(57)【要約】【課題】  簡易に製造することができ、かつ、光センサーアレイを構成するのに適した光センサーを提供する【課題手段】  本発明の光センサーは、ソース電極３と、ドレイン電極４と、ソース電極３とドレイン電極４と間のチャネル層となる有機半導体層２と、有機半導体層２に電界を加えるように配置されたゲート電極１と、有機半導体層２とゲート電極１との間に形成されたゲート絶縁膜５とを備え、ゲート電極１及びゲート絶縁膜５が透光性を有する。【選択図】図１
2005302888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル層となる有機半導体層と、有機半導体層に電界を加えるように配置されたゲート電極と、有機半導体層とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜とを備え、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する光センサー。
【請求項２】
基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜とをこの順に重ねて備え、
ゲート絶縁膜上に、ソース電極と、ドレイン電極とを備え、
ゲート絶縁膜上であってソース電極とドレイン電極との間に、チャネル層となる有機半導体層を備え、
基板、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する光センサー。
【請求項３】
基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、有機半導体層をこの順に重ねて備え、
有機半導体層がチャネル層となるように、有機半導体層上にソース電極と、ドレイン電極とを備え、
基板、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する光センサー。
【請求項４】
基板上に、有機半導体層を備え、
有機半導体層上に、ソース電極と、ドレイン電極とを備え、
有機半導体層がチャネル層となるように、有機半導体層上であってソース電極とドレイン電極との間に、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とをこの順に重ねて備え、
ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する光センサー。
【請求項５】
基板上に、ソース電極と、ドレイン電極とを備え、
基板上であって、ソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層を備え、
有機半導体層がチャネル層となるように、有機半導体層上であってソース電極とドレイン電極との間に、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とをこの順に重ねて備え、
ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する光センサー。
【請求項６】
有機半導体層は、ペンタセン又はフラーレンからなる請求項１〜５の何れか１つに記載の光センサー。
【請求項７】
ゲート電極は、ＩＴＯからなり、ゲート絶縁膜は、ポリビニルフェノールからなる請求項１〜６の何れか１つに記載の光センサー。
【請求項８】
基板を挟んでゲート電極と対向する集光レンズをさらに備える請求項２〜５の何れか１つに記載の光センサー。
【請求項９】
集光レンズは、ソース電極とドレイン電極との間の領域に沿って形成される請求項８に記載の光センサー。
【請求項１０】
ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方は、Ｕ字型であり、他方は、一方に挟まれて配置される請求項１〜５の何れか１つに記載の光センサー。
【請求項１１】
ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方は、櫛型であり、他方は、一方に挟まれて配置される請求項１〜５の何れか１つに記載の光センサー。
【請求項１２】
ソース電極とドレイン電極との間の有機半導体層を囲む領域が実質的に正方形である請求項１０又は１１に記載の光センサー。
【請求項１３】
複数の、請求項１〜１２の何れか１つに記載の光センサーが、複数の行及び列からなる二次元マトリックス状に配置され、行方向にそれぞれ隣接する２つの光センサーは、そのゲート電極が互いに電気的に接続され、行方向にそれぞれ隣接する２つの光センサーの一方の光センサーのソース電極は、他方の光センサーのドレイン電極であり、列方向にそれぞれ隣接する２つの光センサーは、そのソース電極及びドレイン電極がそれぞれ互いに電気的に接続される光センサーアレイ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光センサーアレイにおいて、ソース電極、ドレイン電極に電位を与え、これらの電極間に電位差を生じさせ、これらの電極に接続される複数個の光センサーを選択し、選択された複数個の光センサーの個々に順次ゲート電圧を印加し、その光センサーを選択し、その光センサーのドレイン電極に流れる電流を検出する光センサーアレイの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサー、光センサーアレイ及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージャーに代表される光センサーが幅広く用いられている。しかし、従来の光センサーは、シリコン半導体の製造方法にて製造されるため、生産効率が低く、コストが高く、大面積に向かないという難点を有する。
【０００３】
一方、製造上有利であると考えられる有機半導体を用いた光センサーとして、特許文献１にはフラーレン薄膜に接して複数の電極を設け、電場を印加した状態で照射された光の強度に応じた電流値を検出するものが記載されている。しかし、この光センサーから得られる信号は、通常、非常に小さく、マイコンなどを用いてこの信号を処理するためには、信号増幅器などを別途設ける必要がある場合がある。この場合、回路構成が複雑になる。
【０００４】
また、特許文献２には、有機トランジスタに電荷発生層を積層した構造を有する光センサー素子によって、スイッチング用のトランジスタと光電変換部を積層構造で一体に形成することが提案されている。この光センサーでは、別途電荷発生層を形成する必要があるため、製造工程が複雑になる。
