專利名稱：偏振有機光電轉換器件及其制造方法、偏振光學器件、成像裝置以及電子設備的制作方法
技術領域：
本公開涉及偏振有機光電轉換器件、用于制造偏振有機光電轉換器件的方法、偏振光學器件、成像裝置和電子設備。本公開涉及例如利用有機光電轉換層適用于偏振有機成像裝置的偏振有機光電轉換器件、用于制造這種偏振有機光電轉換器件的方法、利用這種偏振有機光電轉換器件的偏振光學器件以及利用這種偏振有機光電轉換器件或偏振光學器件的成像裝置或各種電子設備。
背景技術：
—直以來，已知的利用有機光電轉換層的偏振有機光電轉換器件是具有形成在經摩擦處理(rubbing treatment)的取向膜上并且由酞菁分子組成的薄膜的半導體器件(參 見 JP-A-2001-102660)。
發明內容
然而，現有技術中的上述偏振有機光電轉換器件被構造成，由酞菁分子組成、作為有機光電轉換層的薄膜形成在經摩擦處理的取向膜上，因而具有低取向固定力和低偏振性質。因此，這種偏振有機光電轉換器件對偏振光具有低敏感性。因而，需要提供一種對偏振光具有高敏感性的偏振有機光電轉換器件，以及用于制造這種器件的方法。此外，需要提供一種對偏振光具有高敏感性、可以接受兩個方向的偏振光并且對這種光進行光電轉換的偏振光學器件。進ー步，需要提供ー種利用上述優異的偏振光電轉換器件或偏振光學器件具有高性能的成像裝置和電子設備。本發明的一個實施方式涉及ー種偏振有機光電轉換器件,所述偏振有機光電轉換器件具有如下結構，在該結構中，有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第二電極至少ー個是透明的，其中所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得。本發明的另ー個實施方式涉及用于制造偏振有機光電轉換器件的方法，該方法包括形成如下結構，在該結構中，通過使其至少一部分預先在面內單軸取向而獲得的有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第二電極至少ー個是透明的。本發明的另ー實施方式涉及偏振光學器件，其包括至少兩個被配置成其取向軸彼此交叉的偏振有機光電轉換器件，其中所述偏振有機光電轉換器件中的姆ー個都具有如下結構，該結構中，有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第ニ電極都是透明的，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得。
本發明的另ー實施方式涉及成像裝置，其包含偏振有機光電轉換器件，其中，所述偏振有機光電轉換器件具有如下結構，該結構中，有機光電轉換層被夾在其中至少ー個是透明的第一電極和第二電極之間，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得。本發明的另ー實施方式涉及成像裝置，其包含偏振光學器件，所述偏振光學器件具有至少兩個被配置成其取向軸彼此交叉的偏振有機光電轉換器件，其中所述偏振有機光電轉換器件中的每ー個都具有如下結構，該結構中，有機光電轉換層被夾在二者都是透明的第一電極和第二電極之間，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得。 本發明的另ー實施方式涉及電子設備，其包含偏振有機光電轉換器件，其中，所述偏振有機光電轉換器件具有如下結構，該結構中，有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第二電極至少ー個是透明的，并且所述有機光電轉換層是使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得的。本發明的另ー實施方式涉及電子設備，其包含偏振光學裝置，所述偏振光學裝置具有至少兩個被配置成其取向軸彼此交叉的偏振有機光電轉換器件，其中所述偏振有機光電轉換器件中的姆ー個都具有如下結構，該結構中，有機光電轉換層被夾在二者都是透明的第一電極和第二電極之間，并且所述有機光電轉換層是使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得的。有機光電轉換層是通過預先單軸取向獲得的，優選使該層的至少大部分、更優選使該層的全部預先單軸取向獲得的。