JP2008526001A - 有機整流器 - Google Patents

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Abstract

本発明は、柔軟な多層フィルム本体の形式の電子デバイス（５）、特にＲＦＩＤトランスポンダ、およびその種の電子デバイスのための整流器（５２）に関する。整流器（５２）は、半導体有機材料からなる少なくとも一つの電気的な機能層をそれぞれが有する少なくとも二つの有機ダイオードまたは有機電界効果トランジスタを有する。さらに整流器（５２）は、二つまたはそれより多くのチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタを有し、それらと、二つまたはそれより多くの有機ダイオードまたは有機電界効果トランジスタが、チャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタが異なる電流パスを経由して充電されることが可能となる方法で接続される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、少なくとも二つの有機ダイオードまたは有機電界効果トランジスタを有する整流器、たとえばＲＦＩＤトランスポンダ（ＲＦＩＤ＝無線周波数識別）に使用される整流器に関し、また柔軟な多層フィルム本体の形式の電子デバイスに関する。
ＲＦＩＤトランスポンダは、商品、物品、またはセキュリティ・プロダクトに、電子的に読み出すことのできる情報を提供するためにますます採用されている。したがってそれらは、たとえば消費財のための電子バーコードとして、ラゲージを識別するためのラゲージ・タグとして、またはパスポートの綴じに組み込まれて認証情報をストアするセキュリティ・エレメントとして採用されている。
ＲＦＩＤトランスポンダは、一般に二つのコンポーネント、すなわちアンテナおよびシリコン・チップを包含する。ベース・ステーションによって送信されたＲＦキャリア信号がＲＦＩＤトランスポンダのアンテナ共振回路に結合される。シリコン・チップは、ベース・ステーションにフィードバックされる信号上に追加の情報の項目を変調する。この場合にＲＦＩＤトランスポンダには、通常、独立した電源が提供されない。電力は、アンテナ共振回路に結合されたＲＦキャリア信号をＤＣ電圧に変換する、したがって付加的にそれをシリコン・チップ用の電源として使用する整流器によってシリコン・チップに供給される。
ＲＦＩＤトランスポンダの製造コストの低減を可能にするために、ＲＦＩＤトランスポンダ内に有機電界効果トランジスタを基礎とする有機集積回路を使用することが提案されている。したがって、たとえば非特許文献１は、実質的に有機材料から組み立てられる集積回路をＲＦＩＤトランスポンダ内に使用することを提案しており、当該集積回路はＩＤコード発生器の機能を提供する。ＩＤコード発生器には、アンテナ共振回路に結合された二つの整流器ダイオードによって電源電圧が供給される。当該整流器ダイオードは、その下流に平滑用キャパシタが接続されるが、二つの特別に相互接続された電界効果トランジスタを包含する。
その種の特別に相互接続された電界効果トランジスタの使用は、有機コンポーネントによる整流器ダイオードの実現を可能にするが、有機電界効果トランジスタが、それらを整流器ダイオードとして使用するためにこの方法で接続される場合には、一般に有機電界効果トランジスタのスイッチングがＲＦキャリア周波数より有意に遅いことから、そのダイオードによって拾うことのできる周波数が非常に制限される。
通常、ＲＦＩＤトランスポンダのために使用される周波数範囲は、たとえば１２５〜１３５ｋＨｚ、１３〜１４ＭＨｚ、６〜８ＭＨｚ、２０〜４０ＭＨｚ、８６０〜９５０ＭＨｚ、または１．７〜２．５ＧＨｚである。しかしながら有機回路は、有機半導体が概してシリコンより電荷担体の可動性が低いこと、および有機電界効果トランジスタが電荷担体反転の原理ではなく電荷担体蓄積の原理を基礎としていることから、あらゆるシリコン−ベースの回路よりきわめて遅い。これが結果としてシリコン・トランジスタと比較してより遅いスイッチング速度および異なるスイッチング動作（たとえば、ＡＣ電圧に適当でない）をもたらす。非特許文献１に記述されているとおりの有機電界効果トランジスタがこのように整流器を形成するべく接続された場合に、そのようにして実現される整流器は、そのスイッチングがベース・ステーションによって発射されるキャリア信号の周波数よりきわめて遅くなる（１００ｋＨｚ未満）。
