[發(fā)明專利]光電轉(zhuǎn)換元件、成像裝置及光學傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380041105.5
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN104508838B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 宇高融;村田昌樹;森本類;榎修
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;H01L27/146
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

提供了有機光電轉(zhuǎn)換元件、成像裝置及光學傳感器，有機光電轉(zhuǎn)換元件能夠通過使用單個元件結(jié)構檢測多個波長區(qū)域。包括光譜敏感度不同的至少兩種有機半導體材料的有機光電轉(zhuǎn)換部被設置在第一電極和第二電極之間并被用作光電轉(zhuǎn)換元件。光電轉(zhuǎn)換元件的波長敏感度特性根據(jù)施加在第一電極和第二電極之間的電壓(偏置電壓)而改變。光電轉(zhuǎn)換元件被安裝在成像裝置或光學傳感器上。

技術領域

本技術涉及光電轉(zhuǎn)換元件、以及包括光電轉(zhuǎn)換元件的成像裝置和光學傳感器。更具體地，本技術涉及有機光電轉(zhuǎn)換元件、以及使用有機光電轉(zhuǎn)換材料的成像裝置和光學傳感器。

背景技術

傳統(tǒng)上，電荷耦合器件(CCD)和互補金屬氧化物半導體(CMOS)結(jié)構的半導體元件主要用作成像元件(圖像傳感器)。此外，近幾年，提出使用其光電轉(zhuǎn)換層由有機半導體材料形成的有機光電轉(zhuǎn)換元件的成像元件(例如，參見專利文獻1至5)。有機光電轉(zhuǎn)換元件相比于傳統(tǒng)的無機半導體元件具有不需要濾彩色片并且能夠簡單化結(jié)構和制造過程的特性。

具體地，專利文獻1公開了具有一種結(jié)構的彩色傳感器，在該結(jié)構中，第一有機染料層和第二有機染料層設置在第一導電材料和第二導電材料之間，并且第三導電材料設置在這些有機染料層之間。專利文獻2至4公開了具有一種結(jié)構的成像元件，在該結(jié)構中，層壓由在對應于R(紅色)、G(綠色)、或(藍色)的波長處具有吸收峰值的有機光電材料形成的兩種或三種類型的光接收部分。

在專利文獻2至4中描述的成像元件的每個均設置有針對每個光接收部分的一對電極。另一方面，專利文獻5公開了具有一種結(jié)構的光電轉(zhuǎn)換元件，在該結(jié)構中，在一對電極之間層壓具有不同吸收光譜的多個有機光電轉(zhuǎn)換膜。在專利文獻5中描述的成像元件通過改變施加在一對電極之間的電壓控制從中提取電荷的范圍并切換待檢測的波長區(qū)域。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：JP63-300576A

專利文獻2：JP2003-234460A

專利文獻3：JP2003-332551A

專利文獻4:JP 2005-303266A

專利文獻5:JP 2008-227092A

發(fā)明內(nèi)容

由本發(fā)明待要解決的問題

然而，上述傳統(tǒng)有機光電轉(zhuǎn)換元件具有下述問題。首先，具有層壓單色傳感器結(jié)構的有機光電轉(zhuǎn)換元件，諸如描述在專利文獻1至4中的元件，不得不針對待檢測目標的每種波長設置有模塊(光接收部分)，使得存在結(jié)構復雜并且制造周期時間長的問題。為了通過使用具有這類結(jié)構的有機光電轉(zhuǎn)換元件檢測多個波長區(qū)域和寬范圍的波長區(qū)域，必須形成具有不同光吸收峰值的多個有機光電轉(zhuǎn)換層并且形成電極，其數(shù)量是有機光電轉(zhuǎn)換層的兩倍。

另一方面，當采用類似于描述在專利文獻5中的元件結(jié)構的結(jié)構時，可能降低電極的數(shù)量。然而，當采用成像元件時，不可能在看得見的范圍中期望顏色變化。具體地，設計描述在專利文獻5中的元件，例如，使得第一光電轉(zhuǎn)換膜在人類的明視覺中具有類似于光譜敏感度特性吸收光譜的吸收光譜，并且第二光電轉(zhuǎn)換膜在看得見的區(qū)域和紅外線區(qū)域的范圍內(nèi)在紅外線區(qū)域中具有吸收光譜的吸收峰值波長。此外，描述在專利文獻5中的成像元件具有光電轉(zhuǎn)換層較厚的結(jié)構，使得存在電場強度較弱的問題。

因此，本公開的主要目標是提供能夠通過單個元件結(jié)構檢測多個波長區(qū)域的有機光電轉(zhuǎn)換元件、成像裝置、以及光學傳感器。

解決問題的技術方案

根據(jù)本公開的光電轉(zhuǎn)換元件包括第一電極、第二電極、以及設置在第一和第二電極之間并且包括具有不同波長敏感度的兩種以上類型的有機半導體材料的有機光電轉(zhuǎn)換部。光電轉(zhuǎn)換元件的波長敏感度特性根據(jù)施加在第一電極和第二電極之間的電壓改變。