有機光電轉換層例如通過至少一種下述方法進行單軸取向獲得，所述方法選自由摩擦(rubbing)、摩擦轉印、光取向、無機蒸鍍取向、單軸拉伸延イ申、單軸摩擦延伸和剪切組成的組。有機光電轉換層可由各種光電轉換材料中的任意ー種構成，所述材料根據需要進行選擇。有機光電轉換層包含例如液晶染料和/或二色性染料。作為液晶染料或二色性染料，可以使用已知染料，并且根據需要對其進行選擇。第一電極和第二電極的材料根據需要進行選擇，但是，第一電極和第二電極中的至少ー個，例如配置在光接收表面側的電極，由對可見光透明的透明導電性金屬氧化物制成。第一電極和第二電極中的至少ー個，例如配置在光接收表面側的電極，可由石墨烯(graphene)制成。石墨烯在可見光區域的透過率高達例如80%至90%,但這根據所使用的石墨烯的層數變化。因此，入射在有機光電轉換層上并且穿透由石墨烯制成的電極的光量可以增加。此外，石墨烯可以通過化學氣相沉積(CVD)方法容易地生長，因此在形成石墨烯膜時不可能發生對有機光電轉換層的損害。有機光電轉換層可以通過如下形成將有機光電轉換材料溶解在溶劑中得到有機溶液，在所述有機溶液的溫度被設定為位于比所述有機溶液的溶解曲線更高溫度側的第一溫度、并且所述有機溶液的周圍環境的蒸汽壓被設定為在該第一溫度下的飽和蒸汽壓的情況下，向第一電極或第二電極(其每ー個的ー個主表面上具有溶液儲備區域和與溶液儲備區域連結并且寬度比溶液儲備區域要窄的溶液縮小區域)的溶液儲備區域和溶液縮小區域，供應所述有機溶液；然后將所述有機溶液的溫度從第一溫度降低至介于所述有機溶液的溶解曲線和過飽和曲線之間的第二溫度。或者，有機光電轉換層可以通過如下形成將有機光電轉換材料溶解在溶劑中得到有機溶液，在所述有機溶液的溫度被設定為介于所述有機溶液的溶解曲線和所述有機溶液的過飽和曲線之間的第三溫度、并且所述有機溶液的周圍環境的蒸汽壓被設定為在該第三溫度下的飽和蒸汽壓的情況下，向第一電極或第二電極(其每ー個的ー個主表面上具有溶液儲備區域和與溶液儲備區域連結并且寬度比溶液儲備區域要窄的溶液縮小區域)的溶液儲備區域和溶液縮小區域，供應所述有機溶液；然后降低所述蒸汽壓。此外，有機光電轉換層可以是通過如下獲得的形成由光電轉換材料和粘結劑的混合物構成的有機光電轉換層形成膜，然后通過至少一種下述方法使該有機光電轉換層形成膜單向取向，所述方法選自由單軸拉伸延伸、單軸摩擦延伸和剪切組成的組。偏振光學器件通常配置有兩個有機光電轉換器件，這兩個有機光電轉換器件被配置成其取向軸彼此正交。偏振有機光電轉換器件可被用作例如偏振有機成像裝置、測距器件等。偏振有機光電轉換器件或偏振光學器件可以用在各種利用偏振光的電子設備中。這種電子設備的具體實例包括，利用由偏振有機光電轉換器件構成的偏振有機成像裝置的三維相機。根據本發明的各實施方式，偏振有機光電轉換器件和偏振光學器件由于有機光電 光學器件都對偏振光具有高敏感性。根據本發明的各實施方式，可以獲得對偏振光具有高敏感性的偏振有機光電轉換器件和偏振光學器件。具體地，根據這種偏振光學器件，接收兩個方向的偏振光，并且可以對該光進行光電轉換。此外，通過利用這種偏振有機光電轉換器件或偏振光學器件，可以實現高性能成像裝置或電子設備。
圖IA是表根據第一實施方式的偏振有機光電轉換器件的透視圖，圖IB是表該偏振有機光電轉換器件的單軸取向有機光電轉換層的平面圖。圖2是表在根據第一實施方式的偏振有機光電轉換器件上入射與有機光電轉換層取向軸平行的偏振光方式的不意圖。圖3是表在根據第一實施方式的偏振有機光電轉換器件上入射與有機光電轉換層的取向軸正交的偏振光方式的不意圖。圖4是表在根據第一實施方式的偏振有機光電轉換器件上入射與有機光電轉換層的取向軸平行和正交的偏振光時獲得的光電流測量結果的曲線圖。圖5是表示用在根據第二實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法中的成膜裝置的示意圖。圖6是闡述根據第二實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法的示意圖。圖7是表示用在根據第二實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法中的有機溶液的溶解曲線和過飽和曲線的曲線圖。圖8是表示用在根據第二實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法中的成膜裝置的示意圖。