また、非特許文献２の中では、ｐｎドープ導電層のうちの少なくとも一つにおいて、従来的なｐｎ半導体ダイオードが有機導電材料によって補われるか、または置換される有機整流器を構成することが提案されている。さらに従来的な金属−半導体ダイオード（ショットキー・ダイオード）において、少なくとも一つの層を有機層によって置換することが提案されている。この整流器の容量性エリアの寸法の選択が、スイッチング整流器のスイッチング周波数の設定を可能にする。さらにまた、その種の有機コンポーネントから構成される整流器の下流に平滑用キャパシタを接続する説明が与えられており、この平滑用キャパシタは、脈動様式で整流器の下流に届くＤＣ電圧を平滑し、負荷抵抗と並列に接続されている。
しかしながらその種の有機整流器もまた、１ＭＨｚを超える周波数において非常に効果的ではない。このことは、今日利用可能な、またその種の有機整流器に使用することができる有機半導体の低い可動性に起因し得る。整流効果に至る空間電荷ゾーンが、有機半導体内における電荷担体の低い可動性のために高い周波数では充分に迅速に立ち上がらなくなる。この結果として整流器の効率が低下し、それが、下流の負荷に対するＤＣ電圧の供給をより困難なものにする。
国際公開第９９／３０３４２号パンフレット 国際公開第０２／２１６１２号パンフレット
本発明は、したがって有機整流器による下流の負荷の給電を改善するという目的を基礎とする。
この目的は、整流器の二つの端子間に存在するＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するための整流器によって達成され、当該整流器は、半導体有機材料からなる少なくとも一つの電気的な機能層をそれぞれが有する少なくとも二つの有機ダイオードおよび／または有機電界効果トランジスタ、およびそれらの二つまたはそれより多くの有機ダイオードまたは有機電界効果トランジスタに接続される二つまたはそれより多くのチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタを有し、チャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタは、それらが異なる電流パスを経由して充電されることが可能となる方法で接続される。さらにこの目的は、柔軟な多層フィルム本体の形式の電子デバイスによって達成され、当該電子デバイスは、電圧源および上記の態様で構成された整流器を有し、当該整流器は電圧源によって給電される。
この場合において本発明は、異なる電流パスを経由して充電される二つまたはそれより多くのチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタとの相互接続によって有機半導体の低い電荷担体の可動性を補償するというコンセプトに基づく。
上記の有機コンポーネントおよびキャパシタの相互接続による整流器の形成は、整流率
Figure 2008526001
が有意に増加する（以下においては上式右辺の記号のそれぞれをＵＤＣ／ＵＡＣと表す）。実験では、たとえば従来的な有機半波整流器によって、たとえば１３．５６ＭＨｚの周波数において、給電されたＡＣ電圧振幅ＵＡＣのわずかに約５％だけが出力のＤＣ電圧ＵＤＣに変換されたが、これはＧＲＶ＝ＵＤＣ／ＵＡＣ＝０．０５の整流率に対応し、その結果、下流の負荷にＤＣ電圧を供給することは非常に大きな困難を伴ってのみ可能であることが明らかとなった。したがって、有機コンポーネントによる結合ＨＦ信号（ＨＦ＝高周波）の整流の可能性は、現時点では多くの専門家でさえ不可能であると考えており、ＲＦＩＤトランスポンダ内における有機整流器の使用は退けられているが、これは、現時点で周知の有機半導体内の低い電荷担体の可動性によって説明される。本発明は、ここで対応策を提供し、上に述べた有機コンポーネントとチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタの相互接続を通じて、高い周波数においてさえ下流の負荷に必要なＤＣ電圧を供給できる有機整流器を提供することを可能にする。この場合において、可能負荷は、有機ロジック回路、表示エレメント、さらには従来的なエレクトロニクスも含む。
