(57)【要約】【課題】垂直トランジスタと有機ELとを一つの電子素子に統合する。【解決手段】垂直駆動の有機発光トランジスタ１０の構造は、第１の垂直トランジスタ１１および第１の垂直トランジスタ１１と垂直に統合される第１の有機ＥＬ１２を備え、並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０は、基材３１、第３の垂直トランジスタ３２および第３の有機ＥＬ３３を備え、第３の垂直トランジスタ３２および第３の有機ＥＬ３３は基材３１上に並列に設置される。有機ＥＬと垂直トランジスタとが一つの電子素子に統合され、垂直トランジスタが有機ＥＬを直接駆動できるので、従来技術による有機発光トランジスタの製造工程における制限を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極、前記第１の電極に積層される第１の有機層および前記第１の有機層に接合される第２の電極を有する第１の垂直トランジスタと、
前記第１の垂直トランジスタに垂直に積層される第２の有機層および前記第２の有機層に積層される第３の電極を有する第１の有機ＥＬと、を備えることを特徴とする垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２】
前記第１の電極は陽極であり、前記第２の電極はゲート極であり、前記第３の電極は陰極であることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項３】
前記第１の電極は陰極であり、前記第２の電極はゲート極であり、前記第３の電極は陽極であることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項４】
更に、第４の電極を有し、前記第４の電極は前記第１の有機層と前記第２の有機層との間に設置されることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項５】
前記第１の電極は陽極であり、前記第２の電極はゲート極であり、前記第３の電極は陰極であり、前記第４の電極は陽極であることを特徴とする請求項４記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項６】
前記第１の電極は陰極であり、前記第２の電極はゲート極であり、前記第３の電極は陽極であり、前記第４の電極は陰極であることを特徴とする請求項４記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項７】
前記第１の垂直トランジスタ側には、透明基材が設置されることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項８】
前記第１の垂直トランジスタ側には、ガラス基材またはプラスチック基材が設置されることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項９】
前記第１の有機ＥＬ側には、透明基材が設置されることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１０】
前記第１の有機ＥＬ側には、ガラス基材またはプラスチック基材が設置されることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１１】
更に、ホットキャリアトランジスタを有し、前記ホットキャリアトランジスタはエミッタ極、ベース極およびコレクタ極を有し、前記コレクタ極は第１の導体によって前記第２の電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１２】
第５の電極、前記第５の電極に積層される第３の有機層、前記第３の有機層に積層される絶縁層、前記絶縁層に積層される第６の電極を有する第２の垂直トランジスタと、
前記第２の垂直トランジスタに垂直に積層される第４の有機層および前記第４の有機層に積層される第７の電極を有する第２の有機ＥＬと、を備えることを特徴とする垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１３】
前記第５の電極は陽極であり、前記第６の電極はベース極であり、前記第７の電極は陰極であることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１４】
前記第５の電極は陰極であり、前記第６の電極はベース極であり、前記第７の電極は陽極であることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１５】
前記第２の垂直トランジスタは、更に、第５の有機層を有し、前記第５の有機層は前記第６の電極と前記第４の有機層との間に設置されることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１６】
前記第２の垂直トランジスタは、更に、第５の有機層および第８の電極を有し、前記第５の有機層は前記第６の電極と前記第８の電極との間に設置され、前記第８の電極は前記第５の有機層と前記第４の有機層との間に設置されることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１７】
前記第５の電極は陽極であり、前記第６の電極はベース極であり、前記第７の電極は陰極であり、前記第８の電極は陽極であることを特徴とする請求項１６記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１８】
前記第５の電極は陰極であり、前記第６の電極はベース極であり、前記第７の電極は陽極であり、前記第８の電極は陰極であることを特徴とする請求項１６記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項１９】
前記第２の垂直トランジスタ側には、透明基材が設置されることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２０】
前記第２の垂直トランジスタ側には、ガラス基材またはプラスチック基材が設置されることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２１】
前記第２の有機ＥＬ側には、透明基材が設置されることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２２】
前記第２の有機ＥＬ側には、ガラス基材またはプラスチック基材が設置されることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２３】
