特許 6993006 ポリマー系光電子インターフェース及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】ポリマー系光電子インターフェース及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61F 9/007 20060101AFI20220105BHJP

   H01L 51/42 20060101ALI20220105BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20220105BHJP

   H01L 27/30 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

A61F9/007 190A

H01L31/08 T

H01L27/146 D

H01L27/30

H01L27/146 C

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2019553109

(86)(22)【出願日】2017-03-31

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-05-28

(86)【国際出願番号】 EP2017057745

(87)【国際公開番号】W WO2018177547

(87)【国際公開日】2018-10-04

【審査請求日】2020-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】512022631

【氏名又は名称】エコール・ポリテクニーク・フェデラル・ドゥ・ローザンヌ （ウ・ペ・エフ・エル）

【氏名又は名称原語表記】ＥＣＯＬＥ ＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＥＤＥＲＡＬＥ ＤＥ ＬＡＵＳＡＮＮＥ （ＥＰＦＬ）

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】特許業務法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ディエゴ ゲッツィ

(72)【発明者】

【氏名】マルタ ヨーレ イルデルフォンサ アイラギ レカルディ

(72)【発明者】

【氏名】ローラ フェルラウト

【審査官】松江 雅人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２５６６７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１８７５８９５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０３２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１０７９９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｆ ２／１４－２／１６，９／００７

Ｈ０１Ｌ ３１／０８，２７／１４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エラストマー基板（１０）と、
前記基板（１０）の上に配置された複数の離散光起電力画素素子（２０）と
を含み、
各画素素子（２０）が、半導体ポリマー又はポリマー混合物を含む少なくとも１つの活性層（２２）を含み、各画素素子（２０）が光により励起可能であり、光起電力プロセスを介して電気信号を発生させることを特徴とする、ポリマー系光電子インターフェース。

【請求項2】

各画素素子（２０）が、前記基板（１０）と前記活性層（２２）との間に配置された導電性基層（２１）を含み、
前記基層（２１）が、少なくとも１つの導電性ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光電子インターフェース。

【請求項3】

各画素素子（２０）が、前記活性層（２２）の少なくとも一部の上に導電性接触層（２３）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光電子インターフェース。

【請求項4】

さらに、エラストマーカプセル化層（３０）を含み、前記カプセル化層が前記基板と前記画素素子との上に配置され、前記カプセル化層（３０）がアクセス開口部（３１）を画定し、各アクセス開口部（３１）がそれぞれ、１つの前記画素素子（２０）から前記カプセル化層（３０）の外面に向かって延びていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の光電子インターフェース。

【請求項5】

前記カプセル化層（３０）が、少なくとも前記それぞれの画素素子（２０）の境界領域において、少なくとも幾つかの画素素子と重なることを特徴とする、請求項４に記載の光電子インターフェース。

【請求項6】

柱状構造（４０）を含み、各柱状構造物（４０）がそれぞれ、１つの前記画素素子（２０）の上に配置され、各柱状構造物（４０）がそれぞれ、少なくとも部分的に、１つの前記アクセス開口部（３１）に取り囲まれている請求項４又は５に記載の光電子インターフェースであって、
少なくとも幾つかの前記画素素子が、少なくとも部分的に前記それぞれの柱状構造物（４０）と、前記柱状構造物（４０）により覆われていない関連付けられた画素素子（２０）の一部とを覆う電極層（４１）を含むことを特徴とする、前記光電子インターフェース。

【請求項7】

前記柱状構造物（４０）が、前記カプセル化層（３０）と同じ材料からなることを特徴とする、請求項６に記載の光電子インターフェース。

【請求項8】

前記柱状構造物（４０）が、前記カプセル化層（３０）の外面に向かって軸方向に延びているか、又は前記カプセル化層（３０）を越えて軸方向に突出していることを特徴とする、請求項６又は７に記載の光電子インターフェース。

【請求項9】

前記基板（１０）に埋め込まれた硬性プラットフォーム（１３）を含み、各画素素子（２０）がそれぞれ、１つの前記プラットフォーム（１３）の上方に配置されていることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の光電子インターフェース。

【請求項10】

湾曲型又はドーム型支持体（２）と、
請求項１～９のいずれかに記載の光電子インターフェース（１）と
を含み、
前記支持体（２）に前記光電子インターフェース（１）が接合されていることを特徴とする、光電子装置。

【請求項11】

前記光電子装置が、導入可能、自己展開式かつ自立型人工網膜として構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の光電子装置。

【請求項12】

ポリマー系光電子インターフェースを製造する方法であって、
前記方法は、
エラストマー基板（１０）を設けることと、
前記基板（１０）の上に複数の離散光起電力画素素子（２０）を作成することと
を含み、
各画素素子（２０）が半導体ポリマー又はポリマー混合物を含む少なくとも１つの活性層（２２）を含み、各画素素子（２０）が光によって励起可能であり光起電力プロセスを介して電気信号を発生させることを特徴とする、ポリマー系光電子インターフェースを製造する方法。

【請求項13】

さらに、前記基板（１０）と前記画素素子（２０）の両方の上にエラストマーカプセル化層（３０）を配置することと、
前記カプセル化層（３０）にアクセス開口部（３１）を作成することと
を含み、
各アクセス開口部（３１）がそれぞれ、１つの前記画素素子（２０）の一部を露出することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記アクセス開口部（３１）が、フォトリソグラフィ技術によるエッチング法により前記カプセル化層（３０）内に作成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の方法であって、
前記アクセス開口部（３１）を作成することが、
前記カプセル化層（３０）上に接着層（３２）を配置することと、
前記接着層（３２）上にフォトレジスト層（３３）を配置することと、
前記フォトレジスト層（３３）の一部をフォトリソグラフィ技術によりパターン形成して前記接着層（３２）の一部を露出させることと、
前記接着層（３２）の前記露出部分を除去して前記カプセル化層（３０）の一部を露出させることと、
前記カプセル化層（３０）の前記露出部分を除去して前記アクセス開口部（３１）を作成することと、
を含む前記方法。

【請求項15】

前記アクセス開口部（３１）は、柱状構造物（４０）が前記カプセル化層（３０）の一部により形成され、各柱状構造物（４０）が前記画素素子（２０）の１つの上に配置され、各柱状構造物（４０）がそれぞれ、前記アクセス開口部（３１）により、少なくとも部分的に取り囲まれるように作成されていることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法であって、
さらに、前記柱状構造物（４０）上と、前記画素素子（２０）の露出部分上とに電極層（４１）を配置することを含む前記方法。

【請求項16】

さらに、湾曲型又はドーム型支持体（２）に、前記光電子インターフェースを接合することを含むことを特徴とする、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

湾曲型又はドーム型支持体（２）と、前記支持体（２）に接合されているポリマー系光電子インターフェース（１）とを含む、導入可能、自己展開式かつ自立型の人工網膜であって、
前記光電子インターフェース（１）は、
エラストマー基板（１０）と、
前記基板（１０）の上に配置された複数の離散光起電力画素素子（２０）と
を含み、
各画素素子（２０）が、前記支持体（２）から離れて対向するとともに、半導体ポリマー又はポリマー混合物を含む少なくとも１つの活性層（２２）を含み、各画素素子（２０）が光により励起可能であり、光起電力プロセスを介して電気信号を発生させ、
各画素素子（２０）が、前記基板（１０）と前記活性層（２２）との間に配置された導電性基層（２１）を含み、
各画素素子（２０）が、前記活性層（２２）の少なくとも一部の上に導電性接触層（２３）を含み、前記画素素子（２０）の照射は、前記基層（２１）と、前記接触層（２３）との間に電圧を生じさせ、前記接触層（２３）は、前記人工網膜が移植された場合、前記画素素子（２０）とターゲット組織との間で電気的接触が得られるように構成されることを特徴とする、前記人工網膜。

