(57)【要約】【課題】微弱光を低電圧で検出可能にする。【解決手段】有機薄膜受光素子１は、基板２と、基板２表面上に形成され、紫外線，可視光線，及び近赤外線のうちのいずれかの光に対して透過性を有する陽極３と、陽極３の表面上に形成された光導電性有機半導体層４と、光導電性有機半導体層４の表面上に形成された陰極５とを備え、光導電性有機半導体層４は、光導電性有機半導体と、外部から電圧が印加されていない状態においても光導電性有機半導体層４内部に電場を発生する強誘電性高分子樹脂材料により形成されている。【選択図】図１
2008103670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極により挟持された光導電性有機半導体層を備え、陽極と陰極の少なくとも一方が紫外線、可視光線、及び近赤外線のうちのいずれかの光に対し透過性を有し、陽極と陰極間に電圧を印加した状態で前記いずれかの光が照射されるのに応じて前記光導電性有機半導体層において光誘起電流を発生する有機薄膜受光素子であって、前記光導電性有機半導体層が陽極と陰極間に電圧が印加されていない状態において電場を発生する内部電場発生体を含有することを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機薄膜受光素子において、光が照射される側に位置する前記陽極又は前記陰極と前記光導電性有機半導体層の界面に特定波長の光を吸収する吸収層を備えることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項３】
請求項２に記載の有機薄膜受光素子において、前記光吸収層がπ共役系有機分子を含むことを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項４】
請求項３に記載の有機薄膜受光素子において、前記π共役系有機分子はフタロシアニン系及びナフタロシアニン系からなる群の中から選択される少なくとも一種の有機分子であることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子において、前記内部電場発生体が強誘電性高分子材料により形成されていることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子において、前記内部電場発生体が強誘電性高分子材料と強誘電性無機材料により形成されていることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の有機薄膜受光素子において、前記強誘電性高分子材料及び／又は前記強誘電性無機材料の電気双極子が分極処理により電極面に対し垂直に向くように調製されていることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子において、前記強誘電性高分子材料はポリフッ化ビニリデン若しくはポリフッ化ビニリデン共重合体、又はこれらの複合体であることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子において、前記光導電性有機半導体層は強誘電性高分子材料を光導電性有機半導体材料に分散させることにより形成されたものであることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子において、前記強誘電性無機材料はペロブスカイト型の結晶構造を有する材料であることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子において、前記光導電性有機半導体層はオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体、ペリリン誘導体、ナフタレン誘導体、及びフラーレン誘導体からなる誘導体群の中から選択された一つの誘導体又は選択された一つの誘導体を含む混合物であることを特徴とする有機薄膜受光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子の製造方法であって、基板上に第１の電極層を形成する工程と、湿式成形法により第１の電極層上に光導電性有機半導体層を形成する工程と、光導電性有機半導体層上に第２の電極層を形成する工程とを有することを特徴とする有機薄膜受光素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の有機薄膜受光素子の製造方法であって、第１の電極層上に特定波長の光を吸収する吸収層を形成する工程を有し、前記光導電性有機半導体層を吸収層上に形成することを特徴とする有機薄膜受光素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子と、紫外線、可視光線、及び近赤外線のうちのいずれかの光を発光する有機薄膜発光素子と、有機薄膜受光素子と有機薄膜発光素子が配置されるフレキシブル基板とを備え、前記有機薄膜発光素子は被験体に光を照射し、前記有機薄膜受光素子は被験体からの反射光を受光することを特徴とする有機薄膜受発光素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の有機薄膜受発光素子において、前記有機薄膜発光素子は、前記吸収層が光を吸収する波長領域外の波長領域にピーク位置を有するスペクトル光を発光することを特徴とする有機薄膜受発光素子。
【請求項１６】
請求項１４又は請求項１５に記載の有機薄膜受発光素子において、前記有機薄膜発光素子は、第１及び第２の電極により挟持された有機発光層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする有機薄膜受発光素子。
【請求項１７】
請求項１６に記載の有機薄膜受発光素子の製造方法であって、前記フレキシブル基板上に少なくとも２つの電極を形成する工程と、前記電極上に前記光導電性有機半導体層と前記有機発光層を形成する工程と、光導電性有機半導体層と有機発光層の表面上に電極を形成する工程とを有することを特徴とする有機薄膜受発光素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１１のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受光素子を利用して人体の皮膚から脈拍を検出することを特徴とする脈拍センサ。
【請求項１９】
