、本発明では、新規な位置敏感型光検出器を開発した。それは、先行技術と同様に、入射光が入射する位置に比例する信号が前記入射光に応答して内部で発生するような連続的な活性層を備える。本発明の新規な点の主要なものの１つは、活性層内で長手方向の勾配を決定する構成に従って分布した第１および第２有機半導体を活性層が有するという事実に特徴を有することである。長手方向の勾配は、第１有機半導体と第２有機半導体との間の相対的な濃度勾配、構造勾配またはその組み合わせのいずれかである。第１および第２有機半導体は、入射光が入射するときに、この入射光が入射する長手方向の位置を検出するために、２つの電極の間に配置されて活性層の応答を横方向で測定する。
【００１４】
この構成は、低い製造コストを有する点に加えて、処理が容易であるという点、可撓性を有する点、軽い点、高効率である点、広いダイナミックレンジと長い平均寿命を有する点で非常に有利であり、また、その動作範囲を増加させる。
【００１５】
本発明の一実施形態では、構造勾配は活性層内での厚さ勾配である。つまり、第１および第２有機半導体層の活性層の厚さは、本発明の好ましい実施形態でのような勾配に応じて変化する。活性層の当該厚さ勾配は、電子供与体として機能すると共に徐々に厚さが変化する第１有機半導体の第１層と、電子受容体として機能すると共に第１層の厚さを補うように反対方向で徐々に厚さが変化する第２有機半導体の第２層とを有する。
【００１６】
この意味では、活性層の厚さ勾配の主要な構成は、徐々に厚さが変化する第１および第２層はそれぞれ相補的なくさび形状を示すという事実によって決定される。換言すると、第１有機層の厚さが減少する場合、第２層の厚さはくさび状に増加する。
【００１７】
本発明の一実施形態では、活性層の相対的な濃度勾配は、電子供与体および電子受容体であってそれらの濃度が活性層の長手方向に沿って徐々に変化するように分布した、有機材料からなる第１および第２半導体の組合せを有する。それは、構造勾配が、活性層の長手方向の位置の関数としての、２つの有機半導体の結晶化度によって決定される場合に生じる。つまり、第１および第２半導体の結晶化度は、活性層の長手方向に沿って徐々に変化する。
【００１８】
活性層は、例えばインジウム−亜鉛金属酸化物からなる半透明アノードとアルミニウムカソードとを含む２つの電極の間に挟持される。
【００１９】
上記の説明によれば、活性層の表面上での光の位置を検出するのに必要とされる主要な概念は、２つの有機半導体層の濃度および／またはそれらの構造が徐々に変化することであり、これにより、本発明の目的である光検出器の応答を測定するのに使用可能な２つの運転方法が容易になる。電極を通じて抽出される電流と２つの波長での相対的な測定を基礎とする電流との平均値であり、これにより、光検出器に入射する２つの入射波長に対応する光電流は、活性層に対して交互に印加される２つの波長の電流の商を規定する前に別々に測定される。
【００２０】
第１の方法は、生成される電流が、表面上のこの点で吸収される光に、各材料について規定された厚さ制限内で比例的に依存することを必要とする。より大きい半導体濃度または結晶性または厚さを有する検出器上の点は、より小さい濃度または結晶化度を有する別の点よりも多くの光を吸収する。それゆえ、相対的な濃度勾配を設けることにより、吸収される光量は入射する光線の位置に応じて可変となる。これは、電流の依存性の生成につながり、それもまた、入射光が入射する位置に応じて変化する。この方法は明らかに、光強度が既知でかつそれが経時的に一定である実際的な用途において光源が使用される場合にのみ使用可能である。
【００２１】
既に示したように、光検出器の応答を測定する第２の方法では、２つの波長を有する光源が用いられ、入射光線の強度に依存しないように電気信号を正規化することを可能にする。この運転方法は、入射光の波長に応じたそれぞれ異なる特徴的な光電子的応答を各材料が有するという前提に基づいている。つまり、１つの材料が他方を吸収する場合、それは、より透明であって逆もまた同様である。このように、複数の材料の１つを多く含む活性層の一部は、光スペクトルの特定の部分（特定の色）に対して、その他の部分に対してよりも感度が高い。それゆえ、２つの有機半導体の勾配を含有する活性層の全光電子の応答は、層の表面上に入射する入射光の位置と、この点でのこれら２つの有機半導体の相対的な濃度とに応じて変化する。混合物の最大吸収波長が結晶化度に依存することを考えると、この論理は構造勾配に対しても有効である。それゆえ、２つの波長で別々に測定される光電流の間の商は、入射光が入射する位置に応じて変化する。したがって、本発明の目的であるセンサは、２つの波長での電流の商の変化を通じて、活性層に入射する光の変化の検出を可能にする。活性層中の各位置は商の値に対応するので、デバイスは、活性層上での光の位置を正確に定めることができる。それは２つの波長の間の商を測定するので、この運転方法は、入射光の強度における無彩色の変動(achromatic fluctuation)に依存しない。
