(57)【要約】【課題】大きな発光面積を有する新規な有機発光トランジスターを提供する。【解決手段】有機発光トランジスターは、アレイ状のパターンに配列された複数の開口部を有するメッシュ型ソース電極を備える。このメッシュ型ソース電極は、有機発光トランジスターのゲート電極とドレイン電極との間に位置してよい。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状のパターンに配列された複数の開口部を有するメッシュ型ソース電極を備える有機発光トランジスター。
【請求項２】
ゲート電極及びドレイン電極をさらに備え、
前記メッシュ型ソース電極が、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間に位置する、請求項１に記載の有機発光トランジスター。
【請求項３】
前記ゲート電極と前記メッシュ型ソース電極との間に位置する絶縁体をさらに備える請求項２に記載の有機発光トランジスター。
【請求項４】
前記メッシュ型ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置する半導体層及び有機発光層をさらに備える請求項２に記載の有機発光トランジスター。
【請求項５】
前記メッシュ型ソース電極と前記半導体層との間に位置するソース絶縁体をさらに備える請求項４に記載の有機発光トランジスター。
【請求項６】
前記ドレイン電極が、アレイ状のパターンに配列された複数の開口部を備える請求項２に記載の有機発光トランジスター。
【請求項７】
前記ゲート電極が、アレイ状のパターンに配列された複数の開口部を備える請求項２に記載の有機発光トランジスター。
【請求項８】
前記複数の開口部のそれぞれが、円形、楕円形、または多角形の形状である請求項１に記載の有機発光トランジスター。
【請求項９】
前記複数の開口部のそれぞれの幅が、２００μｍ以下である請求項８に記載の有機発光トランジスター。
【請求項１０】
前記複数の開口部における２つの隣り合う開口部の間の間隔が、２００μｍ以下である請求項８に記載の有機発光トランジスター。
【請求項１１】
前記複数の開口部が前記メッシュ型ソース電極を貫通するように形成されており、かつ、２次元アレイ状に配列された複数の孔として形成されている請求項１に記載の有機発光トランジスター。
【請求項１２】
前記複数の開口部が前記メッシュ型ソース電極の一方の面から前記メッシュ型ソース電極の他方の面まで延在しており、かつ、１次元のアレイ状に配列された複数の帯として形成されている請求項１に記載の有機発光トランジスター。
【請求項１３】
電極層を形成する工程と、
前記電極層をパターニングし、アレイ状のパターンに配列された複数の開口部を有するメッシュ型ソース電極を形成する工程と、を備える、
有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項１４】
前記電極層を形成する工程の前に、
ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁体を形成する工程と、をさらに備え、
前記メッシュ型ソース電極が前記ゲート絶縁体上に位置する、
請求項１３に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項１５】
前記メッシュ型ソース電極上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に有機発光層を形成する工程と、
前記有機発光層上にドレイン電極を形成する工程と、
をさらに備える請求項１３に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項１６】
前記電極層のパターニングは、
前記電極層上にフォトレジストからなるソース絶縁体を形成する工程と、
前記フォトレジストからなるソース絶縁体の所定の領域に紫外線を照射する工程と、
前記フォトレジストからなるソース絶縁体から、紫外線が照射された前記領域を除去する工程と、
前記ソース絶縁体をエッチングマスクとして用いることによって、前記電極層をエッチングする工程と、
を含む請求項１３に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項１７】
前記複数の開口部のそれぞれが、円形、楕円形、または多角形の形状である請求項１３に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項１８】