請求項１４乃至請求項１６のうち、いずれか１項に記載の有機薄膜受発光素子を利用して人体の皮膚から脈拍を検出することを特徴とする脈拍センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超微弱光を検出する有機薄膜受光素子及びその製造方法、この有機薄膜受光素子を利用した有機薄膜受発光素子及びその製造方法と脈拍センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体の動脈や静脈に特定波長の光を照射し、その光の透過光を生体情報として検出することによって、動脈流や静脈流内のヘモグロビン変化量を検出する試みや、人体から発せられるバイオフォトン（生体発光）を生体情報として検出する研究がなされている。これら生体情報としての光は、その発光強度が１０−７〜１０−１５［Ｗ／ｃｍ２］程度と極めて微弱な光であるために、光電子倍増管（フォトマルチプライヤー），アンプ，フォトンカウンター等を組合せた微弱光検出システムにより検出されている。
【０００３】
ところが、光電子倍増管を利用して微弱光を検出することには、実用上次のような問題点がある。第１に、光電子倍増管を利用して微弱光を検出する場合、１，５００〜２，０００［Ｖ］程度の高電圧を印加する必要があるために、検出システムを被験者に携帯させたり（ウェアラブル化）、検出システムをステアリング等の車室内に設けたりすることが安全上及び付帯設備の点から難しい。第２に、光電子倍増管は真空管を利用するために振動や衝撃に弱く、破損しやすい。第３に、光電子倍増管は薄膜固体素子と比較して大きいことから、車室内等の狭い空間や３次元曲面形状を有する部品（例えば、先ほどのステアリング）へのレイアウトが困難である。
【０００４】
このような背景から、近年、光導電性有機半導体層と電極の界面でのキャリヤトラップを積極的に利用した新しい原理に基づく「光電流倍増現象」が見出され、この光電流倍増現象を利用した有機薄膜受光素子の報告がなされている（非特許文献１，２、特許文献１，２参照）。そしてこの有機薄膜受光素子の性能は、印加電圧数十［Ｖ］で１０−５［Ｗ／ｃｍ２］程度の光強度の微弱光を検出できるレベルに至っている。
【０００５】
上記有機薄膜受光素子における微弱光検出は、概ね、次のようなメカニズムで発現すると考えられている。すなわち、直流電源により陽極と陰極の間に電圧印加された状態で陽極側から微弱光が入射すると、光キャリヤ（電子，正孔）が生成され、光キャリヤのうちの正孔は、電界下で陰極側へ輸送されるが、その一部は光導電性有機半導体層と陰極の界面近傍に存在する界面準位に捕捉されて蓄積される。その結果、光導電性有機半導体層と陰極の界面に電界が集中し、陰極から電子が大量にトンネル注入されて光電流倍増現象が発現する。
【０００６】
しかしながら、上記光検出子は、光導電性有機半導体層が有機顔料の真空蒸着膜により形成されているために、（１）均一な膜質を確保することができず、ピンホールが発生しやすい、（２）大面積化が困難、（３）真空プロセスが必要となるために低コスト化が困難等の問題を有する。そこで、このような問題を解決するために、最近、光導電性有機半導体を樹脂に分散させた樹脂分散型光検出子が提案されている（特許文献３参照）。
【非特許文献１】Appl. Phys. Lett., 64, 2546 (1994)
【非特許文献２】未来材料，第２巻９号第３４頁
【特許文献１】特開２００２−１９０６１６号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２９３４号公報
【特許文献３】特開２００２−０７６４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の有機薄膜受光素子は、数十［Ｖ］の印加電圧で１０−５［Ｗ／ｃｍ２］程度の強度の微弱光を検出することができるものの、強度が１０−７〜１０−１５［Ｗ／ｃｍ２］程度の超微弱光を低電圧で検出することはできない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低電圧、且つ、高感度に超微弱光を検出可能な有機薄膜受光素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
また本発明の他の目的は、低電圧、且つ、高感度に超微弱光を検出可能な有機薄膜受発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
さらに本発明の他の目的は、低電圧、且つ、高感度に脈拍を検出可能な脈拍センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、有機薄膜受光素子を構成する光導電性有機半導体層が、陽極と陰極間に電圧が印加されていない状態において電場を発生する内部電場発生体を含有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内部電場によって光誘起電流を倍増させることができるので、強度が１０−７〜１０−１５［Ｗ／ｃｍ２］程度の超微弱光を低電圧、且つ、高感度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願発明の発明者らは、精力的な研究を重ねてきた結果、外部から電圧が印加されていない状態においても電場を発生する内部電場発生体（自発分極を有する材料）を光導電性有機半導体層内部に含有させることにより、光強度が１０−７〜１０−１５［Ｗ／ｃｍ２］程度の超微弱光を低電圧で検出できることを見出した。本明細書中において「内部電場発生体」とは、図１（ａ）に示すように、外部から電圧を印加していない状態、即ち、外部電場Ｅｅが０であるにもかかわらず、光導電性有機半導体層４ａ内部において一定方向の内部電場Ｅｉを形成する物質４ｂを意味し、分子構造中のある分子同士の間に電気的な力である双極子（ダイポール）を発生させ、その向きを積極的に揃えた状態を意味する。内部電場発生体が光導電性有機半導体層に含有されていると、内部電場Ｅｉが形成されている状態でさらに外部電場Ｅｅが印加された場合、光導電性有機半導体層の全電場Ｅは、図１（ｂ）に示すように内部電場Ｅｉと外部電場Ｅｅの和で与えられることになる。なお、上記図１（ａ），（ｂ）には、個々の双極子は表記せず、ドメイン状の領域（分子集合体）で双極子が形成されるとして矢印（→）で分子集合体を表記した。
【００１４】
内部電場発生体としては強誘電性高分子樹脂材料を用いることが望ましい。具体的には、強誘電性高分子樹脂材料としては、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)，ポリフッ化ビニリデン共重合体，又はこれらの複合体を例示することができる。複合体の具体的例としては、ポリフッ化ビニリデン−３フッ化エチレン，ポリフッ化ビニリデン−４フッ化エチレン等を例示することができる。ポリフッ化ビニリデン−３フッ化エチレンにより内部磁場発生体を形成する場合、ポリフッ化ビニリデンを６０〜９０［モル％］、３フッ化エチレンを４０〜１０［モル％］の割合で共重合すると、例えば、可視光線領域（波長３８０ｎｍ〜波長７８０ｎｍ）での光透過率が大きく、且つ、大きな電気双極子を有する樹脂体を形成することができる。これらの物質が内部電場発生体として機能するメカニズムは現段階では明らかではないが、強誘電性高分子ポリフッ化ビニリデンでは、水素原子Ｈが正、フッ素原子Ｆが負に帯電するために、フッ素原子Ｆから水素原子Ｈに向かう双極子が形成される。このため、この双極子が一定方向に揃うことにより、内部電場発生体として機能すると考えられる。