【請求項18】

前記光電子インターフェース（１）が、エラストマーカプセル化層（３０）を含み、前記カプセル化層が前記基板と前記画素素子との上に配置され、前記カプセル化層（３０）がアクセス開口部（３１）を画定し、各アクセス開口部（３１）がそれぞれ、１つの前記画素素子（２０）から前記カプセル化層（３０）の外面に向かって延びていることを特徴とする、請求項１７に記載の人工網膜。

【請求項19】

湾曲型又はドーム型支持体（２）と、前記支持体（２）に接合されているポリマー系光電子インターフェース（１）とを含む、導入可能、自己展開式かつ自立型の人工網膜であって、
前記光電子インターフェース（１）は、
エラストマー基板（１０）と、
前記基板（１０）の上に配置された複数の離散光起電力画素素子（２０）と
を含み、
各画素素子（２０）が、前記支持体（２）から離れて対向するとともに、半導体ポリマー又はポリマー混合物を含む少なくとも１つの活性層（２２）を含み、各画素素子（２０）が光により励起可能であり、光起電力プロセスを介して電気信号を発生させ、
前記光電子インターフェース（１）が、エラストマーカプセル化層（３０）をさらに含み、前記カプセル化層（３０）が前記基板（１０）と前記画素素子（２０）との上に配置され、前記カプセル化層（３０）がアクセス開口部（３１）を画定し、各アクセス開口部（３１）がそれぞれ、１つの前記画素素子（２０）から前記カプセル化層（３０）の外面に向かって延び、
前記光電子インターフェース（１）が、柱状構造物（４０）をさらに含み、各柱状構造物（４０）がそれぞれ、１つの前記画素素子（２０）の上に配置され、各柱状構造物（４０）がそれぞれ、少なくとも部分的に、１つの前記アクセス開口部（３１）に取り囲まれ、
少なくとも幾つかの前記画素素子（２０）が、少なくとも部分的に前記それぞれの柱状構造物（４０）と、前記柱状構造物（４０）により覆われていない関連付けられた画素素子（２０）の一部とを覆う電極層（４１）を含み、前記電極層（４１）は、人工網膜が移植された場合、前記画素素子（２０）とターゲット組織との間で電気的接触が得られるように構成される
ことを特徴とする、前記人工網膜。

【請求項20】

前記柱状構造物（４０）が、前記カプセル化層（３０）と同じ材料からなることを特徴とする、請求項１９に記載の人工網膜。

【請求項21】

前記柱状構造物（４０）が、前記カプセル化層（３０）の外面に向かって軸方向に延びているか、又は前記カプセル化層（３０）を越えて軸方向に突出していることを特徴とする、請求項２０に記載の人工網膜。

【請求項22】

前記カプセル化層（３０）が、少なくとも前記それぞれの画素素子（２０）の境界領域において、少なくとも幾つかの画素素子（２０）と重なることを特徴とする、請求項１７～２１のいずれか一項に記載の記載の人工網膜。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポリマー系光電子インターフェース及びその製造方法に関する。インターフェースは、特に、神経機能代替装置、すなわち、神経細胞活性化用のバイオ電子インターフェース、特に、人工網膜として構成できる。しかしながら、その使用は、そのような用途には限定されない。

【背景技術】

【0002】

世界中で何百万もの人々が、重い視覚障害があるか目が不自由ですらある。先進工業国において、網膜疾患は失明の重要な原因の代表ではあるが、それに対して、いまだに確立された予防、処置、治療はない。過去１０年に、人工網膜が、臨床的に有効ではあるが、発達過程の視力形態を回復する有望な技術として浮上した。

【0003】

先行技術の人工網膜の大多数は、網膜神経節細胞（ＲＧＣ）側（網膜上）又は光受容体（ＰＲ）側（網膜下）で網膜と接触して移植された微小電極アレイ（ＭＥＡ）に基づいている。利用できる装置は、数十個の電極から数百個に及ぶ。ＭＥＡによる補綴の背景にある概念は、画像処理装置によって処理された画像を取得する、カメラによる一対の眼鏡にある。この情報は、移植された外眼刺激装置に対して、無線で（ＲＦリンクにより）、及びその後、内眼ＭＥＡに物理的に送られる刺激の対応パターンを生成させるために使用される。網膜の電気的刺激は、移植された対象者に離散視覚を引き起こすことができる。第２の方策は、失われたＰＲを光感知可能な動力付き装置で代替することを含む。網膜に衝突した光は、微小フォトダイオードアレイ（ＭＰＤＡ）により、金属電極を介して電気的刺激に変換される。一般的に、ＭＰＤＡは、網膜下空間に配置されて、ＰＲの機能的代替物を提供する。

【0004】

先行技術の装置は、数多くの問題、特に、柔軟性の限定、生体適合性に劣ること及び外部電源の必要性が多いという問題の影響を受ける。有機柔軟物からなる補綴装置は、これらの不利な点を克服する可能性があり、柔軟性と更に良い生体適合性とを提供する可能性もあると考えられる。しかしながら、補綴材の構成要素として有機技術を使用することは、いまだにその初期段階にある。

【0005】

ＵＳ２０１３／０１８４７８３Ａ１には、神経細胞光活性化のためのインターフェースが開示されている。インターフェースは、ＩＴＯ被覆ガラス基板に半導体ポリマー材料をスピンコーティングすることにより製造される。光吸収の際、半導体ポリマー材料は、光起電力プロセスを介して、ポリマー材料に近接近したニューロンによって検知可能な電気信号を発生させる。上記文献は、既存の柔軟基板にインターフェースを接続することが望ましいであろうと言及してはいるものの、この目標を達成する可能性のある方法には触れていない。上記文献は、選択された細胞群を明確に標的にするように、幾何学的パターンで半導体ポリマーを適用する可能性があることに言及している。この目標を達成するために言及されている唯一の技術は、インクジェット印刷である。これ以上の詳細は、提供されていない。関連した開示は、Ｄ．Ｇｈｅｚｚｉらの「神経細胞光活性化のためのハイブリッドバイオ有機インターフェース」、Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ２：１６６（２０１１）、ＤＯＩ：１０．１０３８／ｎｃｏｍｍｓ１１６４、にも含まれている。

【0006】

Ｄ．Ｇｈｅｚｚｉらの「ポリマー光電子インターフェースは、目の見えないラットの網膜における光感受性を回復する」、Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ７：４００（２０１３）、ＤＯＩ：１０．１０３８／ｎｐｈｏｔｏｎ．２０１３.３４、には、照射の際に、神経細胞発火を引き起こすポリ（３－ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）の単一成分有機フィルムの使用が開示されている。上記フィルムは、パターン形成されていない。