更に、空間電荷制限トランジスタを有し、前記空間電荷制限トランジスタはエミッタ極、ゲート極およびコレクタ極を有し、前記コレクタ極は第２の導体によって前記第６の電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項１２記載の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２４】
基材と、
前記基材の第１の位置に設置され、第１のコレクタ極、第１のゲート／ベース極および第１のエミッタ極を有する第３の垂直トランジスタと、
前記基材の第２の位置に設置され、陽極および陰極を有し、前記陽極は第３の導体によって前記第１のコレクタ極と電気的に接続される第３の有機ＥＬと、を備えることを特徴とする並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２５】
前記基材は、透明基材であることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２６】
前記基材は、ガラス基材またはプラスチック基材であることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２７】
前記第３の垂直トランジスタは、空間電荷制限トランジスタまたはホットキャリアトランジスタであることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２８】
前記第１のエミッタ極は前記基材に貼合され、前記第３の導体は前記陽極と前記基材との間に設置されることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項２９】
前記第１のエミッタ極および前記陰極は、前記基材に貼合されることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項３０】
前記第３の導体は、前記第１のコレクタ極と前記基材との間および前記陽極と前記基材との間に設置されることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項３１】
前記第３の導体は前記第１のコレクタ極と前記基材との間に設置され、前記陰極は前記基材に貼合されることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項３２】
更に、第４の垂直トランジスタを有し、前記第４の垂直トランジスタは第２のコレクタ極、第２のゲート／ベース極および第２のエミッタ極を有し、前記第２のコレクタ極は第４の導体によって前記第１のゲート／ベース極と電気的に接続されることを特徴とする請求項２４記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項３３】
前記第３の垂直トランジスタは空間電荷制限トランジスタであり、前記第４の垂直トランジスタはホットキャリアトランジスタであることを特徴とする請求項３２記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【請求項３４】
前記第３の垂直トランジスタはホットキャリアトランジスタであり、前記第４の垂直トランジスタは空間電荷制限トランジスタであることを特徴とする請求項３２記載の並列駆動の有機発光トランジスタの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直駆動および並列駆動の有機発光トランジスタの構造に関し、特に、垂直トランジスタと有機ＥＬとを統合した垂直駆動および並列駆動の有機発光トランジスタの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル電子デバイスは新世代の電子デバイスであり、軽薄短小であり、人間工学に基づいた設計が可能であり、湾曲させたり、巻いたりする必要がある環境に応用できるので、例えば、フレキシブル回路、フレキシブルメモリー、フレキシブルセンサ、フレキシブル照明、フレキシブル電池およびフレキシブル表示装置などに応用されている。
【０００３】
特許文献１において、有機トランジスタが開示されている。本有機トランジスタは高発光効率の光線を放出でき、高速操作および高電圧制御が可能で、製造コストが低いという長所を有する。上述の有機トランジスタは有機半導体層を備え、有機半導体層は発光層であり、ソース極とドレイン極との間に介在する。ゲート極はおよそ有機半導体層の中央部に間隔を空けて設置される。即ち、ゲート極は発光層の中央部に設置され、ソース極およびドレイン極と略平行である。ゲート極の形状は櫛状または網状である。上述のゲート極の製造工程は非常に複雑であり、良好なゲート極の境界を定義できないので、有機トランジスタの発光効率を低下させてしまうという欠点を有する。
【０００４】
従って、上述の製造工程における制限を如何に解決して有機トランジスタの製造工程を簡素化し、有機トランジスタに有機ＥＬおよび有機トランジスタの長所を同時に備えさせ、有機トランジスタをフレキシブル表示装置、フレキシブルセンサ、アンプ回路および駆動回路などに応用させるかは各界の研究目標であった。
【特許文献１】米国特許第７，１２６，１５３号
【特許文献２】特開２００６−２５３１６４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、垂直トランジスタと有機ＥＬを一つの電子素子に統合することによって、有機発光トランジスタの体積を縮小し、垂直トランジスタが直接有機ＥＬを駆動でき、各種電子デバイスに応用させることができる、垂直駆動および並列駆動の有機発光トランジスタの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明は垂直駆動の有機発光トランジスタの構造を提供するものであり、第１の電極、第１の電極に積層される第１の有機層および第１の有機層に接合される第２の電極を有する第１の垂直トランジスタと、第１の垂直トランジスタに垂直に積層される第２の有機層および第２の有機層に積層される第３の電極を有する第１の有機ＥＬと、を備える。
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は垂直駆動の有機発光トランジスタの構造を提供するものであり、第５の電極、第５の電極に積層される第３の有機層、第３の有機層に積層される絶縁層、絶縁層に積層される第６の電極を有する第２の垂直トランジスタと、第２の垂直トランジスタに垂直に積層される第４の有機層および第４の有機層に積層される第７の電極を有する第２の有機ＥＬと、を備える。