前記複数の開口部のそれぞれの幅が、２００μｍ以下である請求項１７に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項１９】
前記複数の開口部における２つの隣り合う開口部の間の間隔が、２００μｍ以下である請求項１７に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項２０】
前記複数の開口部が前記メッシュ型ソース電極を貫通するように形成されており、かつ、２次元アレイ状に配列された複数の孔として形成されている請求項１３に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【請求項２１】
前記複数の開口部が前記メッシュ型ソース電極の一方の面から前記メッシュ型ソース電極の他方の面まで延在しており、かつ、１次元のアレイ状に配列された複数の帯として形成されている請求項１３に記載の有機発光トランジスターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、準面発光（ｑｕａｓｉ−ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）縦型有機発光トランジスター（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光トランジスターは、追加の駆動素子を有することなく発光特性を制御することが可能である。他方、有機発光ダイオードは、薄膜トランジスターなどの駆動素子を必要とすることが常である。その結果、有機発光トランジスターは、高い開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｒａｔｉｏ）及び発光効率を有するので、次世代発光素子としての見込みが大きい。
【０００３】
有機発光トランジスターには、そうした固有の長所が存在するものの、同一平面上においてソース電極とドレイン電極とが側方に位置する有機発光トランジスターでは、必然的に線状の発光特性が得られる。換言すれば、有効な発光は、素子全体のうちの小さな領域を占めるのみである。このような問題点を解決するために、交差指状（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）の電極を有する有機発光トランジスターまたは３層有機発光トランジスターが提案されている。しかしながら、この素子の構成による発光面積の増大は単に加算的なものであり、有機発光トランジスターの実用には不十分である。
【０００４】
発光面積の単なる加算に代えて提案されているのが、金属−絶縁体−半導体構造を縦型有機発光素子に適用することである。最近では、カーボンナノチューブをソース電極として用いた低電圧かつ低電力の有機発光トランジスターが提案されている。ソース電極に用いられる層においてカーボンナノチューブ層はランダムに分布し、整列していないので、表面が粗くなることで素子の安定性及び寿命が減少する。また、カーボンナノチューブの集合体に特有の結合性の低さ及び空間的な非一様性から、発光の効率や再現性が損なわれる可能性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８,２３２,５６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、大きな発光面積を有する新規な有機発光トランジスターと、発光素子及び駆動トランジスターを組み合わせるための費用効果的な手法とを提供することに関する。係る有機発光トランジスターは、次世代ディスプレイや、有機発光ダイオードを超える様々な光電素子に用いられることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係る有機発光トランジスターは、アレイ状のパターンに配列された複数の開口部を有するメッシュ型（ｍｅｓｈ−ｔｙｐｅ）ソース電極を備える。該メッシュ型ソース電極は、有機発光トランジスターのゲート電極とドレイン電極との間に位置してよい。
【０００８】
一実施形態に係る有機発光トランジスターの製造方法は、電極層を形成する工程と、電極層をパターニングし、アレイ状のパターンに配列された複数の開口部を有するメッシュ