【００２２】
本発明の目的であるセンサは、光検出器の応答を測定する２つの方法と一緒に、活性層の表面での光の位置を継続的に検出することを可能にし、さらに、空間解像度は、部分的に勾配の大きさによって付与され、また部分的に活性層で照明される点の大きさによって付与される。照明される点が小さい場合、わずか数百ミクロン以下の解像度を可能にする勾配を製造できる。さらに、デバイスの構造は、それが活性層の横方向に延びる２つのコンタクトのみを必要とすることを考えると、製造と動作の両方の観点で非常に単純である。コンタクト間の構造は、活性層の長さに沿って一定であり、活性層の厚さによって付与される。当該厚さは、好ましい実施形態では１００ｎｍである。それゆえ、表面積の大きい(large surfaced)活性層の使用は、従来技術の光検出器と異なり限定的な損失を生じず、電流はミリメートルの距離で伝送される。これにより、大きい光検出器を製造可能となる。
【００２３】
有機半導体の使用はまた、フレキシブル基板またはリジッド基板の両方で、活性層のフレキシブル基板を使用する場合には光検出器をタッチセンシティブセンサとして使用できるように本発明を使用することも可能にし、また、広いスペクトル範囲、いわゆる紫外線、可視光線および近赤外線で高い光感度を有するデバイスを取得することも可能にする。
【００２４】
さらに、本発明は、目的である位置敏感型光検出器を取得する方法にも関し、半導体の第１および第２層におけるくさび形状を有機材料の熱蒸着によって取得し、蒸着中に徐々に移動可能なスクリーンを介在させ、くさび形状を形成する。
【００２５】
活性層が徐々に変化する構造を示す場合、溶解による堆積プロセスによってそれを取得すところ、光検出器の２つの端部の間で、制御された横方向勾配に従って温度を調整して行われる、裏面(ulterior)加熱処理を施す。裏面処理はまた、抽出された層の後続の処理時間が下記のようにして徐々に変化するような処理によって、溶媒蒸気への活性層の露出を調整することを伴うことを可能にする。つまり、最も露出された領域は露出が小さい領域よりも大きい応答を提供するようにして、である。本発明は、前記処理の組合せを伴う、即ち、温度と溶媒蒸気への露出の両方を調整する、裏面処理の可能性を考慮している。
【００２６】
この明細書の説明の理解を容易にするために、またその不可欠な部分として、本発明の目的の非制限的な例を示す一連の図が以下に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の背景技術の項で説明した、従来の位置敏感型光検出器の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態の可能な第１の例を示す。活性層の勾配は、反対方向で互いに相補的に徐々に厚さが変化する２層によって決定された厚さ勾配により形成された構造勾配によって決定される。
【図３】前図に示された光検出器の平面図である。
【図４】図２と３に示された位置敏感型光検出器を取得するために用いられる方法を示す。
【図５】図２と３に示された位置敏感型光検出器を取得するために用いられる方法を示す。
【図６】結晶性勾配によって形成される、本発明の目的である位置敏感型光検出器の別の可能な実施形態を示す。
【図７】上記の図に示される結晶性勾配を有する光検出器の例を示す。活性層に対して２つの波長が交互に印加される。したがって、各波長に対応する光電流を別々に測定し、入射光が入射する長手方向の位置の関数である前記２つの波長の電流の商を規定することによって、入射光が入射する位置が検出される。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下は、上記の図に基づいた本発明の説明である。
【００２９】
図１は、本発明の目的である光検出器のより良い理解を支援するために既に動作プロセスが説明された、従来の光検出器を示す。
【００３０】
図２は、本発明の目的である光検出器の一実施形態の第１の例を示す。活性層は、厚さ勾配からなる構造勾配を有し、徐々に変化する厚さを有するくさび形状の第１層３に従って堆積した第１有機半導体１で順々に構成される。さらに、活性層は、下記のようにして、図２のように反対方向で第１層の厚さに相補的に徐々に厚さが変化する第２層４に従って堆積した第２有機半導体２を有する。つまり、両方の層が２つの電極、即ち対応するアノードおよび半透明基板１１とカソード１５との間に、ガラス支持部１１上にアノード１０が位置するように挟持された状態を維持するようにして、である。
【００３１】
アノード１０は、ガラス１１からなる透明基板の上に堆積したインジウム−亜鉛金属酸化物の約１００ｎｍの薄層からなる市販の透明アノードである。