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明は並列駆動の有機発光トランジスタの構造を提供するものであり、基材と、基材の第１の位置に設置され、第１のコレクタ極、第１のゲート／ベース極および第１のエミッタ極を有する第３の垂直トランジスタと、基材の第２の位置に設置され、陽極および陰極を有し、陽極は第３の導体によって第１のコレクタ極と電気的に接続される第３の有機ＥＬと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施によって、有機発光トランジスタの構造の体積を縮小でき、各種電子デバイスに応用でき、垂直トランジスタによって有機ＥＬを直接駆動でき、製造工程を簡素化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
当該技術に熟知する者が本明細書の記載内容、特許請求の範囲および図面に基づいて本発明の目的および長所を容易に理解できるように、本発明の詳細な特徴および長所を以下に示す。
【００１１】
〈垂直駆動の有機発光トランジスタの実施例一〉
図１は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における第１の実施形態を示す断面図である。図２は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における第２の実施形態を示す断面図である。図３は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における第３の実施形態を示す断面図である。図４は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における第４の実施形態を示す断面図である。図５は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の第５の実施形態を示す断面図である。
【００１２】
図１は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における第１の実施形態を示す断面図であり、第１の垂直トランジスタ１１および第１の有機ＥＬ１２を備える。
【００１３】
第１の垂直トランジスタ１１は第１の電極１１１、第１の有機層１１２および第２の電極１１３を有する。第１の有機層１１２は第１の電極１１１上に積層され、第２の電極１１３は第１の有機層１１２と接合され、第２の電極１１３は第１の有機層１１２内の任意の位置と接合させることができ、第１の有機層１１２上方への設置も含む。第２の電極１１３は正孔／電子の通過数量の制御に使用することができ、それによって第１の有機ＥＬ１２の発光輝度を変調する。第１の有機層１１２は正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ、正孔ブロック層ＨＢＬ、電子ブロック層ＥＢＬ、電子輸送層ＥＴＬおよび電子注入層ＥＩＬから構成される群から選択できる。
【００１４】
第１の有機ＥＬ１２は第２の有機層１２１および第３の電極１２２を有する。第２の有機層１２１は発光層ＥＭＬを備えるか、或いは正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層および電子注入層から構成される群の中の少なくとも一つを更に備えることができ、それによって各層間のエネルギー障壁差を低下させ、第１の有機ＥＬ１２の発光効率を高めることができる。第２の有機層１２１は第１の垂直トランジスタ１１の例えば、第１の有機層１１２または第２の電極１１３上に垂直に積層され、第３の電極１２２は第２の有機層１２１上に積層される。
【００１５】
例を挙げると、第１の垂直トランジスタ１１の第１の電極１１１は陽極とすることができ、第１の電極１１１の材質は金、白金、アルミニウム／酸化モリブデン、アルミニウム／酸化モリブデン／ＰＥＤＯＴまたはそれらを組み合わせたものとすることができ、また、酸化インジウムスズなどの透明電極とすることもできる。第１の有機層１１２は正孔注入層および正孔輸送層を備えることができ、正孔注入層は第１の電極１１１に積層させることができ、正孔輸送層は正孔注入層上に積層させることができる。第２の電極１１３はゲート極とすることができ、正孔輸送層内の任意の位置と接合させることができ、正孔輸送層の上方を含む。第１の有機ＥＬ１２の第３の電極１２２は陰極とすることができる。第３の電極１２２の材質はカルシウム／アルミニウム、フッ化リチウム／アルミニウム、フッ化セシウム／アルミニウム、バリウム／アルミニウムまたはそれらを組み合わせたものとすることができる。
【００１６】
第２の電極１１３は正孔が第１の有機ＥＬ１２に進入する数量の制御に使用することができ、正孔は第２の電極１１３および第３の電極１２２の適当な電圧変調の下、第２の電極１１３を通過し、第１の有機ＥＬ１２に進入することができる。正孔は第１の有機ＥＬ１２に進入した後、第２の有機層１２１部分および第３の電極１２２に注入された電子と結合し、第２の有機層１２１の発光層が発光する。
【００１７】
更に例を挙げると、第１の垂直トランジスタ１１の第１の電極１１１は陰極とすることができ、第１の有機層１１２は電子輸送層を備えることができ、電子輸送層は第１の電極１１１上に積層させることができる。第２の電極１１３はゲート極とすることができ、電子輸送層内の任意の位置と接合させることができ、電子輸送層の上方を含む。第３の電極１２２は陽極とすることができ、第３の電極１２２の材質は金、白金、酸化モリブデン／アルミニウム、ＰＥＤＯＴ／酸化モリブデン／アルミニウムまたはそれらを組み合わせたものとすることができ、また、第３の電極１２２は酸化インジウムスズなどの透明電極とすることもできる。
【００１８】
第２の電極１１３は電子が第１の有機ＥＬ１２に進入する数量の制御に使用することができ、電子は第２の電極１１３および第３の電極１２２の適当な電圧変調の下、第２の電極１１３を通過し、第１の有機ＥＬ１２に進入する。電子は第１の有機ＥＬ１２に進入した後、第２の有機層１２１部分および第３の電極１２２に注入された正孔と結合し、第２の有機層１２１の発光層が発光する。
【００１９】
図１、３に示すように、第１の垂直トランジスタ１１側には、例えばガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を設置することができ、即ち、第１の垂直トランジスタ１１の第１の電極１１１をガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３上に設置することができる。
【００２０】