【0007】

Ｍ．Ｒ．Ａｎｔｏｇｎａｚｚａらの「ラットの網膜下空間への移植のためのポリマー系完全有機補綴の特性評価」、Ａｄｖ． Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｍａｔｅｒ．２０１６，５，２２７１－２２８１、ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｈｍ.２０１６００３１８、には、シルクフィブロインからなる基板に基づく人工網膜が開示されている。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとＰ３ＨＴとの層が、シルクフィブロイン基板上にスピンコーティングされている。上記層は、パターン形成されていない。

【0008】

ＵＳ９，０３７，２５１Ｂ２には、微小電極アレイ上に蒸着した光導電性ポリマーブレンド物を含有する、有機系人工網膜装置が開示されている。上記ポリマーブレンド物は、パターン形成されていない。関連する開示は、Ｖ．Ｇａｕｔａｍらの「ポリマー光電子インターフェースは、目の見えない人の網膜に視覚の手掛かりを与える」、Ａｄｖ． Ｍａｔｅｒ．２０１３、ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｍａ.２０１３０４３６８に見られる。

【0009】

Ａ．Ｒｏｍｅｏらの「伸縮性電子機器のための埋め込まれた硬いプラットフォームを備えたエラストマー基板」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ１０２，１３１９０４（２０１３）；ＤＯＩ：１０．１０６３／１．４７９９６５３、には、その上に画素化された回路が配置された、異種の弾性基板が開示されている。その基板は、高いヤング率（Ｅ＞１ＧＰａ）を有する光パターン形成可能ポリマー材料、例えば、シリコーンゴムに埋め込まれた、ＳＵ－８エポキシフォトレジストなど、からなる硬いプラットフォームのアレイを含む。そのプラットフォームは、直径１ｍｍを有する。プラットフォームは、プラットフォーム間距離２～１０ｍｍの正方形パターンに配置されている。原理証明のために、酸化アルミニウムのディスクが基板上に蒸着された。上記文献は、基板への半導体ポリマーの蒸着には触れていない。

【発明の概要】

【0010】

第１の態様において、本発明は、エラストマー基板と、その基板の上に配置された複数の離散光起電力画素素子とを含むポリマー系光電子インターフェースを提供する。各画素素子は、半導体ポリマー又はポリマー混合物を含む少なくとも１つの活性層を含み、光によって励起可能であり、光起電力プロセスを介して電気信号を発生させる。

【0011】

先行技術の大部分の光電子インターフェースとは著しく異なって、本発明で提案された光電子インターフェースは、エラストマー基板上に製造され、画素素子がしなやかではなくても、光電子インターフェース全体がしなやかであることを確実にしている。有利なことには、基板は、３０ＭＰａ未満のヤング率を有する材料からなる。基板は、少なくとも２０％の破断伸びを有することが好ましい。適切な基板材料を選ぶことにより、良好な生体適合性を確実にできる。例えば、基板は、シリコーンゴム、特に、ＰＤＭＳからなることができる。その他の実施形態において、基板は、例えば、ポリウレタンからなることができる。本発明の活性層は、複数の離散光起電力画素素子を画定するように、パターン形成される。これにより、光電子インターフェースの解像度は、必要性に応じて調整できる。画素素子は、少なくとも略円形状を有することが好ましい。しかしながら、その他の形状も可能である。画素素子間の最小のエッジ間距離に対する直径の比率は、好ましくは、０．５～４．０である。各画素素子の直径は、好ましくは、５０～２００μｍである。

【0012】

活性層は、半導体ポリマー又は半導体ポリマー混合物を含む。有利なことには、活性層が、少なくとも１つの共役ポリマーを含む。共役ポリマーは、常法通り、非局在化π電子を備えた少なくとも２つのｐ軌道を含むポリマーとして理解すべきであり、１つのｐ軌道が、介在するσ結合を渡って他方のｐ軌道と重なっている。多くの共役ポリマーは、当該技術分野で周知であり、本発明の文脈において、Ｐ３ＯＴ、ＭＥＨ－ＰＰＶ，ＭＤＭＯ－ＰＰＶ及びＰＣＰＤＴＢＴなどのその他の低バンドギャップポリマーを始めとして、採用できる。幾つかの実施形態において、活性層は、例えば、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ、特に、ＰＣＢＭドープレジオレギュラー（ｒｒ）Ｐ３ＨＴなど、それぞれ、電子供与体と電子受容体の役割を果たす２つの共役ポリマーのブレンド物を含むことができる。動作中、活性層が光を吸収して、光吸収の結果として電荷担体を作成する。言い換えれば、活性層は、光起電力プロセスが起こる層である。

【0013】

光電子インターフェースの光起電力効率を向上させるために、各画素素子は、基板と活性層との間に配置された導電性基層を含むことができる。基層は、画素要素毎に、電荷注入層又は陽極の役割を担うことができる。好ましくは、基板と基層の両方が、可視／近赤外線スペクトル領域において透明又は半透明であり、基板と基層とを介して光を当てることにより画素を励起させる。幾つかの実施形態において、基層は、少なくとも１つの導電性共役ポリマー、特に、導電性になるようにドープされた共役ポリマーを含む。幾つかの実施形態において、基層は、高分子塩を形成するポリマー混合物、特に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含んでもよい。その他の実施形態において、基層は、例えば、ＩＴＯ又はＺｎＯを含む層など、無機導電性層であることができる。ポリマー基層は、ポリマー層がエラストマー基板に容易に塗工でき、容易に構成できるので、好ましい。

【0014】

各画素素子は、さらに、活性層の少なくとも一部の上に導電性接触層を含むことができる。接触層は、金属化層であることができる、すなわち、接触層は、金属、特に、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。その他の実施形態において、接触層は、窒化チタン（ＴｉＮ）、適切な導電性ポリマー又は別の種類の導電体を含むことができる。導電性基層が活性層の下方に存在し、接触層が活性層の上に存在する場合には、接触層が基層の仕事関数と異なる仕事関数を有し、層のうちの一方が陽極の役割を果たし、他方の層が陰極の役割を果たすことになるようにすることが好ましい。特に、基層の仕事関数が接触層の仕事関数よりも低くでき、基層に陽極の役割を果たさせることができる。これは、事例になるが、例えば、基層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ又はＩＴＯからなり、接触層が金属（特に、Ａｌ又はＴｉからなる）である場合などである。例えば、ＺｎＯからなる基層の場合、基層の仕事関数が、接触層の仕事関数よりも高い可能性もある。

【0015】

幾つかの実施形態において、接触層は、ターゲットマテリアル（例えば、ターゲット組織）に接触する電極の役割を直接果たす。その他の実施形態において、１つ又はそれ以上の更なる層が、接触層に加えられる。電気接触を生じさせることに加えて、接触層は、機械的及び化学的劣化から活性層を保護する役割を果たすこともできる。

【0016】

基板と画素素子とを更に保護するために、光電子インターフェースは、さらに、エラストマーカプセル化層を含むことができ、前記カプセル化層が基板と画素素子の両方の上に配置される。画素素子と環境との間の電気的接触を可能にするために、カプセル化層が画素素子にアクセスするためのアクセス開口部を画定し、各アクセス開口部がそれぞれ、１つの画素素子の上部からカプセル化層の外面まで延びている。これにより、各アクセス開口部は、１つの画素素子の一部を露出させる。アクセス開口部は、完全に空洞であることにより、環境に画素素子の表面を直接露出させることができるか、又はアクセス開口部は、少なくとも部分的に導電性材料で充填されることもできる。