【００３２】
本発明の実施形態では、カソード１５はアルミニウム製であることに注目する必要がある。
【００３３】
図２を用いて説明する光検出器を取得するために、以下で図３と４を用いて説明する方法を採用する。
【００３４】
それゆえ、このセンサは、説明するように、アノードを構成する薄層および透明基板１０が上に配置される支持部１１を含む熱蒸着装置５を用いて製造される。
【００３５】
熱蒸着装置５は、第１有機半導体１が包含される蒸着釜(kettle)６を有し、当該釜はタングステンフィラメント７の上に配置され、加熱されて第１有機半導体の蒸着を引き起こし、アノード１０を覆うスクリーン９が介在する蒸着コーン(cone)８を形成する。
【００３６】
スクリーン９は電動であり、これにより、スクリーン９は、エンジン（図示せず）に駆動されるピニオン１３が嵌合したラック１２を含む。
【００３７】
それゆえ、図４と５に示すように、まず、スクリーン９が特定の点で前進し始めるときにアノード１０の端部が蒸着コーン８の内側に位置するようにして、スクリーン９はアノード１０を覆う。その結果、エンジンに駆動されたスクリーン９が移動を続けながら、第１有機半導体１がアノード１０の上に堆積し始める。スクリーン９の移動は、第１有機半導体１の堆積により形成される第１層３の厚さを検出するセンサ１４によって開始される。
【００３８】
上記の説明に基づいて、下記のようにして第１層がくさび形状に落ち着くことは容易に理解できる。つまり、続けて前記層１は蒸着釜６内で裏返されて第２有機半導体２が堆積し、同じ方向に移動する電動式スクリーン９によって第２層４が堆積し、この層４は第２有機半導体２によって構成されるようにして、である。
【００３９】
これにより、アノードの方向に沿って略一定の全厚さを有する１つの単一層が得られる。
【００４０】
最後に、約１００ｎｍの厚さ、約０．３の幅に対して約１ｃｍの長さを有するアルミニウムカソード１５が、第２層４の上に堆積する。
【００４１】
図１の細部に示すように、第１層３と第２層４の傾斜面は、当該細部に示した寸法に従うエンジンの置き換えによって作成される小さいステップを用いて形成され、この例では２ｎｍから４ｎｍの高さに対して１１０μｍの長さである。
【００４２】
図６は、別の可能な実施形態を示す。活性層は、第１半導体１と第２半導体２との間の結晶性勾配によって形成され、この２つは結合している。このケースでは、電極は上記と同様の方法で堆積し、半透明基板１０を有するアノードとカソード１５とが得られる。
【００４３】
このケースでは、第１半導体１と第２半導体２は、インク注入、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレード法などの方法を使用した溶解によって堆積する。これらの方法は、従来技術で知られており、詳細には説明しない。例示的な実施形態では、第１有機半導体１と第２有機半導体２は、半導体ポリマーとフラーレンの組合せまたは２つの半導体ポリマーの組合せでもよい。得られる混合層は、溶解による堆積に従って行われる処理に大きく依存する。したがって、例えば、後続の処理は、層を加熱および溶媒蒸気に露出させて、処理の温度と時間に依存する層の結晶化度を誘導することを含み、その結果、横方向の結晶性勾配が得られ、吸収される光量が入射光線の位置に従って変化することを可能にし、入射光が光検出器に入射する位置に応じた電流の生成を伴う。
【００４４】
光の位置に応じた電気的応答を生成するために、不均一な処理が光検出器に沿って施される。例えば、光検出器を、その製造中に、光検出器の両端の間で制御された横方向の温度勾配に露出させることである。したがって、例えば、光検出器は下記のようにして一端で低温源にさらされ、他端で熱源にさらされる。つまり、参照番号１６で表された最高温度に露出される領域が活性層にて高い結晶化度を有し、参照番号１７で表された低温にさらされた領域が活性層にて低い結晶化度を有するようにして、である。
【００４５】
図６に示す構成を取得する別の方法は、最も露出された領域で、露出が少ない領域よりも大きい応答が生み出されるようにして、溶媒蒸気への露出時間を変化させることを伴う。
【００４６】
説明した構成のいずれかで、２つの異なる運転方法、即ち一方は抽出された電流の関数とし、他方は図７に示すような２つの波長に関する測定を基礎とする運転方法を使用して、
活性層の表面上で光の位置を検出できる。
【００４７】
抽出された電流の関数である方法では、生成される電流は、各半導体材料について規定される厚さ制限の範囲内で、表面のこの点で吸収される光に比例的に依存する。高い半導体濃度または高い結晶性を有する検出器上の点は、低い濃度または結晶化度を有するその他の点よりも多くの光を吸収する。それゆえ、濃度勾配または横方向結晶性が設けられるため、吸収される光量は入射光が入射する位置に応じて変化し、入射光が入射する位置に依存する電流の生成を伴う場合がある。明らかに、実際上の用途において用いられる光源が既知の光強度を有しかつ経時的に一定である場合にのみ、この運転方法を使用できる。