第１の電極１１１が陽極で、第３の電極１２２が陰極で、非常に薄い金属電極が第３の電極に使用されるとき、光線は第２の有機層１２１の発光層から第３の電極１２２を通過して上方に発光する。また、透明電極を第１の電極１１１に使用したとき、光線は第１の電極１１１も通過し、透明基材１３を通過して下方に放射される。同様に、第１の電極１１１が陰極で、第３の電極１２２が陽極のときも、適当な材料を選択して垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０を上方に発光させる以外に、下方に発光させることもできる。
【００２１】
または、図２、４に示すように、第１の有機ＥＬ１２側に例えばガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を設置することができ、即ち、第１の有機ＥＬ１２の第３の電極１２２をガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３上に設置することができる。第３の電極１２２が透明電極のとき、第２の有機層１２１の発光層から放出される光線もガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３から下方に放射される。上述の透明基材１３は可撓性材質を選択することができ、垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０をフレキシブル電子デバイス内に応用できる。
【００２２】
図３は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における第３の実施形態を示す断面図である。図４は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の第４の実施形態を示す断面図である。垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０は更に第４の電極１２３を有することができ、第４の電極１２３は第１の垂直トランジスタ１１の第１の有機層１１２と第１の有機ＥＬ１２の第２の有機層１２１との間に設置される。第４の電極１２３の材質は例えばアルミニウムまたは銀などの金属とすることができる。また、第４の電極１２３の材質はＰＥＤＯＴなどの高導電性の高分子または金属とその他材料との多層構造とすることができ、例えばアルミニウム／酸化モリブデン、アルミニウム／酸化モリブデン／ＰＥＤＯＴまたは金／ＰＥＤＯＴなどである。
【００２３】
例えば、第１の垂直トランジスタ１１の第１の電極１１１が陽極で、第２の電極１１３がゲート極で、第１の有機ＥＬ１２の第３の電極１２２が陰極のとき、第４の電極１２３は陽極とすることができる。同様に、第１の垂直トランジスタ１１の第１の電極１１１が陰極で、第２の電極１１３がゲート極で、第１の有機ＥＬ１２の第３の電極１２２が陽極のとき、第４の電極１２３は陰極とすることができる。
【００２４】
図５に示すように、上述の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の実施形態はすべて更にホットキャリアトランジスタ４０を有することができ、ホットキャリアトランジスタ４０はエミッタ極４１、ベース極４２およびコレクタ極４３を有する。上述のホットキャリアトランジスタ４０は、例えば２００５年に発表された応用物理期刊第８７巻第２５３５０８ページ内の高分子ホットキャリアトランジスタ（polymer hot‐carrier transistor）である。
【００２５】
ホットキャリアトランジスタ４０のコレクタ極４３は第１の導体１４によって第１の垂直トランジスタ１１の第２の電極１１３と電気的に接続され、ベース極４２の電流の大きさによってホットキャリアトランジスタ４０のコレクタ極４３の電流の大きさが制御され、垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の第２の電極１１３の電圧の大きさが制御され、電流増幅が達成される。また、ホットキャリアトランジスタ４０のベース極４２の電流の大きさを変調することによって、有機発光トランジスタの構造１０の発光強度を制御することができる。
【００２６】
〈垂直駆動の有機発光トランジスタの実施例二〉
図６は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第６の実施形態を示す断面図である。図７は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第７の実施形態を示す断面図である。図８は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第８の実施形態を示す断面図である。図９は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第９の実施形態を示す断面図である。図１０は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第１０の実施形態を示す断面図である。
【００２７】
図６は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第６の実施形態を示す断面図であり、第２の垂直トランジスタ２１および第２の有機ＥＬ２２を備える。
【００２８】
第２の垂直トランジスタ２１は第５の電極２１１、第３の有機層２１２、絶縁層２１３および第６の電極２１４を有する。第３の有機層２１２は第５の電極２１１上に積層され、絶縁層２１３は第３の有機層２１２と第６の電極２１４との間に積層される。第３の有機層２１２は正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層および電子注入層から構成される群から選択できる。
【００２９】
第２の有機ＥＬ２２は第４の有機層２２１および第７の電極２２２を有する。第４の有機層２２１は発光層を備えるか、或いは正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層および電子注入層から構成される群の中の少なくとも一つを更に備えることができ、各種組合せによって各層間のエネルギー障壁差を低下させ、第２の有機ＥＬ２２の発光効率を高めることができる。第４の有機層２２１は第２の垂直トランジスタ２１の例えば、第６の有機層２１４上に垂直に積層され、第７の電極２２２は第４の有機層２２１上に積層される。
【００３０】