【0017】

カプセル化層は、機械的に基板と画素素子とを保護するだけでなく、エラストマー基板から画素素子の層間剥離も防止する。層間剥離からの保護は、カプセル化層が、少なくともそれぞれの画素素子の境界領域において、少なくとも幾つかの画素素子と重なる場合に、更に改善できる。この場合、それぞれの画素素子のアクセス開口部は、画素素子自体よりも小さい表面積を有する。画素素子が活性層の上方に接触層を含む場合には、カプセル化層が少なくとも接触層の一部を覆うと有利である。

【0018】

光電子インターフェースは、さらに、柱状構造物を含むことができ、各柱状構造物がそれぞれ、１つの画素素子の上に配置されており、各柱状構造物がそれぞれ、少なくとも部分的に、１つのアクセス開口部により取り囲まれている。柱状構造物は、機械的に画素素子を更に保護している。それらは、カプセル化層と同じ材料からなることができる。カプセル化層を構成する際に、柱状構造物を製造する有利な方法は、以下に更に説明する。

【0019】

各柱状構造物は、柱の軸を規定する。有利なことには、柱状構造物は、軸方向に（すなわち、それぞれの軸に沿って）カプセル化層の外面までずっと延びているか、又は軸方向にカプセル化層を越えて突出すらしている。

【0020】

画素素子と、カプセル化層の外面に配置されたターゲットマテリアル（すなわち、ターゲット組織）との間で良好な電気的接触を確実にするために、画素素子は、少なくとも部分的にそれぞれの柱状構造物を覆う導電性電極層を含むことができる。電極層は、柱状構造物により覆われていない関連付けられた画素素子少なくとも一部を更に覆うことができることにより、画素素子に対する電気的接触を確立する。電極層は、金属化層、特に、チタン層であることができる。その他の実施形態において、電極層は、窒化チタンの層、Ｔｉ／ＴｉＮの層、導電性ポリマーの層、アルミニウム、金又は白金などの別の金属又は別の非金属導電性材料の層であることもできる。画素素子が、上記の接触層を含む場合には、電極層は、接触層と同じ材料からなることもできる。

【0021】

基板にひずみがかかった場合に亀裂から画素素子を保護するために、光電子インターフェースは、基板に埋め込まれた硬性プラットフォームを含むことができ、各画素素子はそれぞれ、１つのプラットフォームの上方に配置される。各硬性プラットフォームは、ディスクの形状、特に、円形ディスクの形状を有することができる。各硬性プラットフォームは、関連付けられた画素素子よりもわずかに大きい横方向の寸法を有すること、すなわち、各硬性プラットフォームは、関連付けられた画素素子を越えて横方向に突出していることが好ましい。特に、各画素素子は、それぞれの画素素子の下方に配置された硬性プラットフォームの直径の最大でも９５％の直径を有することが好ましい。プラットフォーム材料は、少なくとも５００ＭＰａ、好ましくは、１ＧＰａよりも高いヤング率を有する場合に、硬性であると考えるべきである。プラットフォーム間の最小のエッジ間距離に対する直径の比率は、好ましくは、０．３～４．０である。各プラットフォームの直径は、５０μｍ～２００μｍであることが好ましい。プラットフォームは、フォトレジスト、特に、ＳＵ－８などのエポキシフォトレジストからなることができる。好ましくは、プラットフォームは、可視／近赤外線スペクトル領域において透明又は半透明である。埋め込まれたプラットフォームを備えた基板は、フォトレジストを第１の基板層に塗工し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストをパターン形成してプラットフォームを形成し、その後、第２の基板層で第１の基板層とプラットフォームとをコーティングして、形成できる。

【0022】

本発明は、さらに、光電子インターフェースが接合された、湾曲型又はドーム型支持体を含む光電子装置に関する。例えば、得られた光電子装置は、眼内神経機能代替装置、特に、人工網膜の役割を果たすことができ、支持体の曲率は、眼内の網膜の曲率に対応している。さらに詳しくは、光電子装置は、導入可能、自己展開式かつ自立型人工網膜として構成できる。光電子インターフェースの機能性を維持するために、画素素子は、支持体から離れて対向することになる。支持体は、画素素子が付された基板と同じ材料又は異なる材料からなることができる。人工補綴物は、網膜下又は網膜上の人工補綴物として構成できる。それが網膜上の人工補綴物として構成される場合には、光電子インターフェースがドーム型支持体の外面に配置される一方、網膜下移植に関しては、光電子インターフェースがドーム型支持体の内面に配置されることになる。その他の実施形態において、光電子装置は、例えば、能動レンズを形成できる。

【0023】

光電子インターフェースの表面に渡り、画素の密度を変えることは有利である。例えば、光電子インターフェースは、第２の画素密度を規定する画素素子の環状の第２のゾーンにより取り囲まれた、第１の画素密度を規定する画素素子の中央の第１のゾーンを有することができ、第２の画素密度は、第１の画素密度よりも低い。第２のゾーンは、第３の画素密度を規定する画素素子の更に別の第３ゾーンにより取り巻かれることができ、第３の画素密度は第２の画素密度よりも低い。一般論として、画素密度は、光電子インターフェースの中央部から周辺部に向かって段階的又は連続的に減少できる。画素素子の大きさは、光電子インターフェースの表面に渡り変化できる。特に、その大きさは、光電子インターフェースの中央部から周辺部に向かって増加できる。これが、光電子インターフェースが人工網膜の一部である場合に、特に有利であるのは、一般的に、最も高い解像度が補綴の中央部において望まれるからである。

【0024】

第２の態様において、本発明は、ポリマー系光電子インターフェースを製造する方法に関し、前記方法は、エラストマー基板を設けることと、前記基板の上に複数の離散光起電力画素素子を作成することとを含み、各画素素子が、半導体ポリマー又は半導体ポリマー混合物を含む少なくとも１つの活性層を含み、各画素素子が、光によって励起可能であり光起電力プロセスを介して電気信号を発生させる。

【0025】

提案された方法は、フォトリソグラフィ法、リフトオフ法又は印刷法、特に、インクジェット印刷又は転写印刷を含む印刷法として、容易に実施できる。

【0026】

この方法は、さらに、前記基板と前記画素素子の両方の上にエラストマーカプセル化層を配置することと、前記カプセル化層にアクセス開口部を作成することとを含み、各アクセス開口部がそれぞれ、１つの前記画素素子の一部を露出させることとを含むことができる。

【0027】

上記の通り、カプセル化層が、少なくともそれぞれの画素素子の境界領域において、画素素子の少なくとも幾つかと重なるように、アクセス開口部が作成され、それぞれのアクセス開口部が、関連付けられた画素素子よりも小さい表面積を有するならば、有利である。アクセス開口部は、フォトリソグラフィ技術によるエッチング法、特に、乾式エッチングにより又はリフトオフフォトリソグラフィ法を介して又はレーザー切断を介して、カプセル化層内に作成できる。