【００１５】
本明細書中において「光導電性有機半導体」とは、光照射により導電率が向上する有機半導体を意味する。具体的には、光導電性有機半導体としては、トリフェニルアミン誘導体，ベンジジン誘導体，フタロシアニン誘導体，メロシアニン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体，ピラゾリン誘導体，スチリスアミン誘導体等のｐ型有機半導体や、オキサジアゾール誘導体，トリアゾール誘導体，シロール誘導体，ペリレン誘導体，ナフタレン誘導体，及びフラーレン誘導体からなる誘導体群の中から選択された一つの誘導体又は選択された一つの誘導体を含む混合物等のｎ型有機半導体を例示することができる。また、「光導電性（photoconduction）」とは、半導体や絶縁体に充分に短波長の光を照射すると、物質内部の伝導電子（キャリヤ）が増加する現象、またそれによって起こる電気伝導率が増加するなどの現象を言う。さて、より大きな光電流倍増現象を発現させるためには、ｐ型半導体、ｎ型半導体のいずれでも基本的に適用可能であるが、光導電性有機半導体のバンド構造からｎ型有機半導体を用いることがより好ましい。ｎ型有機半導体を用いることにより、陰極との間で形成される電位障壁の高さと厚さを電圧印加（外部電場）で制御し、陰極からの電子トンネル注入を促進させることができる。
【００１６】
次に、光導電性有機半導体層内部に内部電場Ｅｉが発現すると微弱光を低電圧で検出可能となる理由を図２を用いて説明する。図２は、内部電場Ｅｉが存在する場合（本願発明）と存在しない場合（従来素子）それぞれの場合について、陽極と陰極間に電圧が印加された際に発生する外部電場Ｅｅと微弱光（例えば波長４９０ｎｍの微弱光）の入射により発現する光誘起電流Ｊの関係を測定した結果を示す。なお、光誘起電流Ｊは内部電場Ｅｉが存在しない場合を１００として規格化した。また光導電性有機半導体層は強誘電性高分子ポリフッ化ビニリデンにペリレン微粒子３０［ｗｅｔ％］を含有させることにより形成した。
【００１７】
図２から明らかなように、内部電場Ｅｉが存在しない場合、光導電性有機半導体層の全電場Ｅは外部電場Ｅｅと等しく、外部電場Ｅｅの増加と共に光誘起電流Ｊは緩やかに増加するが、外部電場Ｅｅ＝１０６［Ｖ／ｃｍ］付近から光誘起電流Ｊが急激に増大する。これは、外部電場Ｅｅ＝１０６［Ｖ／ｃｍ］付近において電子のトンネル効果が顕著に現れるためと考えられる。一方、内部電場Ｅｉが存在する場合には、光導電性有機半導体層の全電場Ｅは内部電場Ｅｉと外部電場Ｅｅの総和になるために、外部電場Ｅｅだけの場合に比べ１桁程小さい外部電場Ｅｅ＝１０５［Ｖ／ｃｍ］付近から光誘起電流Ｊが急激に増大する。
【００１８】
従って、微弱光の入射によって発生する光誘起電流Ｊは、同じ外部電場Ｅｅで比較した場合、内部電場Ｅｉが存在することにより２桁から数桁大きい値を示す。すなわち、内部電場Ｅｉが存在する場合、入射光が微弱光であっても、従来の有機薄膜受光素子に比べ、２桁から数桁程、光誘起電流Ｊを倍増させることができる。なお、図２から読み取れるように、内部電場Ｅｉが存在する場合には、従来の有機薄膜受光素子が外部電場Ｅｅで得ていた光誘起電流Ｊを１桁小さな外部電場Ｅｅで達成することになる。このように、内部電場Ｅｉと外部から印加される外部電場Ｅｅの和により、微弱光を低電圧で倍増することができる。
【００１９】
上記内部電場Ｅｉの大きさは、内部電場発生体を構成する分子の電荷Ｑの偏りに大きく依存するので、分極（ポーリング）処理を施し、双極子を強制的に一定方向に揃える等、熱的，電磁界的，及び光学的に電荷Ｑの偏りを積極的に形成することにより、変化させることができる。より具体的には、光導電性有機半導体層のガラス転移点以上の温度に保った状態下で陽極と陰極間に高電圧を一定時間印加した後、光導電性有機半導体層を急冷（例えば、液体窒素温度）し、電圧の印加を止めることにより、光導電性有機半導体層の厚み方向（電極に対し垂直方向）に、双極子の向きを配列固定させることができる。
【００２０】
この一定方向に配列固定された双極子は、半ば、半永久的に自発分極を保持した状態を保つことができる。また、電極を設けなくても、光導電性有機半導体層内に、電子のトラップされた状態を積極的に作り上げ、空間電荷を形成させることにより双極子を配列させることもできる。具体的には、常温下でコロナ放電処理、又は電子線やＸ線を照射するといった処理によっても同様な効果を発現させることができる。
【００２１】
内部電場発生体を強誘電性高分子樹脂材料と強誘電性無機材料とから構成された系とすることにより、強誘電性高分子樹脂材料単体の場合に比べ、内部電場Ｅｉをより大きくすることができる。強誘電性高分子樹脂材料と強誘電性無機材料とから構成される系としては、強誘電性高分子樹脂材料中に適量の強誘電性無機材料を分散させたものや、強誘電性高分子樹脂材料の薄膜層と強誘電性無機材料の薄膜層を多層膜化したもの等を例示することができる。具体的には、強誘電性高分子樹脂材料としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、強誘電性無機物質材料としてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）の微粒子を例示することができる。
【００２２】
この場合、透明電極（ＩＴＯ）付ガラス基板の透明電極面にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、数十ｎｍ〜数μｍサイズのチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）微粒子を適量（例えば、数ｗｅｔ％）含有させた溶液を用意し、それを塗布してフィルムを作成する。その後、同フィルムのもう一方の面に、陰極として金（Ａｕ）蒸着膜を数十ｎｍ厚となるように形成したサンドイッチ型の系を作製する。その後、このサンドイッチ型の系に対し分極処理を施して両電極面に垂直に配列するような双極子を形成することができる。このような系とすることにより、その内部電場Ｅｉとしては、概ね１０２〜１０７Ｖ／ｃｍ程度発現可能となる。なお、強誘電性高分子樹脂と強誘電性無機物質との組合せの系においては、使用する強誘電性無機物質の種類や形状、サイズ、さらに両者の含有比率等が内部電場Ｅｉの大きさに影響を及ぼすので十分な留意が必要である。