【特許文献１】特開平６−２９５１４号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、簡易に製造することができ、かつ、光センサーアレイを構成するのに適した光センサーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光センサーは、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極と間のチャネル層となる有機半導体層と、有機半導体層に電界を加えるように配置されたゲート電極と、有機半導体層とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜とを備え、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光センサーでは、通常、光はゲート電極側から入射する。ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有するので、入射した光は有機半導体層に到達し、そこで吸収され、一対のキャリアを発生させる。このとき、キャリアは、有機半導体層内であって、ゲート電極に近い場所で発生する。この状態で、ゲート電極の電位を変化させて、有機半導体層に電界を加えると、発生したキャリアの一方がゲート電極側に集まり、チャネルが容易に形成される。このチャネルを通って、ソース電極からドレイン電極に電流が流れる。従って、ドレイン電流を測定することにより、入射光を高い感度で検出することができる。
【０００８】
ゲート電極及びゲート絶縁膜が透明でない光センサーでは、光は有機半導体層側から入射していた。この場合、キャリアは、有機半導体層内であって、ゲート電極から離れた場所で発生する。この状態で、ゲート電極の電位を変化させて、有機半導体層に電界を加えても、発生したキャリアを集めることが困難であり、その結果、チャネルが効果的に形成されず、光センサーの感度が悪化していた。本発明は、ゲート電極及びゲート絶縁膜に透光性を有するものを採用することにより、光がゲート電極側から入射することを可能にし、その結果、発生したキャリアにより、効率よくチャネルを形成することを可能にしたものである。
【０００９】
また、発明者は、ゲート電圧を変化させることにより、光入射があるときの電流（ＯＮ電流）とないときの電流（ＯＦＦ電流）の比が変化することを見出した。従って、本発明によれば、ゲート電圧の値を適宜選択することにより、非常に高いＯＮ／ＯＦＦ電流比を有する光センサーを得ることができる。
【００１０】
また、発明者は、ゲート電圧を変化させることにより、光入射があるときの電流（ＯＮ電流）とないときの電流（ＯＦＦ電流）の絶対値の差が変化することを見出した。従って、本発明によれば、ゲート電圧の値を適宜選択することにより、ＯＮ／ＯＦＦ電流の絶対値の差が大きい光センサーを得ることができる。ＯＮ／ＯＦＦ電流の絶対値の差が大きい場合、光センサーからの出力を、増幅することなく、マイコンなどで直接処理することが可能になる。この場合、外部の増幅回路などが不要になり、回路設計の自由度が高くなる。
【００１１】
また、本発明の光センサーを例えば２次元アレイ状に配列させ、一部の光センサーにはＯＮ／ＯＦＦ電流比（又はＯＮ／ＯＦＦ電流の絶対値の差）が大きくなるようなゲート電圧を加え、その他の光センサーには、ＯＮ／ＯＦＦ電流比（又はＯＮ／ＯＦＦ電流の絶対値の差）が小さくなるようなゲート電圧を加えることにより、一部の光センサーのみに光を検出させることができる。この原理を利用することにより、集積度の高い光センサーアレイを容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１．光センサー
本発明の光センサーは、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極と間のチャネル層となる有機半導体層と、有機半導体層に電界を加えるように配置されたゲート電極と、有機半導体層とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜とを備え、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する。
【００１３】
本発明の光センサーは、例えば、以下の形態で実施することができる。
【００１４】
１−１．第１の実施形態（ボトムコンタクト型）
第１の実施形態に係る光センサーは、基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜とをこの順に重ねて備え、ゲート絶縁膜上に、ソース電極と、ドレイン電極とを備え、ゲート絶縁膜上であってソース電極とドレイン電極との間に、チャネル層となる有機半導体層を備え、基板、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する。
【００１５】
１−１−１．基板
本実施形態では、光は通常基板側から入射するため、基板は、透光性を有する必要がある。基板には、ガラス基板、プラスチック基板、石英等が使用できる。基板には、一連の製造工程の実施によっても、寸法変化が少ないものを用いることが好ましい。また、完成したデバイスにフレキシビリティを有させるためには、折り曲げ可能なものがより好ましい。例えばＰＥＳ（ポリエチレンスルフォン）基板、ポリイミド基板、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基板等が使用できる。
【００１６】
１−１−２．ゲート電極
ゲート電極は、透光性を有し、基板上に形成される。ゲート電極には、透明の導電性材料が用いられ、具体的な例としては、ＩＴＯ（インジウムすず酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）等がある。この中でも特に、ＩＴＯが好ましい。なぜなら、透過率導電率が高く幅広く種々のデバイスに使用されいているからである。ゲート電極は、好ましくは、その厚さが５０〜３００ｎｍである。５０ｎｍ以上であれば電気伝導上問題なく信号伝達でき、３００ｎｍ以下であればデバイスの段差が問題にならないのである。ゲート電極は、好ましくは、その幅が１００〜２００ｎｍである。１００ｎｍ以上であれば電気信号を効率よく伝達できるものであり、２００ｎｍ以下であればデバイス段差が問題に奈良ないのである。ゲート電極は、例えば、基板上にゲート電極用導電層を形成し、フォトレジストからなるマスクを用いて、ゲート電極用導電層をエッチングすることにより形成することができる。エッチングは、例えば、濃塩酸、濃硝酸、水＝１０：１：１０の水溶液に３５℃で、１０分間浸漬することにより、行うことができる。
【００１７】
１−１−３．ゲート絶縁膜