【0028】

標準的なフォトリソグラフィ法は、ＰＤＭＳなどのエラストマー材料に行なわれる場合には、問題になり得る。特に、亀裂がフォトレジストに容易に生じることがあり、フォトレジスト残渣がエラストマー材料上に残る傾向がある。アクセス開口部の製造の信頼性を向上させるために、アクセス開口部の作成工程は、前記カプセル化層に接着層、特に、金属接着層、さらに特に、アルミニウム層を配置することと、前記接着層にフォトレジスト層を配置することと、前記フォトレジスト層の一部をフォトリソグラフィ技術によりパターン形成して前記接着層の一部を露出させることと、前記接着層の露出部分を（例えば、エッチングにより）除去して前記カプセル化層の一部を露出させることと、前記カプセル化層の露出部分を（例えば、エッチングにより）除去して前記アクセス開口部を作成することと、を含むことができる。

【0029】

有利な実施形態において、アクセス開口部は、柱状構造物がカプセル化層の一部によって形成され、各柱状構造物が画素素子の１つの上に配置され、各柱状構造物がそれぞれ、１つのアクセス開口部により、少なくとも部分的に取り囲まれるように、作成されている。

【0030】

軸方向に突出している柱状構造物を作成するためには、この方法は、以下の工程を含むことができる。すなわち、柱状構造物がカプセル化層を越えて軸方向に突出しているように、例えば、追加のエッチングにより柱状構造物の外側のカプセル化層の厚みを減少させる工程を含むことができる。好ましくは、この工程は、アクセス開口部が作成された後に行われる。

【0031】

この方法は、さらに、柱状構造物上と、画素素子の露出部分上とに電極層を配置することを含むことができる。

【0032】

好ましい実施形態において、光電子インターフェースは、基板が平らな状態で製造される。上記でより詳細に説明した通り、この方法は、さらに、湾曲型又はドーム型支持体に、光電子インターフェースを接合して、湾曲型又はドーム型光電子装置を作成することを含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、ドーム型ＰＤＭＳ支持体と共に、本発明の実施形態による光電子インターフェースの斜視図を示す。

【図2】図２は、ＰＤＭＳ支持体に図１の光電子インターフェースを接合後、導入可能、自己展開式かつ自立型人工網膜として構成された、本発明の実施形態による完成した光電子装置の斜視図を示す。

【図3】図３は、光電子インターフェースの異なる部分の３つの詳細図と共に、図１及び図２の光電子インターフェースの上面図を示す。

【図4】図４は、眼内の網膜上配置後の人工網膜の概略図を示す。

【図5】図５は、平面電極を有する第１の実施形態による光電子インターフェースの極めて概略的な断面図を示す（縮尺率は一定ではない）。

【図6】図６は、３Ｄ電極を有する第２の実施形態による光電子インターフェースの極めて概略的な断面図を示す（縮尺率は一定ではない）。

【図7】図７は、突出電極を有する第３の実施形態による光電子インターフェースの極めて概略的な断面図を示す（縮尺率は一定ではない）。

【図8】図８は、光による照射の際、光電子インターフェースにより生じた網膜活性化を記録する構成を図示する見取り図を示す。

【図9】図９は、スピンコーティング及びその後のエッチングによる画素素子のパターン形成を図示する。

【図10】図１０は、インクジェット印刷による画素素子のパターン形成を図示する。

【図11】図１１は、リフトオフ法による画素素子のパターン形成を図示する。

【図12】図１２は、転写印刷による画素素子のパターン形成を図示する。

【図13】図１３は、スピンコーティング及びその後のエッチングによるアクセス開口部を備えたカプセル化層の製作を図示する。

【図14】図１４は、スピンコーティング及びその後のエッチングによるアクセス開口部と柱状部とを備えたカプセル化層の製作を図示する。

【図15】図１５は、スピンコーティング及びその後のエッチングによるアクセス開口部と突出柱部とを備えたカプセル化層の製作を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0034】

本発明の好ましい実施形態は、図面を参照して下記に説明するが、これは、本発明の好ましい実施形態を例示するためのものであり、本発明を限定するものではない。

【0035】

本発明の原理による光電子装置の例示的な実施形態は、図１～図４に図示されている。光電子装置は、導入可能、自己展開式かつ自立型の人工網膜として構成されている。

【0036】

図１は、公称曲率半径１２ｍｍの部分的に球形外面を規定するドーム型ＰＤＭＳ支持体２と共に、柔軟なＰＤＭＳによる光電子インターフェース１の３Ｄモデルを図示している。図２は、ドーム型ＰＤＭＳ支持体２にＰＤＭＳによる光電子インターフェース１を接合することにより得られた人工網膜の３Ｄモデルを図示している。図２から明らかなように、光電子インターフェース１は、複数の画素素子３を含む。以下に詳述する通り、半球成形による過度の応力／ひずみからこれらの画素素子を保護するために、硬いプラットフォームが、ＰＤＭＳ基板中に埋め込まれた。

【0037】

有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションによると、光電子インターフェース１のＰＤＭＳ基板（５０μｍ厚）がＰＤＭＳ支持体２に接合される場合に、基板のひずみは約１１％であることを示した。そのような条件で、パターン形成なしのＰＤＭＳ上への共役ポリマーのコーティングによる光起電力インターフェースは、大部分の共役ポリマーの高いヤング率（典型的には、０．５ＧＰａ超）により、ＣＰのレベルで２００ＭＰａより大きい応力を生ずるであろう。そのために、これは、連続するポリマーフィルムに亀裂を引き起こし、層間剥離を生ずるであろう。

【0038】

画素素子３の配置は、図３に更に詳細に図示されている。本実施例において、光電子インターフェース１は、異なる大きさと異なる密度との画素の３つのゾーンを画定する。中央の円形の第１のゾーンには、最小の画素が最大密度で配置されている。本実施例において、第１のゾーンは、直径５ｍｍ、１平方ミリメートル当たり４９．２５画素の密度で直径１００μｍの９６７個の画素素子を有する。第１のゾーンの拡大部分が、図３の詳細図Ｂに図示されている。第１のゾーンは、外径８ｍｍを有する環状の第２のゾーンに取り囲まれている。このゾーンには、１平方ミリメートル当たり１７．４３画素の密度で直径１５０μｍの５３４個の画素素子が配置されている。第２のゾーンの拡大部分が、図３の詳細図Ｃに図示されている。第２のゾーンは、外径１３ｍｍを有する環状の第３のゾーンにより取り囲まれている。第３のゾーンには、１平方ミリメートル当たり９．７５画素の密度で直径１５０μｍの７１４個の画素素子が配置されている。第３のゾーンには、画素素子がそれぞれ７画素のグループで配置され、若干更に大きなグループ間距離で引き離されている。

【0039】

図４は、図２の人工補綴物が眼内に導入され、展開され、眼の網膜上空間に置かれた後の状況を図示している。人工補綴物は、網膜の比較的大きな面積を覆うことにより、回復した視野の大きさに直接影響を与える。