型ソース電極を形成する工程とを備える。該有機発光トランジスターの製造方法は、電極層を形成する工程の前に、ゲート電極を形成する工程と、ゲート電極上にゲート絶縁体を形成する工程をさらに備えてよい。加えて、該有機発光トランジスターの製造方法は、メッシュ型ソース電極上に半導体層を形成する工程と、半導体層上に有機発光層を形成する工程と、有機発光層上にドレイン電極を形成する工程とをさらに備えてよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様に係る有機発光トランジスターは、メッシュ型ソース電極の使用によって得られる準面発光特性を示す。メッシュ型ソース電極を有する有機発光トランジスターは、有機発光ダイオードと同等の面発光レベルを示すことができる。さらにまた、この有機発光トランジスターの開口率、輝度、及び発光効率は、有機発光ダイオードのものよりも優れている。別の利点は、薄膜トランジスターなどの追加の駆動素子を必要としないので、生産コストを削減できることである。
【００１０】
本開示の一態様に係る製造方法は、電極及び半導体の製造に関して従来のリソグラフィ又はインクジェット印刷プロセスによって容易に実現可能であり、また新規な有機光電素子及びフレキシブルディスプレイに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】一実施形態に係る準面発光縦型有機発光トランジスターの断面図。
【図１ｂ】図１ａに示した有機発光トランジスターにおけるメッシュ型ソース電極の平面図。
【図２ａ】一実施形態に係る有機発光トランジスターにおける電荷の注入と、ソース電極の境界から開口部に向かう電荷の流れとを示す模式図。
【図２ｂ】一実施形態に係る有機発光トランジスターにおける電荷の注入と、ソース電極の境界から開口部に向かう電荷の流れとを示す模式図。
【図３ａ】一実施形態に係る有機発光トランジスターの製造におけるメッシュ型ソース電極の製造プロセスを示す断面図。
【図３ｂ】一実施形態に係る有機発光トランジスターの製造におけるメッシュ型ソース電極の製造プロセスを示す断面図。
【図３ｃ】一実施形態に係る有機発光トランジスターの製造におけるメッシュ型ソース電極の製造プロセスを示す断面図。
【図３ｄ】一実施形態に係る有機発光トランジスターの製造におけるメッシュ型ソース電極の製造プロセスを示す断面図。
【図３ｅ】一実施形態に係る有機発光トランジスターの製造におけるメッシュ型ソース電極の製造プロセスを示す断面図。
【図４ａ】一実施形態に従って製造されるメッシュ型ソース電極の光学顕微鏡写真。
【図４ｂ】一実施形態に従って製造されるメッシュ型ソース電極の光学顕微鏡写真。
【図５ａ】ゲート電極とソース電極との間に電圧を印加することによる有機発光トランジスターにおける準面発光を示す光学顕微鏡写真。
【図５ｂ】ゲート電極とソース電極との間に電圧を印加することによる有機発光トランジスターにおける準面発光を示す光学顕微鏡写真。
【図５ｃ】ゲート電極とソース電極との間に電圧を印加することによる有機発光トランジスターにおける準面発光を示す光学顕微鏡写真。
【図５ｄ】図５ａ乃至図５ｃにおける輝度の空間分布を示すグラフ。
【図６ａ】ソース電極とドレイン電極との間に電圧を印加することによる有機発光トランジスターにおける準面発光を示す光学顕微鏡写真。
【図６ｂ】ソース電極とドレイン電極との間に電圧を印加することによる有機発光トランジスターにおける準面発光を示す光学顕微鏡写真。
【図６ｃ】ソース電極とドレイン電極との間に電圧を印加することによる有機発光トランジスターにおける準面発光を示す光学顕微鏡写真。
【図６ｄ】図６ｃにおける輝度の空間分布を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本開示の実施形態について詳しく説明する。
図１ａは、一実施形態に係る有機発光トランジスターの断面図であり、図１ｂは、図１ａに示した有機発光トランジスターにおけるメッシュ型ソース電極の平面図である。実施形態に係る有機発光トランジスターは、電荷の垂直方向への移動によって発光がなされ、大きな発光領域により準面発光特性を有する縦型（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｔｙｐｅ）有機発光トランジスターであってよい。
【００１３】
図１ａ及び図１ｂを参照すると、一実施形態に係る有機発光トランジスターは、メッシュ型ソース電極４０を備える。メッシュ型ソース電極４０は、アレイ状のパターンに配列された複数の開口部４００を有してよい。各開口部４００は、ソース電極４０を貫通するように形成されてよい。一実施形態において、各開口部４００は、ソース電極４０を上方から見た場合にソース電極４０内部に形成された孔（ホール）の形状を有してよい。別の実施形態において、各開口部４００は、ソース電極４０を上方から見た場合にソース電極４０の一方の面からソース電極４０の他方の面まで延在する帯（ストリップ）状の形状を有する。開口部４００を形成する孔又は帯は、円形、楕円形、または多角形などの断面形状を有してよい。