ゲート絶縁膜は、透光性を有し、ゲート電極上に形成される。ゲート絶縁膜は、ゲート電極を覆うように形成されてもよい。ゲート絶縁膜は、好ましくは、その厚さが１０〜５００ｎｍである。１０ｎｍ以上であれば絶縁耐圧上問題にならないものであり、５００ｎｍ以下であればゲート電極の電位を半導体層に伝えることができるものである。ゲート絶縁膜は、好ましくは、その誘電率が２以上である。２以上であれば問題なくゲート電極の電位を半導体層に伝えることができるものである。ゲート絶縁膜は、例えば、無機のゲート絶縁膜、ＳｉＯ2，ＳｉＮ膜等が使用できる。また、スピンオングラス膜（ＳＯＧ）も使用できる。有機半導体層を使用するので、ゲート絶縁膜も有機物が好ましい。また、ゲート絶縁膜に有機物を使う場合、ポリビニルフェノール、ノボラック樹脂、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド等が使用できる。ゲート絶縁膜には、特に、ポリビニルフェノールを用いることが好ましい。なぜなら、有機半導体層との相性がよく、配向性の高い結晶をつくることができるためである。
【００１８】
また、ゲート絶縁膜にフィルター効果を付加することもできる。具体的には、有機物をゲート絶縁膜に使う場合、絶縁膜自体に色素を含有させて、フィルター効果を発現させる。含有させる色素で、ＲＧＢの各々の色を吸収させるフィルターを入れて、カラーに適合した光検出装置を実現できる。また、ＣＭＹのフィルターを用いることも可能である。また、フィルター効果によって、任意の光をカットして、光検出層の劣化を防ぐことも可能である。ゲート絶縁膜は、例えば、スピンコート法を用いて形成することができる。
【００１９】
１−１−４．有機半導体層
有機半導体層には、さまざまな有機材料を使うことができる。
電子を主なキャリアとして機能させる材料として、フラーレン（Ｃ60），ピリジン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、キノリン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ベンゾフェナンスロリン類およびその誘導体によるラダーポリマー、シアノ−ポリフェニレンビニレンなどの高分子、フッ素化無金属フタロシアニン、フッ素化金属フタロシアニン類及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体（ＰＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＩなど）、ナフタレン誘導体（ＮＴＣＤＡ、ＮＴＣＤＩなど）、バソキュプロイン及びその誘導体などの低分子が利用されうる。有機半導体層には、特に、フラーレンを用いることが好ましい。なぜなら、比較的容易に製造できるために安価に入手可能であるからである。
【００２０】
正孔を主なキャリアとして機能させる材料として、チオフェン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、フェニレン−ビニレン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、フルオレン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ベンゾフラン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、チエニレン−ビニレン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、トリフェニルアミンなどの芳香族第３級アミン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、カルバゾール及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ビニルカルバゾール及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ピロール及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、アセチレン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、イソチアナフェン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ヘプタジエン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマーなどの高分子、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン類およびそれらの誘導体、ジアミン類、フェニルジアミン類およびそれらの誘導体、ペンタセンなどのアセン類およびその誘導体、ポルフィリン、テトラメチルポルフィリン、テトラフェニルポルフィリン、テトラベンズポルフィリン、モノアゾテトラベンズポルフィリン、ジアゾテトラベンズポルフィン、トリアゾテトラベンズポルフィリン、オクタエチルポルフィリン、オクタアルキルチオポルフィラジン、オクタアルキルアミノポルフィラジン、ヘミポルフィラジン、クロロフィル等の無金属ポルフィリンや金属ポルフィリン及びそれらの誘導体、シアニン色素、メロシアニン色素、スクアリリウム色素、キナクリドン色素、アゾ色素、アントラキノン、ベンゾキノン、ナフトキノン等のキノン系色素などの低分子が利用されうる。有機半導体層には、特に、ペンタセンを用いることが好ましい。なぜなら、幅広く研究されており、物性が理解しやすく、また、高い移動度を示すためである。金属フタロシアニンや金属ポルフィリンの中心金属としては、マグネシウム、亜鉛、銅、銀、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、スズ、白金、鉛などの金属、金属酸化物、金属ハロゲン化物が用いられる。
【００２１】
有機半導体層としては、上記の材料が、単体でも用いられるが、上記材料が適当なバインダ材料に分散混合されたものを用いることも可能である。また、適当な高分子の主鎖中や側鎖に、上記の低分子を組み込んだ材料などが用いられる。前記のバインダ材料あるいは主鎖となる高分子としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、変性エーテル型ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、セルロース樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂などや、これらの共重合体、あるいは、ポリビニルカルバゾールやポリシランなどの光導電ポリマーなどが用いられる。
【００２２】
有機半導体層は、例えば、ソース電極とドレイン電極の間に、上記材料を塗布又は蒸着することにより形成することができる。
【００２３】
１−１−５．ソース電極、ドレイン電極
ソース電極及びドレイン電極は、有機半導体層とオーミック接触できる材料が好ましいが、ショットキー接合になってしまうものであってもその障壁が低いものであれば使用できる。また、金属、有機導電材料のどちらにも限定されるものではない。例えば、金、白金、アルミニウム、ニッケル、銅、チタン等の金属材料を使用できる。また、導電性の有機物、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等が使用できる。好ましくは、有機半導体層にキャリア注入しやすくするために、電極の仕事関数と有機物半導体材料のフェルミ準位が近いものがより好ましい。ソース電極及びドレイン電極は、例えば、基板上にソース電極及びドレイン電極用導電層を形成し、フォトレジストからなるマスクを用いて、ソース電極及びドレイン電極用導電層をエッチングすることにより形成することができる。また、リフト法を用いて形成してもよい。