この場合、本発明に従った整流器は、二つ、三つ、またはそれより多くの層からなる多層構造を包含し、その少なくとも一つの層は、有機半導体材料からなる活性層となる。この場合において、この多層構造で実現される有機ダイオードは、有機半導体との金属−半導体接合またはｐｎ接合を有するが、その場合にその金属もまた有機導体による置換が可能である。この場合において、個別の機能層の順序は、垂直および横方向の両方で配置することができる。電気的な性質、たとえば、電荷担体の注入を改善するために、実際の機能層を補助する追加の中間層を差し込むことも考えられる。
さらに、ゲート電極がソースまたはドレイン電極と接続された有機電界効果トランジスタが整流器内において有機ダイオードとして使用されることも可能である。
本発明の有利な発展は、従属請求項の中に示されている。
本発明の第１の実施態様によれば、第１のチャージング・キャパシタおよび第１の有機ダイオードが第１の導電ライン分岐内に配置され、第２のチャージング・キャパシタおよび第２の有機ダイオードが第２の導電ライン分岐内に配置される。第１および第２の導電ライン分岐は並列配置で整流器の入力に結合され、第１および第２の有機ダイオードは、それぞれ第１および第２の導電ライン分岐内において、それぞれのアノードおよびカソードの背合わせ配置で接続される。
本発明の別の例示的な実施態様によれば、第１の有機ダイオードおよび第２の有機ダイオードが、それぞれのアノードおよびカソードの背合わせ配置で、チャージ・リバーサル・キャパシタを経由して整流器の第１の入力端子に接続される。第１の有機ダイオードは、整流器の第２の入力端子に接続される。第２の有機ダイオードは、チャージング・キャパシタを経由して整流器の第２の入力端子に接続される。したがってこの配置によれば、第１の有機ダイオードのカソードおよび第２の有機ダイオードのアノードがチャージ・リバーサル・キャパシタを介して第１の入力端子に接続され、その結果、第１の有機ダイオードのアノードおよび第２の有機ダイオードのカソードがチャージング・キャパシタを介して互いに接続され、第１の有機ダイオードのアノードが第２の入力端子に接続される。しかしながら第１の有機ダイオードのアノードおよび第２の有機ダイオードのカソードがチャージ・リバーサル・キャパシタを経由して第１の入力端子に接続され、その結果、第１の有機ダイオードのカソードおよび第２の有機ダイオードのアノードが互いにチャージング・キャパシタを介して接続され、第１の有機ダイオードのアノードが第２の入力端子に接続されるようにすることも可能である。
この方法で構成された有機整流器は、少ない費用であっても出力側に獲得できる電源電圧の増加が達成可能であるという利点を有する。したがって有機整流器は、たとえばロール−トゥ−ロール・プロセスによって特にコスト効果的に製造することが可能である。
出力側において利用可能な電源電圧をさらに増加することが、互いに接続される二つまたはそれより多くの段から整流器を構成することによって獲得できる。整流器の各段は、二つのチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタおよび二つの有機ダイオードまたは有機電界効果トランジスタを包含し、それらは、チャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタが異なる電流パスを経由して充電できる方法で接続され、かつそれぞれの場合にそれらが、二つの入力端子およびその先の段の入力端子に接続するための二つの結合端子を有する。
この整流器は、この場合に、カスケード様式で接続されるまったく同じ型の二つまたはそれを超える段から構成できる。
各カスケーディングに使用可能な一つの特に好適に構成される段においては、第１の有機ダイオードのカソードおよび第２の有機ダイオードのアノードが第１の段の第１の結合端子に、またチャージ・リバーサル・キャパシタを経由して第１の段の第１の入力端子に接続される。第１の有機ダイオードのアノードおよび第２の有機ダイオードのカソードは、チャージング・キャパシタを介して互いに接続される。第１の有機ダイオードのアノードは、その段の第２の入力端子に接続され、第２の有機ダイオードのカソードは、その段の第２の結合端子に接続される。この方法で構成される段を、以下『第１の段』と呼ぶ。