【００２３】
強誘電性無機材料としては、結晶構造中に正イオンと負イオンを有し、電気双極子が形成されるものであれば特に限定されないが、ＰＺＴ，ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３等、ＡＢＯ３と表記されるペロブスカイト型の結晶構造を有する材料を用いることが好ましい。また、強誘電性高分子樹脂材料と強誘電性無機材料との組合せの系においては、使用する強誘電性無機材料の種類や形状（微粒子、薄膜等），大きさ，さらには両者の含有比率等を適宜設定することにより、狙いとする内部電場形成能を得ることができる。
【００２４】
〔有機薄膜受光素子の構成〕
次に、上記知見に基づき想到された、本発明の実施形態となる有機薄膜受光素子の構成について説明する。なお、本発明の実施形態となる有機薄膜受光素子は、光電装置，エレクトロクロミック素子等の調光装置，太陽電池等の光起電力装置等に適用することができる。特に、本発明の実施形態となる有機薄膜受光素子は、車両の運転者の血液中のヘモグロビンの吸光度変化や人体から放出されるバイオフォトン（生物発光）と言った近赤外線領域の微弱光を検出する生体情報検出装置に適用することができる。また、本発明の実施形態となる有機薄膜受光素子は、車両のステアリング内部に埋め込まれ、運転者の素手から微弱光を検出する生体情報検出装置に適用することができる。
【００２５】
本発明の実施形態となる有機薄膜受光素子１は、図３に示すように、基板２と、基板２表面上に形成され、紫外線，可視光線，及び近赤外線のうちのいずれかの光に対して透過性を有する陽極３と、陽極３の表面上に形成された光導電性有機半導体層４と、光導電性有機半導体層４の表面上に形成された陰極５とを備え、直流電源６により陽極３と陰極５間に電圧を印加した状態において陽極３側から光が入射されるのに応じて光導電性有機半導体層４において光誘起電流が発生する構成となっている。
【００２６】
上記有機薄膜受光素子１では、光導電性有機半導体層４は、図４に示すように、光導電性有機半導体４ａと、外部から電圧が印加されていない状態においても光導電性有機半導体層４内部に電場Ｅｉを発生する強誘電性高分子樹脂材料４ｂにより形成されている。なお、本実施形態では、有機薄膜受光素子１は、基板２を介して光導電性有機半導体層４に光を入射させる構成であるとしたが、図５に示すように、陰極５を透明又は半透明の材料により形成し、陰極５側から光導電性有機半導体層４に光を入射させてもよい。また図６に示すように、光導電性有機半導体層４に強誘電性無機材料４ｃを含有させてもよい。
【００２７】
上記陽極３を形成する材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫），ＳｎＯ２（酸化錫），ＺｎＯ(酸化亜鉛)，ＦＴＯ(フッ素ドープ酸化錫)等の無機系酸化物、又は導電性高分子（ポリピロールやＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、カーボンナノチューブ分散体等）を例示することができる。また、両電極のいずれか一方、望ましくは陰極５は島状粒子形態を取りやすいＡｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の材料により形成することが好ましい。これは、光電流倍増現象の主たる発現機構は、光導電性有機半導体層４と陰極５の界面近傍に存在する構造的トラップに、キャリヤである電子が捕捉されて蓄積され、その結果、光導電性有機半導体層４と陰極５の界面に電界が集中し、陰極５から電子が大量にトンネル注入されることに基づくが、この構造的トラップを積極的に形成させるためには、ＩｎやＡｌ等の濡れ性の大きな材料ではなく、島状粒子形態を取りやすいＡｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の材料により陰極５を形成することが望ましいためである。
【００２８】
光導電性有機半導体層４と陰極５の界面に構造的トラップを形成させるための薄膜系製法としては、陰極５の材料を島状薄膜化できる方法であれば特に限定されることはなく、真空蒸着法，電子ビーム蒸着法，分子線エピタキシー法，クラスターイオンビーム法，イオンプレーティング法等の各種物理蒸着法（ＰＶＤ）法や、ゾル・ゲル法，メッキ法，電気化学的方法，ＬＢ法等の各種の湿式薄膜形成法を適用することができる。
【００２９】
基板２及び陽極３を介して光導電性有機半導体層４に光を入射する場合、空気と基材２の界面、基材２と陽極３の界面、及び陽極３と光有機半導体層４の界面において、できるだけ光損失（反射、散乱等）を生じさせることなく、光導電性有機半導体層４に光を導くことが望ましい。そのためには、各界面での屈折率差を小さくすると共に、狙いとする微弱光に対する透過率が大きい材料を適用することが必要である。
【００３０】
基板２を形成する材料としては、狙いとする光の波長域で光透過率が大きいものを用いることが望ましく、いずれの波長域でも光透過率が大きい材料としては、石英ガラスやポリエチレンテレフタレート等を例示することができる。また、陰極５を介して光導電性有機半導体層４に光が入射する場合も各界面での光損失を極力小さくする必要があり、特に陰極５の材料選択には注意を払う必要がある。このような陰極５用の材料としては、無機透明電極材ではＩＴＯやＺｎＯを、また有機透明電極材ではＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等を挙げることができる。
【００３１】
〔有機薄膜受光素子の製造方法〕
上記有機薄膜受光素子１を製造する際は、始めに、石英ガラス等の基板２表面上にＩＴＯ薄膜等の陽極３を形成する。次に、溶媒で溶かした強誘電性高分子樹脂であるＰＶＤＦと光導電性有機半導体であるペリレン微粒子数十［ｗｅｔ％］を混合分散，攪拌した後、スピンコート法等の湿式薄膜形成法により分散液を陽極３面上へ塗布，乾燥させることにより陽極３表面上に数百［ｎｍ］厚の光導電性有機半導体層４を形成する。そして最後に、真空蒸着法により光導電性有機半導体層４表面上に数十［Å］厚のＡｕ薄膜を陰極５として形成する。なお、上記湿式薄膜形成法としては、使用する溶液系の種類や作製する素子の大きさ（面積）等を考慮し、各種公知の方法（スピンコート法，キャスティング法，ディップ法，バーコート法やグラビア印刷，スクリーン印刷、インクジェット法等の印刷技術）を適用することができる。
【００３２】
〔応用例〕