【００２４】
次に、図６を用いて、ソース電極３及びドレイン電極４の好ましい形状及び配置について説明する。ソース電極３とドレイン電極４との間の領域（検出領域）の面積は、大きいことが好ましい。この場合、広い範囲の光を効果的に検出することができるからである。しかし、ソース電極３とドレイン電極４との間の距離Ｌを大きくすると、ドレイン電流の減少につながる場合がある。そこで、検出領域の幅Ｗを広くすることによって、検出領域の面積を大きくすることが好ましい。しかし、この場合でも、検出領域の形状が、細長くなるという問題が残る。
【００２５】
図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、ソース電極３とドレイン電極４の形状を工夫することで、効率良く光を検出することが可能になる。ソース電極３及びドレイン電極４の少なくとも一方は、Ｕ字型であり、他方は、一方に挟まれて配置されることが好ましい。図６（ｂ）に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の何れか一方をＵ字型にすることができる。この場合、Ｗを稼ぎつつ、検出領域も稼ぐことができる。図６（ｂ）のような電極構造では、検出領域がＮ×Ｎで、Ｗは略２×Ｎになる。Ｌ＝１０μｍ、Ｍ＝１０μｍのセンサーでは、検出領域が３０μｍ×３０μｍ＝９００μｍ2になる。電極の幅（Ｍ）を小さくすることで、電極で遮光してしまう面積を小さくできるために、効率良く光検出ができる。また、図６（ｃ）に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の両方がＵ字型であってもよい。この場合、検出領域がＮ×Ｎで、Ｗは略３×Ｎになる。Ｌ＝１０μｍ、Ｍ＝１０μｍのセンサーでは、検出領域が５０μｍ×５０μｍ＝２５００μｍ2になる。電極の幅（Ｍ）を小さくすることで、電極で遮光してしまう面積を小さくできるために、効率良く光検出ができる。何れの場合であっても、ソース電極３とドレイン電極４との間の有機半導体層を囲む領域は、実質的に正方形であることが好ましい。
【００２６】
また、例えば、図７に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の少なくとも一方は、櫛型であり、他方は、一方に挟まれて配置されることが好ましい。この場合、Ｌを固定しつつ、検出領域を蛇行させることでＷを稼いで、実効的な光検出領域を略正方形にできる。また、検出領域で蛇行する箇所のＬを大きめにとり、検出領域が長方形で、その領域が平行に並んだ形状でも実効的に光検出領域を略正方形にすることができる。
【００２７】
１−１−６．集光レンズ
本発明の光センサーは、基板を挟んでゲート電極と対向する集光レンズをさらに備えることが好ましい。集光レンズを設けることにより、広い範囲の光を効率的に有機半導体層に導くことができるようになるからである。また、集光レンズは、ソース電極とドレイン電極との間の領域に沿って形成されることが好ましい。この場合、例えば、ソース電極及びドレイン電極が櫛形の場合であっても、広い範囲の光を効率的に有機半導体層に導くことができるからである。集光レンズは、例えば、感光性樹脂を使って形成することができる。具体的には、ベース樹脂としてポリビニルフェノール、ノボラック樹脂、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート等を用い、そこに感光材料として、ジアゾナフトキノン化合物を添加して、感光性樹脂を構成する。この感光性樹脂に任意のパターンを焼付け、現像を経て、任意のパターンを得る。このパターンを加熱して、フローさせて、曲率を有するレンズ形状に整える。さらに、集光レンズを有機半導体層に位置合わせして、形成する。具体的には、マスクで、任意のパターンを有機半導体層に位置あわせして、形成するが、感光性樹脂をパターニング後に、加熱して、フローさせて、曲率を有するレンズ形状に整えて、レンズを形成する。加熱温度、加熱時間で、フローさせる度合いを制御でき、任意の形状を得ることができる。
【００２８】
１−２．第２の実施形態（トップコンタクト型）
第２の実施形態に係る光センサーは、基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、有機半導体層をこの順に重ねて備え、有機半導体層がチャネル層となるように、有機半導体層上にソース電極と、ドレイン電極とを備え、基板、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する。
【００２９】
第１の実施形態についての説明は、基本的に第２の実施形態についても当てはまる。
【００３０】
第１の実施形態では、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層の何れもがゲート絶縁膜上に形成されていたが、本実施形態では、ソース電極及びドレイン電極は、有機半導体層上に形成される。実効的な光検出領域が、ゲート絶縁膜と有機半導体層界面であるので、第１の実施形態の方が感度が高くなるが、本実施形態であっても、基本的に、本発明による効果を得ることができる。
【００３１】
１−３．第３の実施形態（トップコンタクト型）
第３の実施形態に係る光センサーは、基板上に、有機半導体層を備え、有機半導体層上に、ソース電極と、ドレイン電極とを備え、有機半導体層がチャネル層となるように、有機半導体層上であってソース電極とドレイン電極との間に、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とをこの順に重ねて備え、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する。
【００３２】
第１の実施形態についての説明は、基本的に第３の実施形態についても当てはまる。
【００３３】
第１及び第２の実施形態では、基板とゲート電極が有機半導体層に対して、同じ側に位置していた。従って、ゲート電極側から光を入射させるためには、基板には透光性を有するものを用いる必要があった。本実施形態では、基板とゲート電極は、有機半導体層を挟んで対向するように配置されている。従って、光は、ゲート電極側から有機半導体層に入射する際に基板を通過しない。そのため、本実施形態では、基板は透光性を有する必要がない。従って、本実施形態では、基板には、シリコン基板なども用いることができる。また、光は基板を通過しないので、基板表面での反射及び基板内での吸収を避けることができ、第１及び第２の実施形態よりも感度の高い光センサーを得ることができる。