さらに、第１の有機ダイオードのアノードおよび第２の有機ダイオードのカソードがその段の第１の結合端子に、またチャージ・リバーサル・キャパシタを経由してその段の第１の入力端子に接続されることも可能である。第１の有機ダイオードのカソードおよび第２の有機ダイオードのアノードは、チャージング・キャパシタを介して互いに接続される。第１の有機ダイオードのカソードは、その段の第２の入力端子に接続され、第２の有機ダイオードのアノードは、その段の第２の結合端子に接続される。この方法で構成される段を、以下『第２の段』と呼ぶ。
第１の段と第２の段のカスケーディングにおいては、先頭の段の第１および第２の入力端子が、この整流器の第１および第２の入力端子をそれぞれ形成する。それぞれの段の結合端子は、そのそれぞれの段がこの整流器の最終段を形成しないことを条件に下流の段の入力端子に接続される。この整流器の出力は、先頭の段の第２の入力端子によって、および最終段の第２の結合端子によって形成される。
さらに、第１および第２の段が整流器内で互いに接続されることも可能である。この方法で構成される整流器においては、第１の段および第２の段の第１および第２の入力端子が互いに接続されてこの整流器の入力端子を形成する。それに続いて任意数の第１および第２の段が上記の方法で、それぞれの場合において先行するそれぞれの第１および第２の段の結合端子に接続される。この整流器の出力は、最後の第１の段の第２の結合端子によって、および最後の第２の段の第２の結合端子によって形成される。
二つの異なる型の段の配置の利点は、同一の電源電圧について、下流の負荷に利用可能とすることができるＤＣ電流を増加できることである。
整流率は、さらに、有機ダイオードの寄生容量を下げるための中間層を有する有機コンポーネントを有機ダイオードとして使用することによって増加することができる。有機ダイオードの寄生容量が低減される結果として、チャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタにおけるチャージング／チャージ・リバーサル・プロセスの有効性が改善され、したがって整流器の効率が増加する。
本発明の別の例示的な実施態様によれば、整流器の第１および／または第２の入力端子が、一つまたは複数の第１の有機電界効果トランジスタを介してチャージ・リバーサル・キャパシタに接続される。このチャージ・リバーサル・キャパシタは、一つまたは複数の第２の電界効果トランジスタを介してチャージング・キャパシタに接続される。これらの一つまたは複数の第１および第２の電界効果トランジスタは、ロジック回路によって駆動される。この場合においてロジック回路は、交番電圧がチャージ・リバーサル・キャパシタに印加されるような方法で第１の電界効果トランジスタを駆動する。
本発明に従った整流器が、アンテナおよびキャパシタを包含する共振回路を電圧源として有する電子デバイス内に使用されるときに特定の利点が提供される。その種のアンテナ共振回路を本発明に従った整流器と結合することによって、下流の電子アッセンブリのＤＣ電圧源が提供可能になり、それが特にコスト効果的に製造可能であり、充分な電圧を供給し、しかも柔軟な本体の形式で実現することができる。下流の電子アッセンブリとして有機集積回路が使用される場合には、特定の利点がさらに提供される。有機集積回路の特定の特性（たとえば、非常に低い電流要件）のため、その種の回路は、本発明に従った整流器の特性と特に良好に整合される。さらに、このタイプの電子デバイスは、大量製造応用および使い捨て製品のために一様な製造テクノロジを使用してコスト効果的に製造可能である。
電圧源としてのその種の共振回路の使用に加えて、電圧源内に発振器、たとえばリング発振器を提供すること、または二つまたはそれより多くの電界効果トランジスタの対応する駆動を通じてチャージングおよび／またはチャージ・リバーサル・キャパシタに交番電圧を印加することも可能である。
以下、添付図面に示す複数の例示的な実施態様に基づいて、本発明について説明する。