【００４８】
これは、図２〜５を用いて説明される可変厚さ勾配を有するセンサにも適用可能である。
【００４９】
第２の運転方法は、２つの波長λ１とλ２を有する光源１９を使用し、これは電気信号が正規化されることを可能にし、これにより、それを入射光線に無関係とする。この運転方法は、互いに異なる入射光の波長の関数としての特徴的な光電子的応答を各材料が有するという前提を基礎とし、つまり一つの材料が他の材料を吸収する場合、それはより透明であって逆も同様である。このように、材料の１つが高濃度である活性層の一部は、光スペクトルの特定の部分に対して、その他の部分よりも感度が大きく、それゆえ、２つの有機半導体の勾配を含有する活性層の光電子的応答は、入射光が層の表面に入射する位置と、２つの有機半導体のこの点での相対的な濃度とに応じて変化する。したがって、２つの波長で別々に測定される光電流の間の商は、入射光が入射する位置に応じて変化する。それゆえ、デバイスは、２つの波長での光電流の商の変化を通じての活性層への光の入射の変化を検出することを可能にする。活性層での各位置は電流の値に対応するので、デバイスは活性層上での光の正確な位置を決定することを可能にする。２つの波長の間の商を測定することにより、この運転方法は、入射光強度の変動とは無関係となる。
【００５０】
図７は、物体２０の位置を測定する、例示的な実施形態を示す。光源１９が波長λ１および代わりのλ２で照射する(fall)場合、光は活性層１と２に反射される。活性層１と２では、入射光は物体２０の位置を提供する。これが、波長λ１とλ２に対応する光電流が処理装置１８によって別々に測定される理由である。この同じ回路はまた、２つの値の間の商を以下のようにして規定する。つまり、活性層の表面上で照射される各点が前記商上の値に対応し、これにより物体２０の位置が検出されるようにして、である。
【００５１】
従来から使用される概念を一次元測定用の光検出器に適用することによって、連続的な二次元光検出器を取得できることに注目する必要がある（横方向効果）。それゆえ、本発明で説明する検出器を使用して、利用しやすい方向で位置検出するために使用される活性層で３つの電極を用いる。一方、以下のようにして、別の２つの横コンタクトを使用して直交する方向を検出する。つまり、各コンタクト上に１つ存在する３つの電気的読み出し部を用いて、検出器の表面上での二次元位置を知ることができるようにして、である。
【００５２】
物体の位置に対して一定量の制御が必要とされるプロセスに本発明を適用できることは、上記の説明に基づいて容易にわかる。これにより、発光源１９が必要とされ、光検出器は、本発明の有機半導体１および２と、デバイスでの光電流を２つの波長で別々に読み出す信号処置部１８とで構成される。ファイバ内のキャビティでレーザビーム１９のアライメントを検出することにもそれを適用できる。
【００５３】
例えば、２つの点の間の相対的な距離を決定することをデバイスが可能にすることを考えると、物体との物理的コンタクトが必要とされない用途で長さを測定するためにも、同じ概念を適用できる。これは、最初の位置と最後の位置で、２つの異なる波長での光電流の商の値を、光電流の商の校正曲線と共に、位置の関数として考慮に入れることで実行される。
【００５４】
デバイスの別の可能な用途は、物理外部パラメータ（温度、圧力、ＰＨなど）の変化を決定するセンサである。この場合、センサ表面上での光の変位は、制御対象の外部パラメータに起因して、屈折率が変化を受けやすい中間(mean)を横切るビームが前に通過したことにより引き起こされる。
【００５５】
最後に、アノードと半透明基板１０の下の支持部として、ガラスの基板１１を使用するのでなく、プラスチックの基板１１を使用することにより、タッチセンシティブセンサとしての光電子デバイスの使用が容易となる。この用途は、プラスチックが受ける機械的変形をベースとし、当該機械的変形は活性層に入射する入射光の位置の変化を生じさせ、これによりプラスチックとセンサの変形が検出され、それの活性化が検出される。さらに、プラスチックが変形する度合いは、活性化層の表面上での光の変位の大きさを通じても測定できる。
【図１】
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【図２】
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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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