圖9是用于闡述根據第二實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法的示意圖。圖10是用于闡述根據第二實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法的示意圖。圖11是用于闡述根據第二實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法的示意圖。圖12是表示根據第四實施方式的偏振有機光電轉換器件的截面圖。圖13是闡述根據第四實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法的透視圖。圖14是闡述根據第四實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法的透視圖。圖15是闡述根據第四實施方式的偏振有機光電轉換器件的制造方法的透視圖。圖16是表示根據第五實施方式的偏振光學器件的透視圖。圖17A和17B是表不根據第五實施方式的兩個偏振有機光電轉換器件構成的偏 振光學器件的透視圖。圖18是表示根據第五實施方式的另ー偏振光學器件的透視圖。詳細描述此后，將描述本公開的各個實施方式(此后被稱為實施方式)。描述以如下順序進行。I.第一實施方式(偏振有機光電轉換器件及其制造方法)2.第二實施方式(偏振有機光電轉換器件及其制造方法)3.第三實施方式(偏振有機光電轉換器件及其制造方法)4.第四實施方式(偏振有機光電轉換器件及其制造方法)5.第五實施方式(偏振光學器件及其制造方法)<第一實施方式>[偏振有機光電轉換器件]圖IA表不根據第一實施方式的偏振有機光電轉換器件。如圖IA所示，根據這個實施方式的偏振有機光電轉換器件具有如下結構，該結構中，由有機光電轉換材料構成的有機光電轉換層13夾在第一電極11和第二電極12之間。有機光電轉換層13通過使其至少一部分預先在面內以特定方向單軸取向獲得。例如，如圖IB所不,有機光電轉換層13通過使其全體以同一方向單軸取向獲得。在第一電極11和第ニ電極12中，至少配置在光接收面側上的一個電極對要進行光電轉換的光(例如可見光)是透明的，另ー個對要進行光電轉換的光可以是或可以不是透明的。例如，第一電極11和第二電極12的之一被用作接地電極,另ー個被用作偏壓電極(biasing electrode)。第一電極11和第二電極12可以根據需要形成在基板上。當在第一電極11和第二電極12中配置在光接收面側上的至少ー個形成在基板上時，使用對要進行光電轉換的光透明的基板作為基板。在偏振有機光電轉換器件中，例如在第二電極12側的表面作為光接收表面時,入射光穿透第二電極12，或者在第二電極12形成在基板上時，光穿透基板和第二電極12并且入射在有機光電轉換層13上。在第一電極11或第二電極12被構造成對例如可見光透明時，作為其材料，可以單獨地使用諸如錫摻雜的氧化銦(ITO)、銦摻雜的氧化鋅(IZO)、銦鎵摻雜的氧化鋅(IGZO)、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)或ニ氧化鈦(TiO2)等的透明導電金屬氧化物或者可以使用兩種類型或更多種類型的這些透明導電金屬氧化物的混合物，或者可以使用諸如石墨烯等的碳材料。在石墨烯被用作第一電極11或第二電極12的材料時，該電極可由ー層、兩層或更多層的石墨烯形成。然而，石墨烯每增加一層對可見光的透過率下降2.3%，因此石墨烯的層數根據為形成透明的第一電極11和第二電極12所必需的透過率適當確定。通過使用石墨烯作為第一電極11或第二電極12的材料，第一電極11或第二電極12對可見光的透過率與使用透明導電金屬氧化物(諸如ITO)作為第一電極11或第二電極12材料的情況相比大幅増加。此外，因為石墨烯可以容易地通過CVD方法形成，所以在形成第一電極11或第二電極12時不必使用濺射法、真空蒸鍍法等，因而可以避免在形成第一電極11或第二電極12時對有機光電轉換層13的損害的發生。此外，石墨烯具有優異的氣體阻隔性質，因而可以防止氧氣等擴散通過第一電極11或第二電極12進入有機光電轉換層13。結果，可以防止有機光電轉換層的性質劣化。以這種方式，可以實現具有優異偏振性質、光電轉換性質、電性質和可靠性的高性能、長壽命的偏振有機光電轉換器件。此外，在使用環境友好的碳材料石墨烯作為第一電極11或第二電極12的材料的情況下，因為并不使用含有稀有金屬的材料諸(如IT0)，所以可以防止地球資源的消耗，從而從環境觀點來看優選使用石墨烯。在第ー電極11或第二電極12不必形成為透明的情況下，作為其材料，具體地，可以使用諸如銅(Cu)、鈦(Ti)和鋁(Al)的各種金屬中的任意一種或其合金等。第一電極11和第二電極12各自的厚度可以根據需要進行選擇，對其并無特別限定。