図１〜図５に図示されている整流器は、それぞれ、一つまたは複数の電気的な機能層を有する柔軟な多層フィルム本体を包含する。フィルム本体の電気的な機能層は、（有機的な）導電層、有機的な半導体層、および／または有機絶縁層を包含し、それらが構造化された形式で、少なくとも部分的に一方が他方の上に配置される。それらの電気的な機能層とともに、多層フィルム本体は、キャリア層、保護層、装飾層、接着促進層または接着層のうちの一つまたは複数をオプションとして有する。電気的な導電機能層は、好ましくは金または銀からなる導電性の構造化された金属被覆を包含する。しかしながら、当該機能層を無機導電性材料から形成すること、たとえばインジウム・スズ酸化物から、または導電性高分子から、たとえばポリアニリンまたはポリピロールからそれらを形成することも提供できる。有機半導体機能層は、たとえばポリチオフェン等の共役重合体、ポリチエニレンビニレンまたはポリフルオレン誘導体を包含し、それらが溶液としてスピン・コーティング、ブレード・コーティング、またはプリンティングによって付けられる。いわゆる『低分子』、すなわち真空テクニックによって真空めっきされるセキシチオフェンまたはペンタセン等の低重合体もまた有機半導体層として適している。これらの有機層は、好ましくは、すでに部分的に構造化された態様において、またはパターン化された様式でプリンティング方法（凹版印刷、スクリーン印刷、パッド印刷）によって付けられる。この目的のために、これらの層に提供される有機材料が、可溶性の高分子として形成され、それにおいて高分子という用語は、この場合、すでに上で詳しく述べたとおり、低重合体および『低分子』も含む。
この場合において、それぞれのフィルム本体の電気的な機能層は、それらが図１〜図５の図面内に例示されている電気回路を実現するように構成される。
次に、図１〜５を参照し、それぞれの場合において二つまたはそれより多くのチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタおよび二つまたはそれより多くの有機ダイオードを包含する電気回路を説明する。
有機ダイオードは、多層フィルム本体内において、金属−半導体接合またはｎ導電型とｐ導電型の半導体間のｐｎ接合によって実現される。この場合において個別の機能層の順序は、垂直および横方向の両方で配置できる。さらにここでは、電気的な性質（たとえばニュートリエント（nutrient）・キャリアの注入）を向上させるために、上記の電気的な機能層を補助する追加的な中間層を形成することができる。このように有機ダイオードは、たとえば三つの連続する層によって実現することが可能であり、１番目の層はカソードを形成する導電電極層、２番目の層は有機半導体からなる層、３番目の層はアノードを形成する導電電極層となる。この場合において、有機半導体層は、たとえば６０〜２０００ｎｍの層厚を有する。導電層は、前述した材料の一つ、言い換えると金属または有機導電材料を包含することができ、それをプリンティング・プロセスによって付けることが可能である。
さらに、有機ダイオードを、二つの電極層および介挿される、一方がｎ導電型の性質を有し、他方がｐ導電型の性質を有する二つの有機半導体層を包含する４層構造によって実現することも可能である。
以下においては、有機ダイオードの構成に関連して非特許文献２の内容を参照する。
さらに、有機ダイオードを有機電界効果トランジスタによって形成することも可能であり、それにおいてはそのゲート電極がドレイン電極に接続される。
多層フィルム本体内において実現されるチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタは、二つの導電層および介挿される絶縁層によって形成される。導電層は、前述した材料の一つを包含でき、したがってたとえば、プリンティング方法によって付けられた金属層または有機導電層を包含できる。この場合においては、チャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタが、１ｐＦ〜２ｎＦの範囲内の容量を有する。
図１は、二つの有機ダイオードＯＤ１およびＯＤ２、および二つのチャージング・キャパシタＣ１およびＣ２を有する整流器１を示している。整流器１は、入力端子Ｅ１１およびＥ１２を伴う入力Ｅ１および出力Ａ１を有する。入力端子Ｅ１１は、有機ダイオードＯＤ１のカソードに、また有機ダイオードＯＤ２のアノードに接続されている。有機ダイオードＯＤ１のカソードは、チャージング・キャパシタＣ１を経由して、有機ダイオードＯＤ２のカソードはチャージング・キャパシタＣ２を経由して入力端子Ｅ１２に接続されている。出力電圧は、有機ダイオードＯＤ２のカソードと有機ダイオードＯＤ１のアノードの間において取り出される。