【0040】

先行技術において、人工補綴物の大きさは、典型的には、極大許容強膜切開術により限定され、５ｍｍである。現在のＭＥＡは、１～５ｍｍの範囲にある。また、大部分の周辺端部には電極が含有されていないので、電極で覆われた網膜領域は、通常、著しく小さい。人に移植された最大のＭＥＡですら、約９．３×１７．３度の理論的視野しか提供しない。先行技術のＭＥＡの大きさの増加は、２つの主要な課題と関連している。すなわち、大きなＭＥＡには大きな強膜切開が必要であることと、ＭＥＡが眼の曲率に適合しないことが多いであろうということである。平面状の硬性ＭＥＡが網膜上に配置される場合には、眼の曲率により、中央の電極が周辺の電極と同じ網膜への近接性を有しないことになる。半径１２ｍｍを備えた眼中の５ｍｍのアレイに対しては、その距離が約２６０μｍである一方、１０ｍｍのアレイに対しては、その距離は約１ｍｍに増加できるであろう。そのような遠い距離は、不可避的に、刺激閾値と、隣接する電極間の干渉とを増加させることになる。

【0041】

本発明は、強膜切開を制限するように折り曲げ可能であり、網膜とぴったりした接触を続けるように適合性があることにより、これらの制限を克服している。さらにまた、画素素子の高密度により視力が著しく向上する。それゆえ、大きな面積に対する高い画素素子を特徴とする折り曲げ可能な人工補綴物の開発は、著しい技術的進歩を表している。

【0042】

しかしながら、提案された光電子装置の使用は、人工網膜としての使用に限定されず、例えば、光起電能動レンズとしての使用など、その他の使用も考えられる。

【0043】

図５～図７は、光電子インターフェースの可能な設計を更に詳細に図示している。図は縮尺率が一定ではなく、各種層の相対厚も縮尺率は一定ではない。特に、下記に詳細に説明する、層２１，２２及び２３の厚みは非常に誇張されている。

【0044】

図５は、第１の実施形態による光電子インターフェースの極めて概略的な断面図を示す。

【0045】

図１の光電子インターフェースは、ＳＵ－８フォトレジスト（６μｍ厚）からなる硬性プラットフォーム１３が埋め込まれたＰＤＭＳ基板１０（６０μｍ厚）を含む。各硬性プラットフォーム１３は、直径Ｄの円形ディスクの形状を有する。画素素子２０は、プラットフォーム１３の上方の基板１０上に配置されている。画素素子のうち２つのみが、示されている。各画素素子２０は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（１００ｎｍ厚）からなる任意の導電性基層２１を含み、その上に、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ（２つの共役ポリマーのブレンド物）からなる半導体活性層２２（１００ｎｍ厚）が配置されている。活性層２２は、Ｔｉ又はＴｉＮ又はＴｉ／ＴｉＮからなる任意の接触層２３により覆われている。

【0046】

各画素素子は、円形状を有し、直径ｄｐを規定し、ｄｐ＜Ｄである。各画素素子は、それぞれの関連付けられたプラットフォームの上方に同軸方向に配置されている。本実施例において、画素素子の直径ｄｐは、約０．８×Ｄに対応している。これにより、硬いプラットフォームが、基板がある程度折り曲げられたり伸ばされたりしても、過度のひずみから画素素子を保護することが確実になることにより、画素素子の亀裂及び層間剥離を防止している。

【0047】

埋め込まれた硬性プラットフォームを備えたエラストマー基板を製造するためには、第１の基板層１１（５０μｍ厚）が形成され、ＳＵ－８フォトレジスト（６μｍ厚）によりスピンコーティングされる。フォトレジストは、その後、フォトリソグラフィ技術によりパターン形成されて、第１の基板層１１の上にプラットフォーム１３が作成されている。第１の基板層１１は、プラットフォーム１３と共に、その後、第２の基板層１２（９μｍ厚）とスピンコーティングされ、埋め込まれた硬性ＳＵ－８プラットフォーム１３を備えたエラストマーＰＤＭＳ基板１０が形成される。ＳＵ－８は、必要な剛性を有し、さらに、可視／近赤外線スペクトル領域において光学的に透明である。

【0048】

ＦＥＡシミュレーションが、埋め込まれたプラットフォームを備えた基板に対して行われた。ＳＵ－８／ＰＤＭＳ界面における最大ひずみとして３５％を必要とするとすれば、プラットフォーム間間隔Ｓのプラットフォーム直径Ｄに対する最適な比率Ｓ／Ｄは、０．２５よりも大きく、本実施例に関しては、０．５に等しいＳ／Ｄ比が当初選択され、硬いプラットフォームの直径１００μｍと、プラットフォーム間のエッジ間距離５０μｍを伴う。同様のＦＥＡシミュレーションにより、硬いプラットフォーム６μｍと、被覆ＰＤＭＳ層３μｍの最適な厚みに至った。なお、ＦＥＡシミュレーションにより、画素素子の直径は、ＳＵ－８プラットフォームの直径より（２０μｍだけ）小さければよいことが示唆された。一例として、硬性プラットフォームが直径１００μｍであり、エッジ間距離５０μｍを有する場合には、各画素素子は、直径８０μｍであればよい。埋め込まれたプラットフォームを備えた基板は、シミュレーションの結果の妥当性を確認するように製作された。そのシステムは、球形成形による理論値（約１１％）よりも高い、破断を生じない延びの広い範囲（３５％まで）を持続できた。

【0049】

ＰＤＭＳからなるカプセル化層３０は、基板１０の上に配置されている。カプセル化層は、厚さ４μｍを有する。カプセル化層は、それぞれの周辺境界領域において画素素子２０と部分的に重なっている。円形アクセス開口部３１が、カプセル化層３０に形成されている。各アクセス開口部は、直径ｄｏを有し、関連付けられた画素素子の直径ｄｐよりも小さい。その結果、各アクセス開口部３１は、関連付けられた画素素子２０の表面積よりも小さい表面積を規定している。カプセル化層３０は、化学的に及び機械的に画素素子２０を保護している。カプセル化層が画素素子とある程度の重なりを確実にすることにより、画素素子は、酸素と水とに影響されること並びに層間剥離から更に保護されている。

【0050】

図５の実施形態において、接触層２３は、各画素に電気的に接触する平面電極の役割を果たしている。同時に、接触層２３は、その下方にある活性層２２を保護している。

【0051】

図６は、第２の実施形態による光電子インターフェースの極めて概略的な断面図を示す。この実施形態において、ＰＤＭＳからなる円柱状の柱部４０が、各画素素子２０の中央に配置され、部分的に画素素子を覆っている。従って、各アクセス開口部３１は、環形状を有する。電極層４１は、各柱部の上及び側面上並びに画素素子２０の露出部分上に配置され、画素素子毎に電極を形成して、ターゲット組織などのターゲットマテリアルと、関連付けられた画素素子との電気接触を容易にしている。この実施形態の電極は、３Ｄ電極と称することができる。

【0052】

図７は、第３の実施形態による光電子インターフェースの極めて概略的な断面図を示す。本実施形態において、柱状部４０は、カプセル化層の上面を越えて軸方向に突出している。それにより、電極層４１は、画素素子毎に突出電極を形成し、ターゲットマテリアルとの電気的接触性を更に向上させている。