【００３４】
１−４．第４の実施形態（ボトムコンタクト型）
第４の実施形態に係る光センサーは、基板上に、ソース電極と、ドレイン電極とを備え、基板上であって、ソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層を備え、有機半導体層がチャネル層となるように、有機半導体層上であってソース電極とドレイン電極との間に、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とをこの順に重ねて備え、ゲート電極及びゲート絶縁膜が透光性を有する。
第１の実施形態についての説明は、基本的に第４の実施形態についても当てはまる。
【００３５】
２．光センサーアレイ
２−１．構造
本発明の光センサーアレイは、複数の上記記載の光センサーが、複数の行及び列からなる二次元マトリックス状に配置され、行方向にそれぞれ隣接する２つの光センサーは、そのゲート電極が互いに電気的に接続され、行方向にそれぞれ隣接する２つの光センサーの一方の光センサーのソース電極は、他方の光センサーのドレイン電極であり、列方向にそれぞれ隣接する２つの光センサーは、そのソース電極及びドレイン電極がそれぞれ互いに電気的に接続される。
【００３６】
列方向に実質的に平行に複数のソース電極とドレイン電極が交互に並ぶ。また、行方向に実質的に平行に複数のゲート電極が並ぶ。
【００３７】
２−２．光センサーアレイの駆動方法
本発明の光センサーアレイの駆動方法は、上記記載の光センサーアレイにおいて、ソース電極、ドレイン電極に電位を与え、これらの電極間に電位差を生じさせ、これらの電極に接続される複数個の光センサーを選択し、選択された複数個の光センサーの個々に順次ゲート電圧を印加し、その光センサーを選択し、その光センサーのドレイン電極に流れる電流を検出する。
【００３８】
このとき、選択する光センサーには、ＯＮ／ＯＦＦ電流比（又はＯＮ／ＯＦＦ電流の絶対値の差）が大きくなるようなゲート電圧を加え、選択しない光センサーには、ＯＮ／ＯＦＦ電流比（又はＯＮ／ＯＦＦ電流の絶対値の差）が小さくなるようなゲート電圧を加える。これにより、選択した光センサーにのみ光を検出させることができる。
【実施例１】
【００３９】
１．光センサーの構造
図１は、実施例１に係る光センサーの構造を示す断面図である。本実施例の光センサーは、基板６上に、ゲート電極１と、ゲート絶縁膜５とをこの順に重ねて備え、ゲート絶縁膜５上に、ソース電極３と、ドレイン電極４とを備え、ゲート絶縁膜５上であってソース電極３とドレイン電極４との間に、チャネル層となる有機半導体層２を備える。また、基板６、ゲート電極１及びゲート絶縁膜５は、透光性を有する。ゲート電極１は、有機半導体層２に電界を加えるように配置されている。また、ゲート絶縁膜は、有機半導体層２とゲート電極１との間に形成されている。
【００４０】
各構成要素の詳細は、以下の通りである。
（ａ）基板６：ガラス
（ｂ）ゲート電極１：ＩＴＯ、膜厚＝１５０ｎｍ、
チャネル長（＝距離Ｌ）＝１０μｍ
チャネル幅＝１０μｍ
（ｃ）ゲート絶縁膜５：ポリビニルフェノール、膜厚１００ｎｍ、
（ｄ）ソース電極３：下層＝チタン５０ｎｍ、上層＝金２００ｎｍ
（ｅ）ドレイン電極４：下層＝チタン５０ｎｍ、上層＝金２００ｎｍ
（ｆ）有機半導体層２：ペンタセン、膜厚（Ｔ）＝１００ｎｍ
ソース電極３とドレイン電極４との距離Ｌ（チャネル長）は１０μｍとする。ソース電極３とドレイン電極４のそれぞれの幅（チャネル幅）は１０μｍとする。チャネル幅は、図１では、紙面に垂直な方向のそれぞれの電極の長さである。ソース電極３及びドレイン電極４は、その下層をチタンにすることにより、下地との高い密着性を確保している。
【００４１】
２．光センサーの製造方法
以下、実施例１の光センサーの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、ベースとなるガラス基板６の上に、スパッタ法により厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、ＩＴＯ膜のエッチングを行う。エッチングは、濃塩酸、濃硝酸、水＝１０：１：１０の水溶液に３５℃で、１０分間浸漬することより行う。エッチング後に、ＩＴＯ膜を水洗して、ＩＴＯからなるゲート電極１を得る。
【００４３】
次に、スピンコート法を用いて、ポリビニルフェノールからなるゲート絶縁膜５を厚さ１００ｎｍでゲート電極１上に形成する。
【００４４】
次に、得られた基板上に、厚さ５０ｎｍのチタン膜及び厚さ２００ｎｍの金膜を形成し、リフトオフ法でソース電極３及びドレイン電極４を形成する。
【００４５】
次に、基板を室温に保ち、真空度１０-4Ｐａで、ペンタセンを蒸着レート１ｎｍ／分で蒸着し、厚さ１００ｎｍの有機半導体層２を得て、本実施例の光センサーの製造を完了する。
【００４６】
３．光センサーの動作
３−１．ドレイン電圧とドレイン電流との関係
本実施例の光センサーについて、ドレイン電圧とドレイン電流との関係を調べた。図８は、ドレイン電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。
【００４７】
光を照射していない場合、ゲート電極１に印加するゲート電圧Ｖｇを０Ｖから−２０Ｖまで変化させたときのドレイン電流（Ｉｄ）を、図８（ａ）に示す。ゲート電圧に依存して、ドレイン電流が徐々に大きくなって、ゲート電圧（Ｖｇ）−２０Ｖで１０μＡのドレイン電流が観測される。
【００４８】
この光センサーを１ｍＷ／ｃｍ２のエネルギーの白色光で照射したときの特性を図８（ｂ）に示す。このとき、光はゲート電極側から照射する。ゲート電圧に依存して、ドレイン電流が徐々に大きくなって、ゲート電圧（Ｖｇ）−２０Ｖで１５０μＡのドレイン電流が観測される。
【００４９】
３−２．ゲート電圧とドレイン電流との関係
本実施例の光センサーについて、ゲート電圧とドレイン電流との関係を調べた。図９は、ゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。図９（ａ）は、ゲート電極１側から光を照射したとき特性を示し、図９（ｂ）は、有機半導体層２側から光を照射したとき特性を示す。
【００５０】
まず、図９（ａ）と図９（ｂ）を比較すると、明らかに、ゲート電極１側から光を照射したときの方が、光照射があるときとないときのドレイン電流の差が大きいことが分かる。この理由は、以下のように説明される。光がゲート電極１側から入射すると、入射した光は有機半導体層２に到達し、そこで吸収され、一対のキャリアを発生させる。このとき、キャリアは、有機半導体層２内であって、ゲート電極１に近い場所で発生する。この状態で、ゲート電極１の電位を変化させて、有機半導体層２に電界を加えると、発生したキャリアの一方がゲート電極１側に集まり、チャネルが容易に形成される。一方、光が有機半導体層２側から入射すると、キャリアは、有機半導体層２内であって、ゲート電極１から離れた位置で発生する。このため、ゲート電極１の電位を変化させて、有機半導体層２に電界を加えても、発生したキャリアを集めることが困難であり、その結果、チャネルが効果的に形成されない。以上の理由により、ゲート電極１側から光を照射したときの方が、光照射時のドレイン電流が大きくなったと考えられる。