上記有機薄膜受光素子１は例えば受発光素子に適用することができる。以下、上記有機薄膜受光素子１を受発光素子に適用する場合の有機薄膜受光素子１の好ましい実施の形態について説明する。一般に受発光素子は、高輝度の光（波長λ）を発光素子から被験体に照射し、被験体からの反射光を受光素子で検出するように構成されている。このような受発光素子では、被験体が均一な不透明体である場合は光学測定上の問題が生じることはないが、被験体が透明体である場合には光学測定上の問題が生じる。
【００３３】
具体的には、例えば人体の動脈血や蛍光物質が混在しているもの等、被験体が透明、且つ、複数の構成材料からなる複合体又は混合体である、構成材料や組成が傾斜構造や特異な組成分布を有する、又は構成材料がナノ微細構造（光の干渉や散乱・回折等が発現する）を有する材料である場合には、たとえ発光素子から高輝度な光を照射したとしても、その光が被験体において必ずしも強く反射されるとは限らない。このため、被験体が透明体である場合には、反射光成分に他の波長の光が重畳されることによって、狙いとする波長域の光のみを高感度で受光することができなくなる。
【００３４】
本発明者らは、鋭意検討してきた結果、図７に示すように、光が入射される側の電極（図７に示す例では陽極３）と光導電性有機半導体層４の界面にπ共役系有機分子の超薄膜層を特定波長吸収層７として設けることにより、特定波長の光のみを受光し、さらには特定波長吸収層７の層厚を制御することにより光誘起電流を増倍可能であるということを知見した。すなわち特定波長吸収層７は、発光素子から出射される光のスペクトル（図８参照，ピーク波長λｍａｘ）と同等のスペクトルを持つ反射光のみを光導電性有機半導体層４側に透過し、反射光以外の波長域の光を吸収（フィルタリング）するものである。このような有機薄膜受光素子１によれば、反射光成分に他の波長の光が重畳されていたとしても、狙いとする波長域の光のみを高感度で検出することができる。
【００３５】
このようなフィルタ機能を発現させる方法として、複数の光学フィルタを組合せる方法が考えられるが、この方法を用いた場合には、（１）複数の光学フィルタの組合せによる光透過率の低下（被験体からの反射光が光学フィルタによって減衰し、受光素子への光強度が小さくなる），（２）光学フィルタ装着による受光素子の厚みや容量の増大，（３）光学フィルタを作製、装着することによるプロセス工数の増大，（４）プロセス工数の増大に伴うコストアップ等の問題が生じる。
【００３６】
上記特定波長吸収層７の形成方法は、ナノオーダの厚さの層を形成できれば特に限定されることはなく、真空蒸着や電子ビーム等の物理蒸着法を用いてπ共役系有機分子を蒸着するようにしても良いし、π共役系有機分子を溶媒希釈した溶液にし、その溶液をラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）法，キャスティング法，スピンコート法，ディップ法等の各種ウェット法でその溶液を塗布するようにしてもよい。
【００３７】
π共役系有機分子とはπ結合を有する有機分子のことを意味する。π結合とはエチレン，アセチレン，ベンゼン，Ｃ６０等の分子に見られる二重結合や三重結合が併せ持つ、分子の外側に大きく広がって非局在化している電子が作る化学結合を意味する。p結合に関与する電子（p電子）は、分子間に広がって存在できることにより、分子同士の相互作用を媒介し、電荷輸送能や磁性，光学機能等、多彩で有用な物性，機能の発現をもたらすことができ、前述したような特異な吸収スペクトルを有するものが多い。
【００３８】
特定波長吸収層７として利用可能なπ共役系有機分子としては、発光素子から出射される光のスペクトルと同等のスペクトルを持つ反射光のみを光導電性有機半導体層４側に透過し、反射光以外の波長域の光を吸収するような吸収スペクトルを有するものであれば特に限定されず、フタロシアニン系，ナフタロシアニン系，クロロフィル系，メロシアニン系、アントラキノン系，キナクリドン系等の有機分子を例示することができる。但し、光導電性有機半導体層４側に透過させる光の波長域（以下、窓領域と表記）の制御性，特定吸収層７を形成する際の容易さ、特定吸収層７の長期安定性及び耐久性の点から、π共役系有機分子としては、フタロシアニン系，ナフタロシアニン系，クロロフィル系の有機分子を用いることが好ましい。
【００３９】
フタロシアニン系の有機分子は図９に示すような分子構造を有し、分子中央に金属原子Ｍを配している。ここで、金属原子Ｍの位置に金属が配位していないものを無金属フタロシアニン、各種金属が配位しているものを金属フタロシアニンと称する。この金属原子Ｍの種類を変えることにより、吸収スペクトルにおける窓領域を比較的任意に制御することができる。金属原子Ｍとしては、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｔ，ＴｉＯ，ＶＯ等を例示することができる。
【００４０】
図１０，１１はそれぞれ、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）薄膜と無金属フタロシアン（Ｈ２Ｐｃ）薄膜の吸収スペクトルを示す。銅フタロシアニン薄膜の吸収スペクトルでは波長４８０〜５６０［ｎｍ］の波長領域（窓領域）において光の吸収率が小さくなるのに対して、無金属フタロシアニン薄膜の吸収スペクトルでは波長４５０〜５５０［ｎｍ］の波長領域（窓領域）において光の吸収率が小さくなる。このようにフタロシアニン薄膜では金属原子Ｍの種類を変化させることにより、不必要な特定波長の光を吸収させ、反射光として必要な波長の光を光導電性有機半導体層４側へ効率よく入射させることができる。
【００４１】
図１２は、特定波長吸収層７として銅フタロシアニン薄膜を用い、銅フタロシアニン薄膜の厚さｄの変化に伴う光誘起電流Ｊの変化をプロットした図を示す。図中の縦軸は、特定波長吸収層７を形成しなかった時の光誘起電流Ｊを１．０として規格化されている。図から明らかなように、光誘起電流Ｊは、特定波長吸収層７の厚さｄが厚くなるのに伴い増大し、特定波長吸収層７の厚さｄが３〜５［ｎｍ］程で約２倍になり極大を示す。また特定波長吸収層７の厚さｄがさらに増大すると、光誘起電流Ｊは徐々に低下し、厚さ１３［ｎｍ］付近において当初レベル（特定波長吸収層が無しの場合）の光誘起電流値となる。そして特定波長吸収層７の厚さｄがさらに増大して２０［ｎｍ］付近になると、当初レベルの７０％程度に低下する。
【００４２】
この原因は明らかではないが、銅フタロシアニン薄膜の厚さが増大すると、銅フタロシアニン薄膜の広範な波長域での光吸収がより顕著となり、スペクトルの窓領域から入射する光キャリヤが減じられるので、発生する光キャリヤ数も低下したと考えられる。以上のことから、特定波長吸収層７の厚さｄをナノオーダレベルで制御することにより、光誘起電流Ｊを最大にできることが明らかになった。但し、特定波長吸収層７の厚さｄは、使用するπ共役系有機分子の種類や、光導電性有機半導体層４の厚さとの相対的な関係により異なるため、必ずしも一義的には決定できない。