例を挙げると、第２の垂直トランジスタ２１の第５の電極２１１は陽極とすることができ、第５の電極２１１の材質は金、白金、酸化モリブデン／アルミニウム、ＰＥＤＯＴ／酸化モリブデン／アルミニウムまたはそれらを組み合わせたものとすることができ、また、酸化インジウムスズなどの透明電極とすることもできる。第３の有機層２１２は正孔注入層および正孔輸送層を備えることができ、正孔注入層は第５の電極２１１に積層させることができ、正孔輸送層は正孔注入層上に積層させることができる。絶縁層２１３を先に正孔伝送層上に積層し、次に第６の電極２１４を絶縁層２１３に積層することができ、第６の電極２１４はベース極とすることができる。第２の有機ＥＬ２２の第４の有機層２２１は発光層を備えることができ、第７の電極２２２は陰極とすることができる。第７の電極２２２の材質はカルシウム／アルミニウム、フッ化リチウム／アルミニウム、フッ化セシウム／アルミニウム、バリウム／アルミニウムまたはそれらを組み合わせたものとすることができる。
【００３１】
絶縁層２１３および第６の電極２１４の厚さが適当なとき、第５の電極２１１から注入された正孔は絶縁層２１３を通過した後、弾道方式で第６の電極２１４を通過し、第６の電極２１４の電流の大きさを制御することによって、大部分の正孔を第６の電極２１４を通過させて第４の有機層２２１に到達させることができ、第６の電極２１４に流さない。
【００３２】
正孔は第６の電極２１４を通過して第４の有機層２２１に到達した後、第４の有機層２２１部分および第７の電極２２２に注入された電子と結合し、第４の有機層２２１の発光層が発光する。従って、第６の電極２１４の電流を変調して正孔が第２の有機ＥＬ２２に進入する数量を制御することによって、第２の有機ＥＬ２２の発光強度を制御することができる。
【００３３】
更に例を挙げると、第２の垂直トランジスタ２１の第５の電極２１１は陰極とすることができ、第３の有機層２１２は電子輸送層を備えることができ、電子輸送層は第５の電極２１１上に積層させることができる。絶縁層２１３を先に電子伝送層上に積層し、次に第６の電極２１４を絶縁層２１３に積層することができ、第６の電極２１４はベース極とすることができる。第２の有機ＥＬ２２の第４の有機層２２１は発光層を備えることができ、第７の電極２２２は陽極とすることができる。第７の電極２２２の材質は金、白金、酸化モリブデン／アルミニウム、ＰＥＤＯＴ／酸化モリブデン／アルミニウムまたはそれらを組み合わせたものとすることができ、また、第７の電極２２２は酸化インジウムスズなどの透明電極とすることもできる。
【００３４】
同様に、絶縁層２１３および第６の電極２１４の厚さが適当なとき、第５の電極２１１から注入された電子は絶縁層２１３を通過した後、弾道方式で第６の電極２１４を通過し、第６の電極２１４の電流の大きさを制御することによって、大部分の電子を第６の電極２１４を通過させて第４の有機層２２１に到達させることができ、第６の電極２１４に流さない。電子は第６の電極２１４を通過して第４の有機層２２１に到達した後、第４の有機層２２１部分および第７の電極２２２に注入された正孔と結合し、第４の有機層２２１の発光層が発光する。従って、第６の電極２１４の電流を変調して電子が第２の有機ＥＬ２２に進入する数量を制御することによって、第２の有機ＥＬ２２の発光強度を制御することができる。
【００３５】
図６、８、９に示すように、第２の垂直トランジスタ２１側には例えばガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を設置することができ、即ち、第２の垂直トランジスタ２１の第５の電極２１１をガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３上に設置することができる。
【００３６】
第５の電極２１１が陽極で、第７の電極２２２が陰極で、非常に薄い金属電極が第７の電極２２２に使用されるとき、光線は第４の有機層２２１の発光層から第７の電極２２２を通過して上方に発光する。また、透明電極を第５の電極２１１に使用したとき、光線は第５の電極２１１も通過し、透明基材１３を通過して下方に放射される。同様に、第５の電極２１１が陰極で、第７の電極２２２が陽極のときも、適当な材料を選択して垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０を上方に発光させる以外に、下方にも発光させることができる。
【００３７】
または、図７に示すように、第２の有機ＥＬ２２側に例えばガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を設置することができ、即ち、第２の有機ＥＬ２２の第７の電極２２２をガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３上に設置することができる。第４の有機層２２１の発光層が発光し、第７の電極２２２として透明電極が選択されたとき、光線は第７の電極２２２を通過でき、ガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３から下方に放射される。上述の透明基材１３は可撓性材質を選択することができ、垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０をフレキシブル電子デバイス内に応用できる。
【００３８】
図８は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第８の実施形態を示す断面図である。第２の垂直トランジスタ２１は更に第５の有機層２１５を有することができ、電子輸送層、電子ブロック層、正孔輸送層または正孔ブロック層とすることができる。第５の有機層２１５は第２の垂直トランジスタ２１の第６の電極２１４と第２の有機ＥＬ２２の第４の有機層２２１との間に設置することができる。
【００３９】
図８に示すように、ガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３は第２の垂直トランジスタ側２１に設置することができるが、他の実施形態においてはガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を第２の有機ＥＬ２２側（図示せず）に設置することもでき、第２の有機ＥＬ２２の第７の電極２２２をガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３上に設置し、第７の電極２２２として透明電極を選択することができる。従って、第４の有機層２２１の発光層から放出された光線は第７の電極２２２を通過した後、ガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を通過して下方に放射される。
【００４０】
図９は本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０における第９の実施形態を示す断面図である。垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０は更に第５の有機層２１５および第８の電極２１６を有することができる。
【００４１】