【００５１】
また、図９（ａ）を見ると、ゲート電圧を＋１Ｖ付近に設定することにより、光照射があるときとないときのドレイン電流の比（ＯＮ／ＯＦＦ電流比）が大きくなることが分かる。このとき、本実施例の光センサーは、感度が最良になる。また、ゲート電圧を−１０Ｖ付近に設定することにより、ＯＮ／ＯＦＦ電流比は小さくなるものの、光照射があるときとないときのドレイン電流の絶対値の差（ＯＮ／ＯＦＦ電流差）が大きくなる。具体的には、ゲート電圧−１０Ｖで光照射がないときにはドレイン電流が２μＡであったのが、光を照射することで、５０μＡに増大する。この程度の差異があれば、光センサーからの出力を増幅することなく、マイコンなどで直接処理することが可能になる。従って、外部増幅回路が不要になり、回路設計の自由度が高くなることが分かる。また、ゲート電圧を＋３Ｖ付近に設定することにより、ＯＮ／ＯＦＦ電流比及びＯＮ／ＯＦＦ電流差の何れも小さくすることができ、光センサーを不活性にすることができる。この性質を利用すると、光センサーアレイを容易に構成することができる。
【００５２】
なお、この光センサーは、照射する光強度に依存して、ドレイン電流が変化するために、光強度の検出も可能となる。
【実施例２】
【００５３】
図２は、実施例２に係る光センサーの構造を示す断面図である。本実施例の光センサーは、基板６上に、ゲート電極１と、ゲート絶縁膜５と、有機半導体層２をこの順に重ねて備え、有機半導体層２がチャネル層となるように、有機半導体層２上にソース電極３と、ドレイン電極４とを備える。また、基板６、ゲート電極１及びゲート絶縁膜５が透光性を有する。本実施例の光センサーでは、光は通常、基板６側から入射する。本実施例の光センサーの各構成要素の材料、膜厚及び製法などは、実施例１と基本的に共通する。但し、製法については、有機半導体層２を形成する工程と、ソース電極３及びドレイン電極４を形成する工程の順序を入れ替える。
【００５４】
また、本実施例の光センサーの動作についても基本的に実施例１と同様である。実施例１で説明した作用を考えると、ソース電極３及びドレイン電極４は、実施例１にように配置されることが好ましいが、本実施例の形態でも十分に本発明による効果が得られる。
【実施例３】
【００５５】
１．光センサーの構造
図３は、実施例３に係る光センサーの構造を示す断面図である。本実施例の光センサーは、基板６上に、有機半導体層２を備え、有機半導体層２上に、ソース電極３と、ドレイン電極４とを備え、有機半導体層２がチャネル層となるように、有機半導体層２上であってソース電極３とドレイン電極４との間に、ゲート絶縁膜５と、ゲート電極１とをこの順に重ねて備え、ゲート電極１及びゲート絶縁膜５が透光性を有する。
【００５６】
本実施例では、光は通常、ゲート電極１側、すなわち、基板６の反対側から入射する。本実施例では、光は基板６を通過しないので、基板６表面での反射及び基板６内での吸収を避けることができ、第１及び第２の実施例よりも感度の高い光センサーを得ることができる。
【００５７】
２．光センサーの製造方法
本実施例の光センサーは、以下の方法で製造することができる。
【００５８】
まず、ベースとなるガラス基板６を室温に保ち、真空度１０-4Ｐａで、ペンタセンを蒸着レート１ｎｍ／分で蒸着し、厚さ１００ｎｍの有機半導体層２を形成する。
【００５９】
次に、得られた基板上に、ステンシルマスクを用いて、厚さ２００ｎｍの金膜を形成し、ソース電極３及びドレイン電極４とする。
【００６０】
次に、得られた基板上に、スピンコート法を用いて、ポリビニルフェノールからなるゲート絶縁膜５を厚さ１００ｎｍで形成する。
【００６１】
次に、得られた基板上に、スパッタ法により厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、ＩＴＯ膜のエッチングを行う。エッチングは、濃塩酸、濃硝酸、水＝１０：１：１０の水溶液に３５℃で、１０分間浸漬することより行う。エッチング後に、ＩＴＯ膜を水洗して、ＩＴＯからなるゲート電極１を得て、本実施例の光センサーの製造を完了する。
【実施例４】
【００６２】
１．光センサーの構造
図４は、実施例４に係る光センサーの構造を示す断面図である。本実施例の光センサーは、基板６上に、ソース電極３と、ドレイン電極３とを備え、基板６上であって、ソース電極３とドレイン電極４との間に有機半導体層２を備え、有機半導体層２がチャネル層となるように、有機半導体層２上であってソース電極３とドレイン電極４との間に、ゲート絶縁膜５と、ゲート電極１とをこの順に重ねて備える。また、ゲート電極１及びゲート絶縁膜５が透光性を有する
本実施例では、光は通常、ゲート電極１側、すなわち、基板６の反対側から入射する。本実施例では、光は基板６を通過しないので、基板６表面での反射及び基板６内での吸収を避けることができ、第１及び第２の実施例よりも感度の高い光センサーを得ることができる。
【００６３】
２．光センサーの製造方法
本実施例の光センサーは、以下の方法で製造することができる。
【００６４】
まず、次に、ベースとなるガラス基板６上に、厚さ５０ｎｍのチタン膜及び厚さ２００ｎｍの金膜を形成し、リフトオフ法でソース電極３及びドレイン電極４を形成する。
【００６５】
次に、得られた基板を室温に保ち、真空度１０-4Ｐａで、ペンタセンを蒸着レート１ｎｍ／分で蒸着し、厚さ１００ｎｍの有機半導体層２を形成する。
【００６６】
次に、得られた基板上に、スピンコート法を用いて、ポリビニルフェノールからなるゲート絶縁膜５を厚さ１００ｎｍで形成する。
【００６７】
次に、得られた基板上に、スパッタ法により厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、ＩＴＯ膜のエッチングを行う。エッチングは、濃塩酸、濃硝酸、水＝１０：１：１０の水溶液に３５℃で、１０分間浸漬することより行う。エッチング後に、ＩＴＯ膜を水洗して、ＩＴＯからなるゲート電極１を得て、本実施例の光センサーの製造を完了する。
【実施例５】
【００６８】
図５は、実施例５に係る光センサーの構造を示す断面図である。本実施例の光センサーは、実施例１に係る光センサーにおいて、基板６を挟んでゲート電極１と対向する集光レンズ７をさらに備える。集光レンズ７は、ポリメチルメタクリレートからなる。
【００６９】
このような集光レンズ７は、以下の方法で製造することができる。