【００４３】
［実施例］
以下、本発明に係る有機薄膜受光素子を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００４４】
〔実施例１〕
実施例１では、始めに、強誘電性高分子樹脂ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ，呉羽製）と溶媒テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)とからなる溶液中に光導電性有機半導体としてペリレン顔料（高純度化学製，平均粒径２０［ｎｍ］）を２０［ｗｅｔ％］混合することにより分散液を調製した。次に、陽極としてのＩＴＯ膜（膜厚１００［ｎｍ］）付きの石英ガラスを用意し、スピンコート法によりＩＴＯ膜表面上に分散液を塗布，乾燥させて膜厚５００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層を形成した。そして最後に、真空蒸着法により光導電性有機半導体層上にＡｕ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を陰極として形成し、実施例１の有機薄膜受光素子を得た。
【００４５】
〔実施例２〕
実施例２では、実施例１の有機薄膜受光素子をクライオスタット内にセットし、真空度１０−３［Ｔｏｒｒ］，温度８０［℃］，印加電場１０７［Ｖ／ｃｍ］で２時間保持した。その後、クライオスタット内に液体窒素を導入して有機薄膜受光素子を急冷し、電場の印加を停止することにより分極処理を行い、実施例２の有機薄膜受光素子を得た。
【００４６】
〔実施例３〕
実施例３では、ペリレン顔料の代わりにオキサジアゾール顔料（高純度化学製、平均粒径３２［ｎｍ］）を４０［ｗｅｔ％］混合した以外は実施例２と同じ処理を行うことにより実施例３の有機薄膜受光素子を得た。
【００４７】
〔実施例４〕
実施例４では、始めに、強誘電性高分子樹脂ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ，呉羽製）と溶媒テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)とからなる溶液中に光導電性有機半導体としてペリレン顔料（高純度化学製，平均粒径２０［ｎｍ］）を２０［ｗｅｔ％］混合することにより分散液を調製した。次に、陰極としてのＡｕ薄膜（膜厚１００［ｎｍ］）付きの石英ガラスを用意し、スピンコート法によりＡｕ薄膜面上に分散液を塗布，乾燥させて膜厚５００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層を形成した。そして最後に、スパッタ法により光導電性有機半導体層上にＩＴＯ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を陽極として形成し、実施例４の有機薄膜受光素子を得た。
【００４８】
〔実施例５〕
実施例５では、始めに、強誘電性高分子樹脂ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ，呉羽製）と溶媒テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)とからなる溶液中に光導電性有機半導体としてオキサジアゾール顔料（高純度化学製、平均粒径３２［ｎｍ］）を４０［ｗｅｔ％］混合することにより分散液を調製した。次に、陰極としてのＡｕ薄膜（膜厚１００［ｎｍ］）付きの石英ガラスを用意し、スピンコート法によりＡｕ薄膜面上に分散液を塗布，乾燥させて膜厚５００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層を形成した。次に、スパッタ法により光導電性有機半導体層上にＩＴＯ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を陽極として形成した。次に、有機薄膜受光素子をクライオスタット内にセットし、真空度１０−３［Ｔｏｒｒ］，温度８０［℃］，印加電場１０７［Ｖ／ｃｍ］で２時間保持した。その後、クライオスタットに液体窒素を導入して有機薄膜受光素子を急冷し、電場の印加を停止することにより分極処理を行い、実施例５の有機薄膜受光素子を得た。
【００４９】
〔実施例６〕
実施例６では、始めに、強誘電性高分子樹脂ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ，呉羽製）と溶媒テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)とからなる溶液中に、光導電性有機半導体としてペリレン顔料（高純度化学製，平均粒径２０［ｎｍ］）を２０［ｗｅｔ％］，無機強誘電性材料としてＢａＴｉＯ３微粒子を１０［ｗｅｔ％］混合することにより分散液を調製した。次に、陽極としてのＩＴＯ膜（膜厚１００［ｎｍ］）付きの石英ガラスを用意し、スピンコート法によりＩＴＯ膜表面上に分散液を塗布，乾燥させて膜厚７００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層を形成した。次に、真空蒸着法により光導電性有機半導体層上にＡｕ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を陰極として形成した。次に、有機薄膜受光素子をクライオスタット内にセットし、真空度１０−３［Ｔｏｒｒ］，温度８０［℃］，印加電場１０７［Ｖ／ｃｍ］で２時間保持した。その後、クライオスタットに液体窒素を導入して有機薄膜受光素子を急冷し、電場の印加を停止することにより、分極処理をおこない、実施例６の有機薄膜受光素子を得た。
【００５０】
〔比較例１〕
比較例１では、始めに、ポリカーボネート（三菱化学製）と溶媒キシレンとからなる溶液中に光導電性有機半導体としてペリレン顔料（高純度化学製，平均粒径２０［ｎｍ］）を２０［ｗｅｔ％］混合することにより分散液を調製した。次に、陽極としてのＩＴＯ膜（膜厚１００［ｎｍ］）付きの石英ガラスを用意し、スピンコート法によりＩＴＯ膜表面上に分散液を塗布，乾燥させて膜厚５００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層を形成した。そして最後に、真空蒸着法により光導電性有機半導体層上にＡｕ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を陰極として形成し、比較例１の有機薄膜受光素子を得た。