第５の有機層２１５は電子輸送層または正孔輸送層とすることができ、第５の有機層２１５は第６の電極２１４上に積層される。第８の電極２１６は第５の有機層２１５上に積層され、第５の有機層２１５を第６の電極２１４と第８の電極２１６との間に設置させ、第８の電極２１６上には第４の有機層２２１が積層される。第８の電極２１６の材質はアルミニウムまたは銀などの金属とすることができ、また、ＰＥＤＯＴなどの高導電性の高分子または金属とその他の材料との多層構造とすることができ、アルミニウム／酸化モリブデン、アルミニウム／酸化モリブデン／ＰＥＤＯＴ、金／ＰＥＤＯＴなどである。
【００４２】
例えば、第２の垂直トランジスタ２１の第５の電極２１１が陽極で、第６の電極２１４がベース極で、第７の電極２２２が陰極のとき、第８の電極２１６は陽極とすることができる。同様に、第２の垂直トランジスタ２１の第５の電極２１１が陰極で、第６の電極２１４がベース極で、第７の電極２２２が陽極のとき、第８の電極２１６は陰極とすることができる。
【００４３】
図９に示す垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０の第９の実施形態において、第２の垂直トランジスタ側２１にガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３設置される。しかし、他の実施形態においてはガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を第２の有機ＥＬ２２側（図示せず）に設置することもでき、非常に薄い透明電極を選択して第７の電極２２２とすることができる。従って、第４の有機層２２１の発光層から放出された光線は第７の電極２２２を通過した後、ガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材１３を通過して下方に放射される。
【００４４】
図１０に示すように、上述の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造２０の実施形態はすべて更に空間電荷制限(制御)トランジスタ５０を有することができ、空間電荷制限(制御)トランジスタ５０はエミッタ極５１、ゲート極５２およびコレクタ極５３を有する。上述の空間電荷制限(制御)トランジスタ５０は例えば２００６年に発表された応用物理期刊第８８巻第２２３５１０ページ内の高分子空間電荷制限(制御)トランジスタ（polymer spaced-charge-limited transistor）である。
【００４５】
空間電荷制限(制御)トランジスタ５０のコレクタ極５３は第２の導体２３によって第２の垂直トランジスタ２１の第６の電極２１４と電気的に接続され、空間電荷制限(制御)トランジスタ５０のゲート極５２の電圧の大きさを変調することによって、第２の有機ＥＬ２２の第６の電極２１４の電流の大きさが制御され、電子／正孔は第６の電極を通過して第４の有機層２２１に到達し、第４の有機層２２１部分および第７の電極２２２に注入された正孔／電子と結合し、第４の有機層２２１の発光層が発光する。従って、空間電荷制限(制御)トランジスタ５０のゲート極５２の電圧の大きさを変調することによって、有機ＥＬ２２の発光強度を制御することができる。
【００４６】
〈並列駆動の有機発光トランジスタの実施例一〉
図１１は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第１の実施形態を示す断面図である。図１２は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第２の実施形態を示す断面図である。図１３は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０の第３の実施形態を示す断面図である。図１４は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第４の実施形態を示す断面図である。図１５は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０の第５の実施形態を示す断面図である。
【００４７】
図１１は並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第１の実施形態を示し、基材３１、第３の垂直トランジスタ３２および第３の有機ＥＬ３３を備える。
【００４８】
基材３１はガラス基材またはプラスチック基材などの透明基材とすることができる。基材３１は第３の垂直トランジスタ３２および第３の有機ＥＬ３３に設置することができ、それらを基材３１上に並列設置することができる。基材３１は可撓性材質を選択することができ、並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０をフレキシブル電子デバイス内に応用できる。
【００４９】
第３の垂直トランジスタ３２は基材３１上の第１の位置に設置され、第１の位置は基材３１上の任意の位置である。第３の垂直トランジスタ３２は空間電荷制限(制御)トランジスタとすることができ、第１のコレクタ極３２１、第１のゲート極３２２および第１のエミッタ極３２３を有する。或いは、第３の垂直トランジスタ３２はホットキャリアトランジスタとすることができ、第１のコレクタ極３２１、第１のベース極（図示せず）および第１のエミッタ極３２３を有する。上述の空間電荷制限(制御)トランジスタおよびホットキャリアトランジスタは、例えば有機発光トランジスタを垂直駆動する第１の実施例および第２の実施例において提言された高分子空間電荷制限(制御)トランジスタおよび高分子ホットキャリアトランジスタである。
【００５０】
第３の有機ＥＬ３３は基材３１の第２の位置に設置され、第２の位置は第１の位置と隣合う位置とすることができ、第３の有機ＥＬ３３と第３の垂直トランジスタ３２とが並列設置される。第３の有機ＥＬ３３は陽極３３１および陰極３３２を有し、陽極３３１は第３の導体３４によって第３の垂直トランジスタ３２の第１のコレクタ極３２１と電気的に接続される。
【００５１】
図１１は並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第１の実施形態を示す断面図である。第３の垂直トランジスタ３２は基材３１の第１の位置上に設置され、第３の有機ＥＬ３３は第２の位置上に設置される。第３の垂直トランジスタ３２の第１のエミッタ極３２３は基材３１上に貼合され、第３の導体３４は第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１と基材３１との間に設置される。
【００５２】