【0053】

図５～図７の画素素子は、共役ポリマー（ＣＰ）からなる活性層を含む。新規の人工補綴物装置を作るために選択される材料としてＣＰを奨励する１つの重要な点は、生物学において使用される構成要素に対するその構造的類似性にある。機械的な観点からは、有機技術は、柔軟である、順応性がある、生体適合性がある及び生分解性であるなどの特性を可能にする手掛かりを有している。機能性の側面では、ＣＰの導電性は、古典電子工学と同様の機能性を有する装置を設計するのに適するようにする。なお、大部分のＣＰは、電子並びにイオンの輸送を支援するので、ＣＰは、電子に基づく古典的な電子工学界と、概してイオン及び分子に基づく生物学界とをトランスレートする自然界の候補になる。

【0054】

ＣＰの不利な面は、生物環境において安定性に劣ることである。先行の研究により、環境に曝されて網膜と直接接触しているＣＰは、６～９か月の時間尺度でその界面の分解を促進することが示されている。層間剥離は、ポリマー／網膜界面において移行した反応性ミクログリアによって食菌された破片を生ずる。この課題は、カプセル化層３０並びに接触層２３及び／又は電極層４１を設け、それらが一緒になって環境から活性層２２内のＣＰを完全に隔離することにより、急速な劣化を回避して長期の機能発揮を可能にすることにより、成功裏に対処される。

【0055】

図８は、光による照射の際、光電子インターフェースによって発生した電気的信号を記録する構成を図示した見取り図を示す。画素素子には、下方より可視（ＶＩＳ）又は近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル領域の光ｈνが、基板を通し埋め込まれたプラットフォームを通して、照射されている。照射は、基層と、照射された画素素子の各々の接触層との間に電圧を生じさせる。接触層に近接近したニューロンは、その電圧により励起される。励起は、読取り増幅器６に接続した読取り電極５により測定される。同様の構成が、柱部４０を含む、図６及び図７の光電子インターフェースに対しても想定できる。この場合、ニューロンは、電極層４１と接触していることになる。

【0056】

エラストマー基板上に画素素子をパターン形成する例示的なプロセスが、図９～図１２に図示されている。

【0057】

図９は、スピンコーティング及びその後のエッチングにより画素素子をパターン形成する例示的なプロセスを図示している。埋め込まれたプラットフォーム１３を備えた、事前に作製されたＰＤＭＳ基板１０は、既知の方法によりシリコンウエハ７上に製造される。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液は、超音波分解されて０．４５μｍでフィルターにかけられる。ＰＤＭＳ基板は、２９Ｗで３０～４０秒間、酸素プラズマにより処理される。フィルターにかけられたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液は、前処理されたＰＤＭＳ基板にスピンコーティングされ、１２０℃で３０分間、焼き付けられて、基層２１が得られる。続いて、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ（１：１）からなる活性層２２が、基層２１上にスピンコーティングされる。得られた状況が、図９の（ａ）部に図示されている。続いて、チタン又はＴｉ／ＴｉＮの薄い（３００ｎｍ）接触層２３が、ステンシルマスクを介して活性層２２にスパッタリングされ、活性層２２上に円形ディスク型チタンアイランドを形成し、プラットフォーム１３と位置合わせさる。得られた状況は、図９の（ｂ）部に図示されている。最後に、活性層２２と基層２１との露出部分が、６０秒間、指向性酸素プラズマにより乾式エッチングされ、接触層２３によって覆われていないすべての領域にあるこれらの層を完全に除去する。得られた状況は、図９の（ｃ）部に図示されている。画素素子２０は、かくして、基板１０上に存在し、各画素素子は、基層２１と活性層２２と接触層２３とを含む。

【0058】

図１０は、インクジェット印刷により画素素子をパターン形成する例示的なプロセスを図示している。工程（ａ）において、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液が、基板上にインクジェット印刷され、プラットフォーム１３と位置合わせされた基層２１のアイランドが形成される。印刷された基板は、続いて焼き付けられる。工程（ｂ）において、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ溶液が、アイランド上にインクジェット印刷され、活性層２２が形成される。最後に、チタン又はＴｉ／ＴｉＮが、ステンシルマスクを介して活性層２２上にスパッタリングされ、事前に形成されたアイランドと位置合わせされて、接触層２３が形成される。

【0059】

図１１は、リフトオフ法により画素素子をパターン形成する例示的なプロセスを図示している。ＰＤＭＳ基板１０は、２９Ｗで４０秒間、酸素プラズマにより処理される。ＰＳＳ層２４は、基板１０上にスピンコーティングされ、その基板１０は、１１０℃で５分間焼き付けられる。続いて、フォトレジスト層２５が塗工されて、フォトリソグラフィ技術によりエッチングされ、基板１０内のプラットフォーム１３と位置合わせされた円形開口部が形成される。得られた状況が、図１１の（ａ）部に図示されている。続いて、ＰＳＳ層２４の円形開口部により露出する部分が、除去される。１つの実施形態において、これは、水中掘削により行うことができ、図１１の（ｂ）部に示されるアンダカットとなる。別の実施形態において、ＰＳＳの除去は、酸素プラズマによるエッチングによってなされる。両者の選択肢は、組み合わせることもできる。続いて、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの基層２１とＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭの活性層２２とは、事前に構成された基板にスピンコーティングされ、基層２１は、基層の塗工後に焼き付けることにより安定化される。得られた状況は、図１１の（ｃ）部に図示されている。次の工程において、チタン又はＴｉ／ＴｉＮの薄い接触層２３が、生じた構造物上にスパッタリングされる（図１１の（ｄ）部参照）。最後に、ＰＳＳ層が、水中に溶解されるか、又はＰＤＭＳ基板から剥離される。得られた状況は、図１１の（ｅ）部に図示されている。

【0060】

図１２は、転写印刷により画素素子をパターン形成する例示的なプロセスを図示している。ポリイミド層が、接着促進剤により表面修飾されたガラスウエハ８にコーティングされ、パターン形成されてポリイミドアイランド２６が作成されている。活性層２２と基層２１とは、パターン形成されたガラスウエハ８上にスピンコーティング又は鋳造されている。パターン形成されたガラスウエハの代わりに、その他のパターン形成された担体が使用できる。ポリイミドアイランド２６上に配置された基層２１と活性層２２との部分は、生じた画素素子が基板１０内のプラットフォーム１３と位置合わせされるように、印刷により、プラズマ処理されたＰＤＭＳ基板１０に移動される（図１２の（ａ）部と（ｂ）部参照）。最後に、チタン又はＴｉ／ＴｉＮの接触層２３が、ステンシルマスクを介して活性層２２上にスパッタリングされる。

【0061】

図１３～図１５は、カプセル化層と任意の柱状部とを製作する例示的な方法を図示している。

【0062】

図１３は、スピンコーティング及びその後のエッチングによる、アクセス開口部を備えたカプセル化層製作の例示的な方法を図示している。画素素子２０を備えた基板１０は、２９Ｗで１５秒間、酸素プラズマにより短時間処理される。ＰＤＭＳのカプセル化層３０は、基板１０上に４μｍにスピンコーティングされる。生じた構造物は、８０℃で少なくとも２時間焼き付けられる。生じた構造物は、図１３の（ａ）部に図示されている。薄い（５０ｎｍ）アルミニウム層２８が、カプセル化層３０上にスパッタリングされる。続いて塗工された４μｍのポジ型フォトレジスト層２９は、フォトリソグラフィ技術によりパターン形成され、フォトレジスト層２９に円形のディスク型開口部が作成されている。得られた状況は、図１３の（ｂ）部に図示されている。アルミニウム層２８の露出部分は、乾式エッチングにより除去される。続いて、カプセル化層３０の露出部分は、ＳＦ６と酸素ガス（２５：４）との混合物中での乾式エッチングにより除去され、アクセス開口部３１が作成されている。同時に、フォトレジスト層の残っている部分は、ほとんど完全にエッチングによりなくなる。フォトレジスト層の残っているすべての残渣は、４５秒間の短時間の酸素乾式エッチングにより除去される。最後に、アルミニウム層２８の残っている部分は、乾式エッチングまたは湿式エッチングにより除去され、図１３の（ｃ）部に図示された通りの完成した光起電インターフェースが得られる。