當第一電極11或第二電極12形成在基板上時，該基板的材料根據需要從已知的材料中進行選擇。具體地，作為基板的材料，例如使用玻璃基板、石英基板、硅基板、塑料基板等。作為塑料基板，使用例如由聚酰亞胺、聚碳酸酷、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯、聚萘ニ甲酸こニ醇酷、聚醚砜等制成的基板。基板的厚度可以根據需要進行選擇，對其并無特別限定。作為構成有機光電轉換層13的有機光電轉換材料，可以使用各種類型的已知材料中的任意ー種，并且根據要進行光電轉換的光的波長進行適當地選擇。作為有機光電轉換材料，具體地，可以使用例如下列各種類型的有機染料中的任意ー種，但并不局限于此。例如，考慮到有機染料的最高已占分子軌道(HOMO)和最低未占分子軌道(LUMO)的波段結構，對該材料進行選擇，從而第一電極11和第二電極12的功函數彼此類似。然而，在第一電極11和有機光電轉換層13之間以及在第二電極12和有機光電轉換層13之間形成中間層(緩沖層)的情況下，可以不必如上述那樣。有機光電轉換層13可以由ー種類型的有機光電轉換材料構成，或者可以例如通過混合兩種或更多種類型的有機光電轉換材料而由兩種或更多種類型的有機光電轉換材料組合構成。有機光電轉換層13的厚度根據需要進行選擇。然而，考慮到操作偏振有機光電轉換器件時所施加的電場的強度、成膜的穩定性等，其厚度優選為30nm或更大且為500nm或更小。Vat Violet I異蒽酮紫
權利要求
1.一種偏振有機光電轉換器件，其具有如下結構，該結構中，有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第二電極至少一個是透明的，其中所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得。
2.根據權利要求I的偏振有機光電轉換器件，其中，所述有機光電轉換層是通過選自由摩擦、摩擦轉印、光取向、無機蒸鍍取向、單軸拉伸延伸、單軸摩擦延伸和剪切組成的組的至少一種方法進行單軸取向獲得。
3.根據權利要求2的偏振有機光電轉換器件,其中，所述有機光電轉換層包含液晶染料和/或二色性染料。
4.根據權利要求3的偏振有機光電轉換器件，其中，所述第一電極和所述第二電極都是透明的。
5.根據權利要求4的偏振有機光電轉換器件，其中，所述第一電極和所述第二電極中的至少一個由石墨烯制成。
6.根據權利要求I的偏振有機光電轉換器件，其中，所述有機光電轉換層通過如下形成將有機光電轉換材料溶解在溶劑中得到有機溶液，在所述有機溶液的溫度被設定為位于比所述有機溶液的溶解曲線更高溫度側的第一溫度、并且所述有機溶液的周圍環境的蒸汽壓被設定為在所述第一溫度下的飽和蒸汽壓的情況下，向所述第一電極或所述第二電極的溶液儲備區域和溶液縮小區域，供應所述有機溶液，其中所述第一電極和所述第二電極中的每一個在其一個主表面上具有所述溶液儲備區域和與所述溶液儲備區域連結并且寬度比所述溶液儲備區域要窄的所述溶液縮小區域；然后將所述有機溶液的溫度從第一溫度降低至介于所述有機溶液的溶解曲線和過飽和曲線之間的第二溫度。
7.根據權利要求I的偏振有機光電轉換器件，其中，所述有機光電轉換層通過如下形成將有機光電轉換材料溶解在溶劑中得到有機溶液，在所述有機溶液的溫度被設定為介于所述有機溶液的溶解曲線和所述有機溶液的過飽和曲線之間的第三溫度、并且所述有機溶液的周圍環境的蒸汽壓被設定為在所述第三溫度下的飽和蒸汽壓的情況下，向所述第一電極或所述第二電極的溶液儲備區域和溶液縮小區域，供應所述有機溶液，其中所述第一電極和所述第二電極中的每一個在其一個主表面上具有所述溶液儲備區域和與所述溶液儲備區域連結并且寬度比所述溶液儲備區域要窄的所述溶液縮小區域；然后降低所述蒸汽壓。
8.根據權利要求I的偏振有機光電轉換器件，其中，所述有機光電轉換層是通過如下獲得的形成由光電轉換材料和粘結劑的混合物構成的有機光電轉換層形成膜，然后通過選自由單軸拉伸延伸、單軸摩擦延伸和剪切組成的組的至少一種方法對所述有機光電轉換層形成膜進行單軸取向獲得的所述有機光電轉換層。
9.根據權利要求I的偏振有機光電轉換器件，其中，所述偏振有機光電轉換器件是偏振有機成像裝置。