第３の垂直トランジスタ３２は第３の導体３４によって第３の有機ＥＬ３３と電気的に接続され、それによって第１のエミッタ極３２３が流出する電流は上方の第１のコレクタ極３２１に流れた後、第３の導体３４によって第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１に到達し、第３の有機ＥＬ３３が導通するので、第３の垂直トランジスタ３２によって第３の有機ＥＬ３３の発光強度を制御することができる。
【００５３】
図１２は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第２の実施形態を示す断面図である。第３の垂直トランジスタ３２の第１のエミッタ極３２３は基材３１上に貼合され、第３の有機ＥＬ３３の陰極３３２も基材３１上に貼合される。従って、第３の導体３４によって第３の垂直トランジスタ３２の第１のエミッタ極３２３と第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１とが電気的に接続されたとき、第１のエミッタ極３２３から流出した電流は上方の第１のコレクタ極３２１に流れた後、第３の導体３４によって第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１に到達し、第３の有機ＥＬ３３が導通し、第３の有機ＥＬ３３の発光強度が制御される。
【００５４】
図１３は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第３の実施形態を示す断面図である。第３の導体３４は第３の垂直トランジスタ３２の第１のコレクタ極３２１と基材３１との間に設置され、第３の導体３４は第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１と基材３１との間に設置される。第３の垂直トランジスタ３２の第１のエミッタ極３２３から流出する電流は下方の第１のコレクタ極３２１に流れた後、第３の導体３４によって第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１に流れ、第３の有機ＥＬ３３が導通し、第３の有機ＥＬ３３の発光強度が制御される。
【００５５】
図１４は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第４の実施形態を示す断面図である。第３の導体３４は第３の垂直トランジスタ３２の第１のコレクタ極３２１と基材３１との間に設置され、第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１と電気的に接続され、第３の有機ＥＬ３３の陰極３３２は基材３１上に貼合される。第１のエミッタ極３２３から流出する電流が下方の第１のコレクタ極３２１に流れたとき、第３の導体３４によって電流を第３の有機ＥＬ３３の陽極３３１に流すことができる。従って、第３の垂直トランジスタ３２によって第３の有機ＥＬ３３の発光輝度を制御することができる。
【００５６】
図１５は本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０における第５の実施形態を示す断面図である。上述の並列駆動の有機発光トランジスタの構造３０の第１から第４までの実施形態はそれぞれ更に第４の垂直トランジスタ６０を有することができ、第４の垂直トランジスタ６０はホットキャリアトランジスタとすることができ、第２のコレクタ極６１、第２のベース極６２および第２のエミッタ極６３を有する。或いは第４の垂直トランジスタ６０は空間電荷制限トランジスタとすることができ、第２のコレクタ極６１、第２のゲート極（図示せず）および第２のエミッタ極６３を有する。
【００５７】
第４の垂直トランジスタ６０の第２のコレクタ極６１は第４の導体３５によって第３の垂直トランジスタ３２と電気的に接続され、第３の垂直トランジスタ３２は空間電荷制限トランジスタまたはホットキャリアトランジスタとすることができる。従って、第４の導体３５は空間電荷制限トランジスタの第１のゲート極３２２またはホットキャリアトランジスタの第１のベース極と電気的に接続することができる。第４の垂直トランジスタ６０によって第３の垂直トランジスタ３２の電流の大きさを変調することによって、第３の有機ＥＬ３３の発光強度を間接的に制御する。
【００５８】
＜垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の応用実施例＞
図１６は図３に示す垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における様々な第２の電極電圧ＶＧの変調下での第３の電極電圧ＶＣと第３の電極電流ＩＣとの関係を示す図であり、第２の電極１１３は０．１ミクロンの孔を有する。図１７は図１６において、第３の電極電圧ＶＣが−１２ボルトのときの第２の電極電圧ＶＧと発光輝度との関係を示す図である。図１８は図３に示す垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における様々な第２の電極電圧ＶＧの変調下での第３の電極電圧ＶＣと第３の電極電流ＩＣとの関係を示す図であり、第２の電極１１３は０．２ミクロンの孔を有する。図１９は図１８において、第３の電極電圧ＶＣが−１２ボルトのときの第２の電極電圧ＶＧと発光輝度との関係を示す図である。垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の実施例の機能を理解するのに便利なように、図３に示す垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０における第３の実施形態を示す断面図を使用して説明を行う。
【００５９】
酸化インジウムスズ／ＰＥＤＯＴを第１の電極１１１とし、Ｐ３ＨＴを第１の有機層１１２とし、ドイツＣｏｖｉｏｎ社（すでに米国のメルク社に買収された）の製品であるＳｕｐｅｒｙｅｌｌｏｗを第２の有機層１２１とし、バリウム／銀を第３の電極１２２とし、アルミニウム／酸化モリブデン／ＰＥＤＯＴを第４の電極１２３とすることができる。第３の電極１２２のバリウムの厚さは約１０ナノメートルであり、銀の厚さは約１５ナノメートルであり、非常に薄く、光線は第３の電極１２２を通過できる。第４の電極１２３のアルミニウムの厚さは約６０ナノメートルであり、非透明の電極である。また、第１の電極１１１はガラス基板が選択された基板１３上に設置される。
【００６０】
図１６に示すように、ゲート極の孔が０．１ミクロンの第２の電極１１３を選択でき、第１の電極電圧が０ボルトのとき、第２の電極電圧ＶＧおよび第３の電極電圧ＶＣの大きさをそれぞれ変調して、第３の電極電流ＩＣの大きさを測定できる。図１６から分かるように、第２の電極電圧ＶＧを−０．９ボルトから０．９ボルトに変調し、第３の電極電圧ＶＣが−１２ボルトのとき、同一の第２の電極電圧ＶＧの下での第３の電極電流ＩＣは全て大きな絶対値を有する。