【0063】

図１４は、アクセス開口部と柱部とを備えたカプセル化層製作の例示的な方法を図示している。カプセル化層３０は、図１３と関連して説明されたものと同じ方法で作成され、図１４の（ａ）部の状況となる。アルミニウム層２８とフォトレジスト層２９とが、図１３と関連して説明されたものと同じ方法で加えられている。フォトレジスト層２９がパターン形成されて、フォトレジスト層２９にリング型の環状開口部が作成されている。アルミニウム層２８の露出部分は、乾式エッチングにより除去される。続いて、カプセル化層３０の露出部分は、図１３と関連して説明されたものと同じ方法で乾式エッチングにより除去され、カプセル化層に環状アクセス開口部３１が作成されている。これにより、画素素子２０とプラットフォーム１３とに位置合わせされたＰＤＭＳ柱部４０が、画素素子２０上に作成され、柱部４０が、取り囲んでいるカプセル化層のちょうど上面まで軸方向に延び（図１４の（ｃ）部参照）、環状アクセス開口部３１により、取り囲んでいるカプセル化層３０から横方向に分離される。フォトレジスト層の残っているすべての残渣は、４５秒間の短時間の酸素乾式エッチングにより除去される。最後に、アルミニウム層２８の残っている部分は、乾式エッチング又は湿式エッチングにより除去される。続いて、チタン又は窒化チタンの電極層４１が、画素素子と電極層４１との間の電気的接触を確実にするように、柱部の露出表面並びに画素素子の露出表面を完全に覆うように、柱部４０と位置合わせされたステンシルマスクを介してスパッタリングされる。

【0064】

図１５は、アクセス開口部と突出柱部とを備えたカプセル化層の製作の例示的な方法を図示している。柱部４０は、図１４と関連して説明されたものと同じ方法で作成されているが、更に厚いカプセル化層（８～１０μｍ厚）から作成されている。図１５の（ａ）部は、柱部の作成後の状況を図示しており、アルミニウム層２８は、まだカプセル化層３０上に存在しているまま存続している。柱部４０は、８μｍのポジ型フォトレジスト層４３で覆われ、残っているアルミニウム層２８は、乾式エッチングにより除去される。続いて、カプセル化層３０の厚みは、乾式エッチングにより減少され、約５μｍのＰＤＭＳがカプセル化層３０から除去された後に、エッチングプロセスが停止される。得られた状況は、図１５の（ｂ）部に図示されている。フォトレジスト層４３が除去され、再度、柱部４０を露出させ、柱部上に残っているアルミニウム層は、乾式エッチング又は湿式エッチングにより除去される。最後に、チタン又は窒化チタンの電極層４１が、柱部４０上と、画素素子２０の取り囲んでいる部分上とに、ステンシルマスクを介してスパッタリングされる。

【0065】

本発明は、例示的な実施形態を参照して説明をしてはいるが、本発明から逸脱することなく多くの修正が可能である。特に、柱部は、自立型である必要はない。例えば、それら柱部は、１つまたはそれ以上のＰＤＭＳのブリッジにより取り囲んでいるカプセル化層に接続されたまま存続することが可能である。ＰＤＭＳ以外のその他の材料は、基板用とカプセル化層用とに採用できる。上記の例示的な実施形態において、特定の共役ポリマーブレンド物が、画素素子の半導体活性層２２を形成するために使用されてはいるが、その他の光活性半導体ポリマーも採用できる。基層も、同様にその他のポリマーからなることができる。代わりとなる実施形態において、基層は、ＩＴＯなどの無機導電体からなることができる又は省くこともできる。単一基層の代わりに、複層構造体を使用でき、例えば、１つ又はそれ以上の共役ポリマーからなる第２層によって覆われている、ＩＴＯからなる第１層などを使用できる。接触層２３は、チタン又はＴｉＮの層であるとして説明はしたが、接触層は、その他の導電性材料からなることができる。接触層２３は、省くこともできる。このことは、分離電極層４１を含有する実施形態に特にあてはまる。また、電極層４１は、異なる導電性材料からなることができる。その他多くの修正変更が、容易に考えられる。

【0066】

［略語の説明］
Ｐ３ＨＴ ポリ（３－ヘキシルチオフェン）
ＰＣＢＭ ［６，６］－フェニル－Ｃ_６１－酪酸メチルエステル
ＰＥＤＯＴ ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）
ＰＳＳ ポリスチレンスルホン酸
Ｐ３ＯＴ ポリ（３－オクチルチオフェン－２，５－ジイル）
ＭＥＨ－ＰＰＶ ポリ［２－メトキシ－５－（２－エチルヘキシルオキシ）－１，４－フェニレンビニレン］
ＭＤＭＯ－ＰＰＶ ポリ［２－メトキシ－５－（３′，７′－ジメチルオクチルオキシ）－１，４－フェニレンビニレン］
ＰＣＰＤＴＢＴ ポリ［２，６－（４，４－ビス－（２－エチルヘキシル）－４Ｈ－シクロペンタ［２，１－ｂ；３，４－ｂ′］ジチオフェン）－ａｌｔ－４，７（２，１，３－ベンゾチアジアゾール）］
ＩＴＯ 酸化インジウムスズ
ＰＤＭＳ ポリジメチルシロキサン
ＭＥＡ マルチ電極アレイ
ＭＰＤＡ マルチフォトダイオードアレイ

【符号の説明】

【0067】

１ 光電子インターフェース
２ 支持体
３ 画素素子
４ 眼
５ 読取り電極
６ 読取り増幅器
７ シリコンウエハ
８ ガラスウエハ
１０ 基板
１１ 第１の基板層
１２ 第２の基板層
１３ 硬性プラットフォーム
２０ 画素素子
２１ 基層（電荷注入層）
２２ 活性層
２３ 接触層
２４ ＰＳＳ層
２５ フォトレジスト層
２６ ポリイミドアイランド
２８ アルミニウム層
２９ フォトレジスト層
３０ カプセル化層
３１ アクセス開口部
４０ 柱部
４１ 電極層
４２ 接触領域
４３ フォトレジスト層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9(a)】

【図9(b)】

【図9(c)】

【図10(a)】

【図10(b)】

【図10(c)】

【図11(a)】

【図11(b)】

【図11(c)】

【図11(d)】

【図11(e)】

【図12(a)】

【図12(b)】

【図12(c)】

【図13(a)】

【図13(b)】

【図13(c)】

【図14(a)】

【図14(b)】

【図14(c)】

【図14(d)】

【図15(a)】

【図15(b)】

【図15(c)】