まず、実施例１に示す光センサーに、ゲート電極１と対向するように、ポリメチルメタクリレートに架橋剤を添加した溶液を用いて、スピンコートにより、膜厚１０μｍでポリメチルメタクリレート層を形成する。次に、任意のマスクパターンを用いて、ポリメチルメタクリレート層を露光して露光部を架橋させて、未露光部を現像によって除去して、ポリメチルメタクリレートのパターンをゲート電極１に位置合せして形成する。その後、１５０℃、５分間ホットプレートで加熱することで、ポリメチルメタクリレート層をフローさせ、曲率を有する集光レンズ７を得る。このレンズ７は、ソース電極３、ドレイン電極４で遮光される光を、有機半導体層２に集光する機能を有するので、光検出効率を高めることができる。
【実施例６】
【００７０】
図７は、実施例６に係る光センサーの構造を示す。図７（ａ）は、平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。図７（ａ）においては、便宜上、ソース電極３、ドレイン電極４及び集光レンズ７のみを示している。また、ソース電極３及びドレイン電極４は、櫛型であり、他方は、一方に挟まれて配置される。また、集光レンズ７は、ソース電極３とドレイン電極４との間の領域に沿って形成される。ゲート電極３は、基板６の全面に形成している。
【００７１】
ここで、光センサーは、次のような材料を用いて形成した。
（ａ）基板６：ガラス
（ｂ）ゲート電極１：ＩＴＯ、膜厚＝１５０ｎｍ、
ゲート電極形状  １２０μｍ×１２０μｍ
チャネル長（＝距離Ｌ）＝１０μｍ
電極幅（Ｍ）＝１０μｍ
チャネル幅＝５０００μｍ
検出領域  １００μｍ×１００μｍ
（ｃ）ゲート絶縁膜５：ポリビニルフェノール、膜厚１００ｎｍ、
（ｄ）ソース電極３：下層＝チタン５０ｎｍ、上層＝金２００ｎｍ
（ｅ）ドレイン電極４：下層＝チタン５０ｎｍ、上層＝金２００ｎｍ
（ｆ）有機半導体層２：ペンタセン、膜厚（Ｔ）＝１００ｎｍ
（ｇ）集光レンズ７：ポリメチルメタクリレート
【００７２】
光を照射していない場合、ドレイン電圧（Ｖｄ）−１０Ｖ、ゲート電圧（Ｖｇ）−１０Ｖで２ｍＡのドレイン電流が観測される。０．１ｍＷ／ｃｍ２のエネルギーの白色光で照射したとき、同じドレイン電圧、ゲート電圧で、１０ｍＡのドレイン電流が観測される。
【００７３】
本実施例によると、ソース電極３とドレイン電極４との間隔を短くしつつ、かつ、ソース電極３とドレイン電極４との間の領域の面積を大きくすることができる。従って、本実施例によると、出力電流の大きい光センサーを得ることができる。
【実施例７】
【００７４】
実施例７に係る光センサーは、その構造が実施例１に係るものと同様である。但し、有機半導体層２は、実施例１とは異なる材料を用いて形成される。
（ｆ）有機半導体層２：フレーレン（Ｃ60）、膜厚（Ｔ）＝１００ｎｍ
（ｇ）集光レンズなし
【００７５】
有機半導体層２は、基板を室温に保ち、真空度１０-4Ｐａで、フレーレン（Ｃ60）を蒸着レート０．５  ｎｍ／分で蒸着した。有機半導体層の結晶状態は、針状結晶であった。
【００７６】
このような構造の光センサーの各電極に所定の電位を与えることにより、トランジスタとしてのオンオフ動作をさせる。
【００７７】
この光センサーの特性を、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００７８】
光を照射していない場合、ゲート電極１に印加するゲート電圧Ｖｇを０Ｖから２０Ｖまで変化させたときのドレイン電流（Ｉｄ）を、図１０（ａ）に示す。ゲート電圧に依存して、ドレイン電流が徐々に大きくなって、ゲート電圧（Ｖｇ）２０Ｖで４μＡのドレイン電流が観測される。
【００７９】
この光センサーを、１  ｍＷ／ｃｍ２のエネルギーの白色光で照射したときの特性を図７（ｂ）に示す。このとき、光はゲート電極側から照射する。ゲート電圧に依存して、ドレイン電流が徐々に大きくなって、ゲート電圧（Ｖｇ）２０Ｖで６０μＡのドレイン電流が観測される。また、図１１にこの光センサーのドレイン電流のゲート電圧依存性を示す。ドレイン電圧を１０Ｖに固定して、ゲート電圧を変化させたとき、光照射の有無で、特性に違いが出てくる。この特性を光センサーに使う。具体的には、ゲート電圧１０Ｖで光未照射時にはドレイン電流が１μＡであったのが、光を照射することで、２０μＡに増大する。この特性を利用して光の有無を検出することができる。また、この光センサーは、照射する光強度に依存して、ドレイン電流が変化するために、光強度の検出も可能となる。
その他、実施例１についての説明は、基本的に本実施例についても当てはまる。ただし、有機半導体とゲート絶縁膜界面に蓄積されるキャリアは電子で、この電子がキャリアとして機能する。このため、ゲート電極１に加える電圧が実施例１と実施例７とでは逆になっている。
【実施例８】
【００８０】
１．光センサーアレイの構造
図１に示した、この発明の光センサーをスイッチング素子及び光検出素子として用いた光センサーアレイについて説明する。図１２は、実施例８に係る光センサーアレイの構造を示す平面図である。
【００８１】
図１２に示すように、実施例８に係る光センサーアレイは、複数の上記記載の光センサー２１が、複数の行及び列からなる二次元マトリックス状に配置され、行方向にそれぞれ隣接する２つの光センサー２１は、そのゲート電極１１が互いに電気的に接続され、行方向にそれぞれ隣接する２つの光センサーの一方の光センサーのソース電極は、他方の光センサーのドレイン電極であり、列方向にそれぞれ隣接する２つの光センサー２１は、そのソース電極及びドレイン電極１１がそれぞれ互いに電気的に接続される。
【００８２】
この光センサーアレイの各要素の構成は、以下の通りである。
（ａ）基板６：ガラス
（ｂ）ゲート電極１１：ＩＴＯ、膜厚＝１５０ｎｍ、
チャネル長（＝距離Ｌ）＝５μｍ
チャネル幅＝５μｍ
（ｃ）ゲート絶縁膜５：ポリビニルフェノール、膜厚１００ｎｍ、
（ｄ）ソース電極１０：下層＝チタン５０ｎｍ、上層＝金２００ｎｍ
（ｅ）ドレイン電極１０：下層チタン５０ｎｍ、上層＝金２００ｎｍ
（ｆ）有機半導体層２：ペンタセン、膜厚（Ｔ）＝１００ｎｍ
【００８３】
２．光センサーアレイの製造方法
以下、本実施例の光センサーアレイの製造方法について説明する。ベース基板となるガラス基板６の上に、図１２に示すように、ストライプ上のＩＴＯのゲート電極１１を形成する。ゲート電極１１の幅５μｍ、ゲート電極間隔５μｍとする。
【００８４】
次に、ゲート絶縁膜５としてポリビニルフェノールをスピンコート法で、ゲート電極１１上に形成する。
【００８５】
さらに、ゲート絶縁膜５の上に、リフトオフ法でソース電極及びドレイン電極１０を形成する。図１０に示すように、ソース電極及びドレイン電極１０をゲート電極１１に直交するようにストライプ状に形成する。ソース電極及びドレイン電極の幅５μｍ、ソース電極及びドレイン電極間隔５μｍとする。
次に、有機半導体層２を、全面に蒸着により形成する。
【００８６】
３．光センサーアレイの駆動方法