【００１４】
さらにまた、有機発光トランジスターは、メッシュ型ソース電極４０の下方に基板１０、ゲート電極２０、及びゲート絶縁体３０のうちの１つ以上を備える。メッシュ型ソース電極４０の上方には、ソース絶縁体５０、半導体層６０、有機発光層７０、及びドレイン電極８０のうちの１つ以上が設けられてよい。一実施形態では、ソース絶縁体５０はフォトレジスト（ＰＲ）である。メッシュ型ソース電極４０は、上方のドレイン電極８０と下方のゲート電極２０との間に配置される。
【００１５】
基板１０は、有機発光トランジスターの構造全体を支持する。基板１０は、ガラス、石英（ｑｕａｒｔｚ）、高分子（ポリマー）樹脂（例えば、プラスチックなど）、シリコン、またはその他好適な材料からなるものであってよい。
【００１６】
ゲート電極２０は基板１０上に形成されてよい。ゲート電極２０は、電気伝導が可能な（すなわち、導電性の）透明電極材料（例えば、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属、伝導性有機材料、伝導性高分子または伝導性粒子の集合体などの非金属材料、またはその他好適な導電性材料からなるものであってよい。ゲート電極２０は、真空蒸着によって形成されてよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００１７】
ゲート絶縁体３０はゲート電極２０上に形成されてよい。ゲート絶縁体３０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）など電気絶縁性の無機材料、絶縁性ポリマーなどの有機材料、または電流を遮断し電荷移動のためにゲート電極２０において半導体層６０へのゲート電圧を印加するための他の好適な材料からなるものであってよい。
【００１８】
メッシュ型ソース電極４０はゲート絶縁体３０上に形成されてよい。ソース電極４０は、電気伝導性に優れ、半導体層６０への電荷注入を促し、かつパターン形成が可能な材料からなるものであってよい。例えば、ソース電極４０は、金（Ａｕ）などの金属、伝導性有機材料または伝導性粒子などの非金属材料、または他の好適な導電性材料からなるものであってよい。ソース電極４０は、真空蒸着によって形成され、フォトリソグラフィによってパターニングが行われてよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００１９】
一実施形態においては、ソース電極４０上のフォトレジストからなるソース絶縁体５０は、ソース電極４０のパターニングを行うべく働くこともできる。ソース電極４０上に絶縁体が存在しない場合、ゲート電圧によらずとも、ソース電極４０とドレイン電極８０との間の電圧差によって電荷の注入及び移動が生じる。これによって、有機発光ダイオードと類似の発光が生じ、駆動トランジスターのスイッチング機能が消失することになる。
【００２０】
半導体層６０は、ソース絶縁体５０上に形成され、また開口部４００においてはゲート絶縁体３０上に形成されてよい。半導体層６０は、低分子有機半導体またはポリマー性半導体材料、無機半導体材料、または電圧の印加によって電荷移動チャンネルを形成可能な他の好適な材料からなるものであってよい。加えて、半導体層６０は、前述の材料に金属粒子を含む材料からなるものであってもよい。一実施形態において、半導体層６０は、ｐ型半導体性を有するペンタセンからなるものであってよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００２１】
半導体層６０上には有機発光層７０が形成されてよい。有機発光層７０は、ｐ型半導体とｎ型半導体とからなる単層構造、両極性（ａｍｂｉｐｏｌａｒ）半導体材料からなる単層構造などとして構成されてよい。発光効率の向上または光色の制御のために、２層または３層の構造が用いられてもよい。一実施形態において、有機発光層７０は真空蒸着によって調製されるα−ＮＰＤ（Ｎ,Ｎ'−ジ（１−ナフチル）−Ｎ,Ｎ'−ジフェニルベンジジン）及びＡｌｑ３（（トリ−８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）の２層によって構成されていてもよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００２２】