【００５１】
〔比較例２〕
比較例２では、始めに、ポリカーボネート（三菱化学製）と溶媒キシレンとからなる溶液中に光導電性有機半導体としてペリレン顔料（高純度化学製，平均粒径２０［ｎｍ］）を２０［ｗｅｔ％］混合することにより分散液を調製した。次に、陰極としてのＡｕ薄膜（膜厚１００［ｎｍ］）付きの石英ガラスを用意し、スピンコート法によりＡｕ薄膜面上に分散液を塗布，乾燥させて膜厚５００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層を形成した。そして最後に、スパッタ法により光導電性有機半導体層上にＩＴＯ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を陽極として形成し、比較例２の有機薄膜受光素子を得た。
【００５２】
〔比較例３〕
比較例３では、始めに、強誘電性高分子樹脂ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ，呉羽製）と溶媒テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)とからなる溶液中に、光導電性有機半導体としてペリレン顔料（高純度化学製，平均粒径２０［ｎｍ］）を２０［ｗｅｔ％］，無機強誘電性材料としてＢａＴｉＯ３微粒子を１０［ｗｅｔ％］混合することにより分散液を調製した。次に、陽極としてのＩＴＯ膜（膜厚１００［ｎｍ］）付きの石英ガラスを用意し、スピンコート法によりＩＴＯ膜表面上に分散液を塗布，乾燥させて膜厚７００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層を形成した。そして最後に、光導電性有機半導体層上にＡｕ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を陰極として真空蒸着法により形成し、比較例３の有機薄膜受光素子を得た。
【００５３】
〔内部電場の測定〕
上記実施例１〜６及び比較例１〜３の有機薄膜受光素子それぞれについて、暗状態での陽極と陰極間の開放端電圧Ｖｏｃを測定し、測定された開放端電圧Ｖｏｃから内部電場Ｅｉを算出した。算出結果を以下の表１に示す。
【００５４】
〔光誘起電流の測定〕
上記実施例１〜６及び比較例１〜３の有機薄膜受光素子それぞれに外部電場１０６［Ｖ／ｃｍ〕を印加し、光透過性を有する電極側から単色光（波長λ：６７０［ｎｍ］）を照射した際の光誘起電流Ｊを測定した。測定結果を以下の表１に示す。
【表１】
2008103670.tif 000003
【００５５】
〔検討〕
表１から明らかなように、実施例１〜６の有機薄膜受光素子における開放端電圧Ｖｏｃ及び光誘起電流Ｊは、比較例１〜３の有機薄膜受光素子における開放端電圧Ｖｏｃ及び光誘起電流Ｊと比較して大きい値を示す。また、実施例１〜６の有機薄膜受光素子における内部電場は、比較例１〜３の有機薄膜受光素子における内部電場と比較して大きい値を示す。このことから、外部から電圧が印加されていない状態においても電場を発生する内部電場発生体を光導電性有機半導体層内部に含有させることにより、微弱光を低電圧で検出できることが知見される。
【００５６】
〔有機薄膜受発光素子の構成〕
次に、上記知見に基づき想到された、本発明の実施形態となる有機薄膜受発光素子の構成について説明する。
【００５７】
本発明の実施形態となる有機薄膜受発光素子１０は、図１３に示すように、上記有機薄膜受光素子１と、有機薄膜発光素子１１と、有機薄膜受光素子１と有機薄膜発光素子１２とが被検体１４との対向面側に配置された樹脂フィルム等のフレキシブル基板１２とを備える。図１３に示す例では、フレキシブル基板１２の同一面内に有機薄膜受光素子１と有機薄膜発光素子１１を配置したが、フレキシブル基板１２が光透過性を有するものである場合、図１４に示すように有機薄膜受光素子１を反対面内に配置するようにしてもよい。図１３，図１４に示す例では、有機薄膜受光素子１と有機薄膜発光素子１１を一組として例示したが、特にこれに限定されることはなく、１つの有機薄膜受光素子１と複数の有機薄膜発光素子１１の組み合わせでもよいし、逆に複数の有機薄膜受光素子１と１つの有機薄膜発光素子１１の組み合わせでもよい。
【００５８】
このような有機薄膜受発光素子１０によれば、血液中のヘモグロビンの吸光度変化や人体から放出されるバイオフォトン（生物発光）と言った微弱光を検出する生体情報検出装置、より具体的には脈拍センサー等を実現できる。特に有機薄膜受発光素子１０を曲面形状を有するステアリングの表皮に配置することにより、ドライバーの素手からの微弱光を低電圧、且つ、高精度に検出できる脈拍センサーを実現できる。
【００５９】
この有機薄膜受発光素子１０を製造する際は、始めに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリイミド（ＰＩ）等のフレキシブル基板１２の一方又は両方の表面に第１の電極層を形成し、その上に有機薄膜発光素子１１であれば有機発光層を、有機薄膜受光素子１であれば光導電性有機半導体層を形成する。そして形成された両層の表面上に第２の電極層を形成した後、防湿と保護を兼ねた樹脂組成物を印刷等でコートしたり、カバーレイフィルムで貼り付けることにより有機薄膜受発光素子１０を製造することができる。
【００６０】
有機薄膜受光素子１と有機薄膜発光素子１２共に湿度や酸素による劣化を防止するため、一連の製造工程は不活性ガス中で実施することが好ましい。有機薄膜受光素子１と有機薄膜発光素子１２を印刷プロセスにより形成する場合には、有機薄膜受光素子１と有機薄膜発光素子１２を大面積で形成できるので、低コスト化が可能である。また有機薄膜受光素子１と有機薄膜発光素子１２はフレキシブル素子であるので、曲面形状体や複雑な３次元形状体へも配置することができる。
【００６１】
［実施例］
以下、本発明に係る有機薄膜受発光素子を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００６２】
〔実施例７〕
実施例７では、始めに、陽極としての透明電極ＩＴＯ（膜厚１００［ｎｍ］）付きの厚さ２５０［μｍ］のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを基材として用意した。そして以下に示す方法により有機薄膜受光素子と有機薄膜発光素子を形成することにより、実施例７の有機薄膜受発光素子を得た。
【００６３】
（１）有機薄膜受光素子