それでは、この光センサーアレイの駆動方法について、図１３を用いて説明する。図１３に示すように、光センサーアレイの端に列デコーダ及び行デコーダを設ける。これらのデコーダを用いて、各光センサーの選択及び、光検出を行なう。より具体的には、列デコーダから信号線１０ａにＬｏｗ、１０ｂ、１０ｃ・・・・をＨｉｇｈにする。１０ａにつながる光センサーの電極がソース電極になり、１０ｂにつながる光センサーの電極がドレイン電極になる。そして、行デコーダで、１１ａをＨｉｇｈにして、そのとき、１０ｂに流れるドレイン電流を検出する。次に１１ｂをＨｉｇｈにして、１０ｂに流れるドレイン電流を検出する。といった具合に、行デコーダを順次走査して、選択された個々の光センサーの信号検出を行なう。次に、列デコーダから信号線１０ａ、１０ｂにＬｏｗ、１０ｃ、１０ｄ・・・・をＨｉｇｈにする。１０ｂにつながる光センサーの電極がソース電極になり、１０ｃにつながる光センサーの電極がドレイン電極になる。そして、行デコーダで、１１ａをＨｉｇｈにして、そのとき、１０ｃに流れるドレイン電流を検出する。という検出方法で、光センサーアレイの列デコーダ及び行デコーダを走査することで、光センサーアレイ上の光を検出できる。
【００８７】
各センサーにＲＧＢのフィルタを設けることで、カラーの情報を検出できるカラー光センサーアレイにもなる。
【００８８】
この光センサーアレイの最大の特徴は、一つの光センサーの占有面積を４Ｆ2（Ｆは最小加工寸法）にできることである。最小加工寸法が、５μｍであれば、一つの光センサーの占有面積は１００μｍ2となる。例えば、１ｃｍ2の面積で、１００万個のセンサーを集積することが可能となる。
【００８９】
４．Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ電圧についての考察
このセンサーアレイに用いる光センサーの特性で重要になるのが、閾値である。具体的に、ｐチャネル型光センサー（蓄積層に正孔が蓄積するタイプ）を例にして説明する。図１２にセンサーアレイに用いる光センサーの特性を示す。縦軸にドレイン電流の平方根をとり、ゲート電圧に対して、プロットする。ドレイン電流の立ち上がりを閾値電圧と定義する。光照射がないときの閾値電圧は−６Ｖである。一方、１ｍＷ／ｃｍ2のエネルギーの白色光で照射したときの特性を光センサーの閾値電圧は、−２Ｖになる。
【００９０】
このセンサーアレイは、ゲート電圧のＨｉｇｈを−５Ｖ、Ｌｏｗを０Ｖにして動作させることができる。
まず、ゲート電圧を０Ｖとしたセンサーの動作について検討する。図１２から明らかなように、ゲート電圧を０Ｖにすると、光照射のある・なしに関わらず、ドレイン電流は、検出されない。このため、ゲート電圧を０Ｖとしたセンサーは不活性となる。
次に、ゲート電圧を−５Ｖとしたセンサーの動作について検討する。図１２から明らかなように、ゲート電圧を−５Ｖにすると、光照射がないときは、ドレイン電流が検出されない。一方、光照射があるときは、トランジスタがＯＮになり、ドレイン電流が検出される。すなわち、ゲート電圧を−５Ｖにすると、光照射のある・なしによって、トランジスタがＯＮ・ＯＦＦする。
【００９１】
このように、検出対象のセンサーに対して、光照射があるときにのみトランジスタがＯＮとなるようなゲート電圧を加えることにより、容易に光の有無を検出することができる。これは、光照射によって、トランジスタの閾値が変化する性質を利用したものである。また、その他のセンサーには、光照射のある・なしに関わらずトランジスタがＯＦＦとなるようなゲート電圧を加えることにより、そのセンサーを不活性にすることができる。このように、本発明の光センサーを用いると、容易に、特定のセンサーのみに光の有無を検出させることができる。
【００９２】
なお、ゲート電圧を変えることにより、光照射があるときとないときのドレイン電流の比（又はドレイン電流の絶対値の差）が変化する性質を利用して、特定のセンサーのみに光の有無を検出させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施例１に係る光センサーの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係る光センサーの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係る光センサーの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例４に係る光センサーの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例５に係る光センサーの構造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る光センサーのソース電極及びドレイン電極の構造を示す平面図である。
【図７】本発明の実施例６に係る光センサーの構造を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は、断面図である。
【図８】本発明の実施例１に係る光センサーについて、ドレイン電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。（ａ）は光照射なしのときの特性を示し、（ｂ）は、光照射ありのときの特性を示す。
【図９】本発明の実施例１に係る光センサーについて、ゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。（ａ）はゲート電極側から光照射をしたときの特性を示し、（ｂ）は、有機半導体層側から光照射をしたときの特性を示す。
【図１０】本発明の実施例７に係る光センサーについて、ドレイン電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。（ａ）は光照射なしのときの特性を示し、（ｂ）は、光照射ありのときの特性を示す。
【図１１】本発明の実施例７に係る光センサーについて、ゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例８に係る光センサーアレイの構造を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施例８に係る光センサーアレイの動作の説明図である。
【図１４】本発明の実施例８に係る、ゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９４】
１  ゲート電極
２  有機半導体層
３  ソース電極
４  ドレイン電極
５  ゲート絶縁膜
６  基板
７  集光レンズ
８  蓄積層
１０  ソース電極及びドレイン電極
１１  ゲート電極
２１  光センサー
【図１】
2005302888.tif 000003
【図２】
2005302888.tif 000004
【図３】
2005302888.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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