ドレイン電極８０は、有機発光層７０上に形成されてよい。ドレイン電極８０は、ソース電極４０と同様、電気伝導性に優れ、半導体層６０への電荷注入を促す金属または非金属材料からなるものであってよい。一実施形態において、ドレイン電極８０は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）及びアルミニウム（Ａｌ）の２層として構成されていてもよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００２３】
以上で説明した実施形態に係る有機発光トランジスターでは、ソース電極４０が複数の開口部４００を有するメッシュ型に形成されており、これによって電荷の注入と半導体層６０から有機発光層７０に向かっての電荷の移動が向上する。その結果、有機発光層７０の有効な発光はゲート電圧によって変化し得る準面発光特性を示す。
【００２４】
具体的には、ソース電極４０の開口部４００を通じて半導体層６０に電荷が注入され、移動電荷が有機発光層７０に存在する逆の極性を有する電荷と再結合する。半導体層６０への電荷の注入と、有機発光層７０における電荷の再結合と、結果として得られる発光面積及び輝度とは、主として開口部４００の寸法による影響を受ける。メッシュ型ソース電極４０において各開口部４００の形状及び寸法や、隣り合う開口部４００の間の間隔を調節することによって、有機発光トランジスターの発光特性を最適化することができる。
【００２５】
一実施形態において、メッシュ型ソース電極４０は、複数の正方形の開口部４００を備える。ここで、各開口部４００の一辺の幅Ｗは数ｎｍから約２００μｍであってよい。加えて、隣り合う開口部４００の間の間隔（すなわち、ソース電極４０の線幅）は、数ｎｍから約２００μｍであってよい。これは単なる一例である。開口部４００の形状及び寸法や、ソース電極４０における開口部４００の構造配置は、前述したものに限定されるものではない。
【００２６】
従来の縦型有機発光トランジスターでは、ゲート電極はソース電極とドレイン電極との間に配置され、ソースとドレインとの間の電荷の流れはゲート電圧によって調節される。
この場合、ゲート電極におけるリーク電流は相当大きい。一方、本実施形態に係る縦型有機発光トランジスターでは、ソース電極４０はドレイン電極８０とゲート電極２０との間に配置されているので、リーク電流を低減することができる。メッシュ型ソース電極４０の重要な特徴は、ゲート電極２０から発生する電場がソース電極４０の開口部４００を貫通して、ソース電極４０とドレイン電極８０との間のゲート電圧による電荷の注入及び移動が効率的に制御されることである。
【００２７】
別の実施形態では、有機発光トランジスターは、ゲート電極及び／またはドレイン電極が複数の開口部を有するように構成される。例えば、ゲート電極及び／またはドレイン電極に、２次元に配列された複数の孔または１次元に配列された複数の帯型の開口部を備えてもよい。メッシュ型のソース電極以外にも、電場線の空間分布は、有機発光トランジスターにおける電荷の注入及び移動、電荷の再結合、並びにその結果として得られる発光を最適化するべく、開口部を有するゲートおよび／またはドレイン電極の幾何構造パラメータに応じて変更されてよい。
【００２８】
図２ａ及び図２ｂは、実施形態に係る有機発光トランジスターのソース電極の各開口部における電荷の注入及び流れを示す模式図である。図２ａ及び図２ｂに示した矢印は、ソース電極４０，４１の開口部４００，４１０における電荷の流れの方向をそれぞれ示す。
【００２９】
図２ａを参照すると、一実施形態において、ソース電極４０は、複数の開口部４００を閉じた構成により備える。開口部４００は、ソース電極４０内に２次元のアレイ状に配列された複数の孔として形成されてよい。図２ａに示したソース電極４０では、開口部４００の境界が閉じているので電荷の注入及び流れは２次元的に生じ、その結果、有機発光層７０における電荷の再結合領域は開口部４００を覆うように拡がる。これによって、準面発光、高い発光効率、及び高い輝度が得られる。
【００３０】