10.一種用于制備偏振有機光電轉換器件的方法，其包括 形成如下結構，在該結構中，通過使其至少一部分預先在面內單軸取向而獲得的有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第二電極至少一個是透明的。
11.根據權利要求10的用于制備偏振有機光電轉換器件的方法，其中，所述有機光電轉換層通過如下形成將有機光電轉換材料溶解在溶劑中得到有機溶液，在所述有機溶液的溫度被設定為位于比所述有機溶液的溶解曲線更高溫度側的第一溫度、并且所述有機溶液的周圍環境的蒸汽壓被設定為在所述第一溫度下的飽和蒸汽壓的情況下，向所述第一電極或所述第二電極的溶液儲備區域和溶液縮小區域，供應所述有機溶液，其中所述第一電極和所述第二電極中的每一個在其一個主表面上具有所述溶液儲備區域和與所述溶液儲備區域連結并且寬度比所述溶液儲備區域要窄的所述溶液縮小區域；然后將所述有機溶液的溫度從所述第一溫度降低至介于所述有機溶液的溶解曲線和過飽和曲線之間的第二溫度。
12.根據權利要求10的用于制備偏振有機光電轉換器件的方法,其中,所述有機光電轉換層通過如下形成將有機光電轉換材料溶解在溶劑中得到有機溶液，在所述有機溶液的溫度被設定為介于所述有機溶液的溶解曲線和所述有機溶液的過飽和曲線之間的第三溫度、并且所述有機溶液的周圍環境的蒸汽壓被設定為在所述第三溫度下的飽和蒸汽壓的情況下，向所述第一電極或所述第二電極的溶液儲備區域和溶液縮小區域，供應所述有機溶液，其中所述第一電極和所述第二電極中的每一個在其一個主表面上具有所述溶液儲備區域和與所述溶液儲備區域連結并且寬度比所述溶液儲備區域要窄的所述溶液縮小區域； 然后降低所述蒸汽壓。
13.一種偏振光學器件，其包括至少兩個被配置成其取向軸彼此交叉的偏振有機光電轉換器件，其中，所述偏振有機光電轉換器件中的每一個都具有如下結構，在該結構中，有機光電轉換層被夾在二者都是透明的第一電極和第二電極之間，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向而獲得。
14.根據權利要求13的偏振光學器件，其中，所述兩個偏振有機光電轉換器件被配置成其取向軸彼此正交。
15.一種成像裝置，其包括 偏振有機光電轉換器件， 其中，所述偏振有機光電轉換器件具有如下結構，在該結構中，有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第二電極至少一個是透明的，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向而獲得。
16.一種成像裝置，其包括 偏振光學器件，所述偏振光學器件包含至少兩個被配置成其取向軸彼此交叉的偏振有機光電轉換器件，其中，所述偏振有機光電轉換器件中的每一個都具有如下結構，在該結構中，有機光電轉換層被夾在二者都是透明的第一電極和第二電極之間，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向而獲得。
17.—種電子設備,其包括 偏振有機光電轉換器件， 其中，所述偏振有機光電轉換器件具有如下結構，在該結構中，有機光電轉換層被夾在第一電極和第二電極之間，其中所述第一電極和第二電極至少一個是透明的，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向而獲得。
18.—種電子設備,其包括 偏振光學器件，所述偏振光學器件包含至少兩個被配置成其取向軸彼此交叉的偏振有機光電轉換器件， 其中，所述偏振有機光電轉換器件中的每一個都具有如下結構，在該結構中，有機光電 轉換層被夾在二者都是透明的第一電極和第二電極之間，并且所述有機光電轉換層通過使其至少一部分預先在面內單軸取向而獲得。
全文摘要
本發明涉及一種偏振有機光電轉換器件及其制造方法、偏振光學器件、成像裝置以及電子設備。所述偏振有機光電轉換器件具有如下結構，在該結構中，有機光電轉換層被夾在至少一個是透明的第一電極和第二電極之間，其中所述有機光電轉換層是使其至少一部分預先在面內單軸取向獲得的。
文檔編號H01L51/42GK102738396SQ201210084348
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月23日 優先權日2011年3月30日
發明者后藤修, 宇高融 申請人:索尼公司