【００６１】
従って、第１の電極電圧が０ボルトに設定され、第３の電極電圧ＶＣが−１２ボルトに設定された後、様々な第２の電極電圧ＶＧでの垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の発光輝度を測定することができる。図１７から分かるように、第２の電極電圧ＶＧの大きさが−０．９ボルトから０．９ボルトに変調されたとき、垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の発光輝度も７．５ｃｄ／ｍ2から５０１ｃｄ／ｍ2へと上昇する。
【００６２】
しかし、一般の表示装置に応用される有機ＥＬは約１５０ｃｄ／ｍ2から２００ｃｄ／ｍ2までの発光輝度であるので、使用者は第２の電極電圧ＶＧおよび第３の電極電圧ＶＣの大きさを任意に変調して必要な発光輝度を達成させることができ、垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０を表示装置またはその他の電子装置内に簡単に応用することができる。
【００６３】
また、様々な大きさのゲート極孔を有する第２の電極１１３を選択することができる。例えば０．２ミクロンのゲート極孔を有する第２の電極１１３を選択することができる。図１８は０．２ミクロンのゲート極孔を有する第２の電極１１３の様々な第２の電極電圧ＶＧ変調の下での第３の電極電圧ＶＣと第３の電極電流ＩＣとの関係を示す図である。
【００６４】
図１８から分かるように、大きい孔を有する第２の電極１１３が選択されているので、同一の第２の電極電圧ＶＧ、第３の電極電圧ＶＣおよび第３の電極電流ＩＣでの図１８における第３の電極電流ＩＣの絶対値は図１６に示す第３の電極電流ＩＣの絶対値よりも大きい。更に、図１９に示すように、大きい孔を有する第２の電極１１３が選択されているので、図１９における垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の発光輝度も図１７に示す垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の発光輝度よりも大きい。従って、様々な大きさの孔を有する第２の電極１１３を選択することによって垂直駆動の有機発光トランジスタの構造１０の発光輝度を変更することができる。
【００６５】
上述の説明は本発明の特徴を説明するものであり、その目的は当該技術に熟知する者が本発明の内容を理解することにあり、本発明の特許請求の範囲を制限するものではなく、本発明の主旨に基づく修飾または変更はすべて本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第３の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第４の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第５の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第６の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第７の実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第８の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第９の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の第１０の実施形態を示す断面図である。
【図１１】並列駆動の有機発光トランジスタの構造の第１の実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造の第３の実施形態を示す断面図である。
【図１４】本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造の第４の実施形態を示す断面図である。
【図１５】本発明の並列駆動の有機発光トランジスタの構造の第５の実施形態を示す断面図である。
【図１６】図３に示す垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の様々な第２の電極電圧ＶＧの変調下での第３の電極電圧ＶＣと第３の電極電流ＩＣとの関係を示す図であり、第２の電極は０．１ミクロンの孔を有する。
【図１７】図１６において、第３の電極電圧ＶＣが−１２ボルトのときの第２の電極電圧ＶＧと発光輝度との関係を示す図である。
【図１８】図３に示す垂直駆動の有機発光トランジスタの構造の様々な第２の電極電圧ＶＧの変調下での第３の電極電圧ＶＣと第３の電極電流ＩＣとの関係を示す図であり、第２の電極は０．２ミクロンの孔を有する。
【図１９】図１８において、第３の電極電圧ＶＣが−１２ボルトのときの第２の電極電圧ＶＧと発光輝度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０、２０  垂直駆動の有機発光トランジスタの構造
１１  第１の垂直トランジスタ
１１１  第１の電極
１１２  第１の有機層
１１３  第２の電極
１２  第１の有機ＥＬ
１２１  第２の有機層
１２２  第３の電極
１２３  第４の電極
１３  透明基材
１４  第１の導体
２１  第２の垂直トランジスタ
２１１  第５の電極
２１２  第３の有機層
２１３  絶縁層
２１４  第６の電極
２１５  第５の有機層
２１６  第８の電極
２２  第２の有機ＥＬ
２２１  第４の有機層
２２２  第７の電極
２３  第２の導体
３０  並列駆動の有機発光トランジスタの構造
３１  基材
３２  第３の垂直トランジスタ
３２１  第１のコレクタ極
３２２  第１のゲート極
３２３  第１のエミッタ極
３３  第３の有機ＥＬ
３３１  陽極
３３２  陰極
３４  第３の導体
３５  第４の導体
４０  ホットキャリアトランジスタ
４１  エミッタ極
４２  ベース極
４３  コレクタ極
５０  空間電荷制限トランジスタ
５１  エミッタ極
５２  ゲート極
５３  コレクタ極
６０  第４の垂直トランジスタ
６１  第２のコレクタ極
６２  第２のベース極
６３  第２のエミッタ極
ＶＧ  第２の電極電圧
ＶＣ  第３の電極電圧
ＩＣ  第３の電極電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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