図２ｂを参照すると、別の実施形態において、ソース電極４１は、複数の開口部４１０を開いた構成により備える。開口部４１０は、ソース電極４１を上方から見た場合、ソース電極４１の一方の面から他方の面まで延在する複数の帯として形成されてよい。複数の帯は、１次元アレイ状のパターンに形成されてよい。この場合、ソース電極４１の電極部分は、櫛歯に類似した構造を有する。図２ｂに示したソース電極４１では、開口部４１０の開いた構成のため電荷の注入及び流れは１次元的に生じ、それによって、図２ａに示したメッシュ型構造の場合に比べて発光面積が小さく効率が低い。
【００３１】
しかし、図２ａ及び図２ｂに示したソース電極４０，４１及び開口部４００，４１０の形状は単なる例であり、有機発光トランジスターの電極に形成される開口部の形状、配列、及び寸法は、図２ａ及び図２ｂに示したものに限定されるものではない。例えば、各開口部は、円形、楕円形、または多角形の断面形状を有してよい。加えて、本明細書において用いられる「メッシュ型電極」という用語は、電極に形成された開口部が２次元の閉じた構成を有する場合と１次元の開いた構成を有する場合とのすべてを含むことを意図したものであり、開口部を特定の位置、形状、又は配列に限定することを意図したものではない。
【００３２】
図３ａ乃至図３ｅは、一実施形態に係る有機発光トランジスターの製造におけるメッシュ型ソース電極の製造プロセスを示す断面図である。
図３ａを参照すると、まず、ゲート絶縁体３０が準備される。ガラス又はプラスチックからなる基板（図示せず）上にゲート電極（図示せず）が形成され、ゲート電極上にゲート絶縁体３０が形成されてよい。次いで、ゲート絶縁体３０上にソース電極４０が形成されてよい。このとき、ソース電極４０は、ゲート絶縁体３０全体の上に形成される単一の膜であってよい。ソース電極４０として、例えば、真空蒸着によってゲート絶縁体３０の
全面の上に金（Ａｕ）からなる層が形成されてよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００３３】
図３ｂを参照すると、ソース電極４０上にソース絶縁体５０が形成される。ソース絶縁体５０（本実施形態ではフォトレジストからなる）は、開口部を有するソース電極４０をパターニングによって形成するように働いてもよい。ソース絶縁体５０は、スピンコーティングによって調製されてよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００３４】
図３ｃを参照すると、ソース絶縁体５０（フォトレジストからなる）上にフォトマスク５５が配置され、フォトマスク５５の上方から紫外線（ＵＶ）が照射される。フォトマスク５５は、ソース電極４０に形成される複数の開口部の形状に対応するパターンを有するように用意されてよい。紫外線の照射後、フォトマスク５５が除去されてよい。
【００３５】
図３ｄを参照すると、ソース絶縁体５０（フォトレジストからなる）において紫外線の照射された領域が、フォトレジスト現像液を用いて除去される。その結果、フォトマスク５５に対応するパターンがソース絶縁体５０に形成され、フォトレジストが現像された領域におけるソース電極４０の部分は、ソース絶縁体５０によって覆われなくなってよい。
【００３６】
図３ｅを参照すると、ソース絶縁体５０をエッチングマスクとして用いることによって、複数の開口部４００を有するメッシュ型ソース電極４０が形成される。例えば、ソース電極４０は、プラズマエッチングにてエッチングされてもよいが、必ずしもそれに限定されるものではない。次いで、開口部４００を通じてゲート絶縁体３０上に、またソース絶縁体５０上に、半導体層（図示せず）、有機発光層（図示せず）、及びドレイン電極（図示せず）が順次形成される。本実施形態に従って製造される有機発光トランジスターでは、半導体層及び有機発光層の形成プロセスに先立ってソース電極４０が形成されるので、溶液プロセス又はエッチングプロセスによる有機材料層の損傷を根本的に回避することができる。
【００３７】
図４ａ及び図４ｂは、図３に示したプロセスに従って調製されるメッシュ型ソース電極の光学顕微鏡写真である。フォトマスクのパターンを変化させることで、メッシュ型ソース電極における電極領域及び開口部の配列、形状、及び寸法を調節することができる。有機発光層は開口部を通じて光を発するので、以下では、メッシュ型ソース電極のうち電極によって覆われている領域を電極領域と称し、開口部の領域を発光領域と称する。図４ａは、電極領域の幅が約２０μｍ、発光領域の幅が約４０μｍである、製造されたメッシュ型ソース電極を示す。図４ｂは、電極領域の幅が約５μｍ、発光領域の幅が約２０μｍである、メッシュ型ソース電極を示す。発光領域に対する電極領域の相対的な大きさを調節することによって、半導体層における電荷の移動及び流れを制御して、有機発光層の発光特性を最適化することができる。