始めに、陽極表面上に特定波長吸収層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）薄膜を真空蒸着法で５［ｎｍ］厚に形成した。次に、強誘電性高分子樹脂ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ、呉羽製）と溶媒テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)とからなる溶液中に光導電性有機半導体としてペリレン顔料（高純度化学製，平均粒径２０［ｎｍ］）を２０［ｗｅｔ％］混合した分散液を特定波長吸収層表面上にスピンコート法により塗布・乾燥させて膜厚５００［ｎｍ］の光導電性有機半導体層４を形成した。そして、光導電性有機半導体層４上に真空蒸着法により陰極としてＡｕ薄膜（膜厚２００［ｎｍ］）を形成することにより有機薄膜受光素子を形成した。
【００６４】
（２）有機薄膜発光素子
始めに、陽極表面上に、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）をスピンコート法で１００nm厚に形成した。そして陰極としてＡｇ／Ｍｇ薄膜を真空蒸着法により形成することにより有機薄膜発光素子を形成した。
【００６５】
〔実施例８〕
実施例８では、特定波長吸収層として厚さ５［ｎｍ］の無金属フタロシアニン（Ｈ２Ｐｃ）薄膜を形成した以外は実施例７と同じ処理を行うことにより、実施例８の有機薄膜受発光素子を得た。
【００６６】
〔実施例９〕
実施例９では、特定波長吸収層として厚さ３［ｎｍ］のニッケルフタロシアニン（ＮｉＰｃ）薄膜を形成した点とペリレンの含有量を３０［ｗｅｔ％］とした点以外は実施例７と同じ処理を行うことにより、実施例９の有機薄膜受発光素子を得た。
【００６７】
〔実施例１０〕
実施例１０では、特定波長吸収層として厚さ８［ｎｍ］のナフタロシアニン（ＣｕＰｃ）薄膜を形成した以外は実施例７と同じ処理を行うことにより、実施例１０の有機薄膜受発光素子を得た。
【００６８】
〔実施例１１〕
実施例１１では、特定波長吸収層として厚さ６［ｎｍ］のナフタロシアニン（ＣｕＰｃ）薄膜を形成した点とペリレンの含有量を１５［ｗｅｔ％］とした点以外は実施例７と同じ処理を行うことにより、実施例１１の有機薄膜受発光素子を得た。
【００６９】
〔比較例４〕
比較例４では、特定波長吸収層を形成しなかった以外は実施例７と同じ処理を行うことにより、比較例４の有機薄膜受発光素子を得た。
【００７０】
〔比較例５〕
比較例５では、強誘電性高分子樹脂ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ、呉羽製）と溶媒テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)とからなる溶液中にオキサジアゾール顔料（高純度化学製、平均粒径３２［ｎｍ］）を１５［ｗｅｔ％］混合した以外は比較例４と同じ処理を行うことにより、比較例５の有機薄膜受発光素子を得た。
【００７１】
〔評価〕
実施例７〜１１及び比較例１，２の有機薄膜受発光素子それぞれについて、（１）有機薄膜発光素子から出射される光のスペクトルピーク波長、（２）有機薄膜受光素子の最大受光感度スペクトルピーク波長、（３）有機薄膜発光素子から発光輝度１０００［ｃｄ／ｍ２］で被験体（アルミニウム板）へ出射された際の有機薄膜受光素子における光誘起電流（特定波長吸収層が設けられていない時の光誘起電流を１．０として）を計測した。なお、光誘起電流は、有機薄膜受光素子に外部電場を10６［Ｖ／ｃｍ］印加した状態で光透過性を有する基材側から照射することにより評価した。評価結果を以下の表２に示す。
【表２】
2008103670.tif 000004
【００７２】
〔検討〕
表２から明らかなように、実施例７〜１１の有機薄膜受光素子における光誘起電流Ｊは、比較例４，５の有機薄膜受光素子における光誘起電流Ｊと比較して大きい値を示す。このことから、光が入射される側の電極と光導電性有機半導体層の界面に特定波長吸収層を設け、さらには特定波長吸収層の層厚を制御することにより、特定波長の光のみを受光し、さらには光誘起電流を増倍可能であるということが知見される。
【００７３】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。このように、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】光導電性有機半導体層内部の電場を説明するための模式図である。
【図２】内部電場が存在する場合と存在しない場合それぞれの場合について、陽極と陰極間に電圧が印加された際に発生する外部電場と微弱光の入射により発現する光誘起電流の関係を測定した結果を示す。
【図３】本発明の実施形態となる有機薄膜受光素子の構成を示す断面図である。
【図４】図３に示す光導電性有機半導体層の内部構成を示す模式図である。
【図５】図３に示す有機薄膜受光素子の応用例の構成を示す断面図である。
【図６】図４に示す光導電性有機半導体層の応用例の内部構成を示す模式図である。
【図７】図３に示す有機薄膜受光素子の応用例の構成を示す断面図である。
【図８】発光素子から出射される発光スペクトルの一例を示す波形図である。
【図９】フタロシアニン系の有機分子の分子構造を示す図である。
【図１０】銅フタロシアニン薄膜の吸収スペクトルを示す波形図である。
【図１１】無金属フタロシアン薄膜の吸収スペクトルを示す波形図である。
【図１２】銅フタロシアニン薄膜の厚さの変化に伴う光誘起電流の変化を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態となる有機薄膜受発光素子の構成を示す模式図である。
【図１４】図１３に示す有機薄膜受発光素子の応用例の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１：有機薄膜受光素子
２：基板
３：陽極
４：光導電性有機半導体層
４ａ：光導電性有機半導体
４ｂ：強誘電性高分子樹脂材料
５：陰極
６：直流電源
７：特定波長吸収層
【図１】
2008103670.tif 000005
【図２】
2008103670.tif 000006
【図３】
2008103670.tif 000007
【図４】
2008103670.tif 000008
【図５】
2008103670.tif 000009
【図６】
2008103670.tif 000010
【図７】
2008103670.tif 000011
【図８】
2008103670.tif 000012
【図９】
2008103670.tif 000013
【図１０】
2008103670.tif 000014
【図１１】
2008103670.tif 000015
【図１２】
2008103670.tif 000016
【図１３】
2008103670.tif 000017
【図１４】
2008103670.tif 000018