【００３８】
図５ａ乃至図５ｃは、ゲート電極とソース電極との間の電圧に応じた有機発光トランジスターにおける準面発光を示す写真である。図５ｄは、図５ａ乃至図５ｃにおける輝度の空間的分布を示すグラフである。
【００３９】
図５ａ乃至図５ｃは、ゲート電極とソース電極との間にそれぞれ０Ｖ、−４０Ｖ、＋４０Ｖの電圧を印加したときの有機発光トランジスターの準面発光を示す。このとき、メッシュ型ソース電極では、各開口部の幅は約４０μｍであり、２つの隣り合う開口部の間の間隔（すなわち、電極領域の線幅）は約２０μｍである。この実施形態では、ｐ型半導体特性を有するペンタセンからなる半導体層が用いられる。図５ｄに示した３つのグラフ５１０，５２０，５３０は、それぞれ図５ａ乃至図５ｃにおける１つの開口部にわたる領域（線によって示す）における輝度の空間的分布を示す。
【００４０】
図５ｃを参照すると、ゲート電極とソース電極との間の電圧が約＋４０Ｖのとき、半導体層における電荷がチャンネル領域に集まりにくくなるので電荷の移動が生じない。その結果、発光が生じない。
【００４１】
図５ａを参照すると、ゲート電極とソース電極との間の電圧が０Ｖのとき、一部の電荷が移動して各開口部の端縁部に沿った小さな領域においてのみで光が放出される。図５ｂを参照すると、ゲート電極とソース電極との間の電圧が−４０Ｖのとき、チャンネルが形成されて半導体層において電荷移動が生じる。半導体層の面内における電荷移動に加えて、ソース電極とドレイン電極との間の電圧差によって開口部を通じた面外の電荷移動が引き起こされる。これによって、移動電荷が有機発光層における逆の極性を有する電荷と再結合する。なお、開口部の幅が約４０μｍである場合には、面内の電荷移動は限定されており、開口部全体を通じた発光は得られなかった。
【００４２】
図６ａ乃至図６ｃは、ソース電極とドレイン電極との間の電圧に応じた有機発光トランジスターにおける準面発光を示す写真である。図６ｄは、図６ｃにおける輝度の空間的分布を示すグラフである。
【００４３】
図６ａ乃至図６ｃは、ドレイン電極とソース電極との間にそれぞれ０Ｖ、−５Ｖ、−８．５Ｖの電圧を印加したときの有機発光トランジスターの準面発光を示す。このとき、メッシュ型ソース電極では、各開口部の幅は約２０μｍであり、２つの隣り合う開口部の間の間隔（すなわち、電極領域の線幅）は約２０μｍである。この実施形態では、ｐ型半導体特性を有するペンタセンからなる半導体が用いられる。図６ｄに示したグラフは、図６ｃにおける１つの開口部にわたる領域（線にて示す）における輝度の空間的分布を示す。
【００４４】
図５及び図６にそれぞれ示すように、メッシュ型ソース電極における開口部の幅を約４０μｍから約２０μｍまで減少させると、ほば開口部の全体を通じて電荷移動が生じる。この場合、ほぼ開口部全体を覆う準面発光が生じる。図６ｄに示した輝度の空間的分布から、面内電荷移動の距離は約１０μｍと推定される。
【００４５】
上述の実施形態に係る有機発光トランジスターは、メッシュ型ソース電極の使用によって得られる準面発光特性を示す。メッシュ型ソース電極を適用する有機発光トランジスターは、有機発光ダイオードのそれと同等の面発光レベルを生じることができる。さらにまた、有機発光トランジスターの開口率、輝度、及び発光効率は、有機発光ダイオードのものより優れている。別の利点は、薄膜トランジスターなどの追加の駆動素子を必要としないので、生産コストを削減できることである。
【００４６】
本開示の態様に係るの製造方法は、電極及び半導体の製造に関して従来のリソグラフィ又はインクジェット印刷プロセスによって容易に実現可能であり、また新規な有機光電素子及びフレキシブルディスプレイに適用可能である。
【００４７】
図面に示した実施形態を参照して本開示について説明したてきたが、それらは単なる例であり、当業者には、それらに対する種々の変形及び修正がなされ得ることが理解される。しかしながら、そうした変形及び修正は、本開示の範囲に含まれると解されるものである。よって、本開示の真の範囲は特許請求の範囲の記載によって定められるものである。
【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図１ａ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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