入力Ｅ１に存在する入力ＡＣ電圧は、有機ダイオードＯＤ１によってチャージング・キャパシタＣ１にわたる負の電圧内に整流され、かつ有機ダイオードＯＤ２によって整流されて正の電圧を形成する。したがって、出力Ａ１に存在する出力側ＤＣ電圧は、Ｃ１およびＣ２に掛かる電圧の大きさの和に対応する。
図２は、チャージ・リバーサル・キャパシタＣ１、チャージング・キャパシタＣ２、および二つの有機ダイオードＯＤ１およびＯＤ２を有する整流器２を示している。整流器２は、二つの入力端子Ｅ２１およびＥ２２を伴う入力Ｅ２、出力Ａ２、および二つの結合端子Ｂ２１およびＢ２２を有する。チャージ・リバーサル・キャパシタＣ１は、一端が入力端子Ｅ２１に、他端が結合端子Ｂ２１、有機ダイオードＯＤ１のカソード、および有機ダイオードＯＤ２のアノードに接続されている。チャージング・キャパシタＣ２は、一端が有機ダイオードＯＤ１のアノードおよび入力端子Ｅ２２に、他端が有機ダイオードＯＤ２のカソードおよび結合端子Ｂ２２に接続されている。出力電圧はチャージング・キャパシタＣ２を介して取り出される。入力Ｅ２に印加される入力ＡＣ電圧は、有機ダイオードＯＤ１によって整流されてチャージ・リバーサル・キャパシタＣ１に電圧が形成される。入力ＡＣ電圧の正の半サイクルの間は、チャージ・リバーサル・キャパシタＣ１上に位置する正の電荷が有機ダイオードＯＤ２を経由してチャージング・キャパシタＣ２に移動できる。したがって、増加された正の電圧がチャージング・キャパシタＣ２に生じ、出力Ａ２を介して取り出すことができる。
図３はチャージ・リバーサル・キャパシタＣ１、二つの有機ダイオードＯＤ１およびＯＤ２、およびチャージング・キャパシタＣ２を有する整流器３を示している。整流器３は、二つの入力端子Ｅ３１およびＥ３２を伴う入力Ｅ３、出力Ａ３、および二つの結合端子Ｂ３１およびＢ３２を有する。チャージ・リバーサル・キャパシタＣ１は、一端が入力端子Ｅ３１に、他端が有機ダイオードＯＤ１のアノード、カソードまたは有機ダイオードＯＤ２、および結合端子Ｂ３１に接続されている。チャージング・キャパシタＣ２は、一端が有機ダイオードＯＤ１のカソードおよび入力端子Ｅ３２に、他端が有機ダイオードＯＤ２のアノードおよび結合端子Ｂ３２に接続されている。出力電圧はチャージング・キャパシタＣ２を介して取り出される。整流器２とは対照的に、整流器３の場合には、入力ＡＣ電圧の負の半サイクルの間にチャージ・リバーサル・キャパシタＣ１上に位置する負の電荷が有機ダイオードＯＤ２を経由してチャージング・キャパシタＣ２に移動する。したがって、増加された負の電圧がチャージング・キャパシタＣ２に生じ、出力Ａ３を介して取り出すことができる。
図２および図３に例示されている整流器は、カスケード配置でカスケード接続することが可能であり、それぞれの場合に多段有機またはプリント可能整流器を形成する。
図４は、その種の整流器の例を示している。図４は、二つまたはそれより多くの段から構成される整流器４を示しており、そのうちの二つの段Ｓ４１およびＳ４２が図４に示されている。段Ｓ４１およびＳ４２は、それぞれについて図２に従った整流器２と類似に構成される。段Ｓ４１は、したがって二つの入力端子Ｅ４１およびＥ４２を伴う入力、出力Ａ４１、および二つの結合端子Ｂ４１およびＢ４２を有する。段Ｓ４２は、二つの入力端子Ｅ４３およびＥ４４、出力Ａ４２、および二つの結合端子Ｂ４３およびＢ４４を有する。段Ｓ４１およびＳ４２の入力端子および結合端子は、図２に示されているとおり、チャージ・リバーサル・キャパシタ、チャージング・キャパシタ、および二つの有機ダイオードに接続されている。
整流器４の初段の入力端子Ｅ４１およびＥ４２は、整流器４の入力を形成し、図４においてはそれがＥ４によって示されている。下流の段の入力端子は、それぞれ整流器４の一つの段の結合端子に接続される。したがって、出力側のＤＣ電圧は、個別の段の出力における出力電圧の和となり、その結果、整流器４の出力Ａ４に存在する電圧がさらに増加される。
また、それぞれが図３に従った整流器３と類似に構成される個別の段のカスケード配置によって整流器４を構成することも可能である。
図５は、異なって構成された個別の段からなる整流器６を示している。整流器６は、一方においてそれぞれが図２に従った整流器２と類似に構成される二つまたはそれより多くの段を有する。それらの段のうち図５には二つの段Ｓ６１およびＳ６２が示されており、そのそれぞれは、入力端子Ｅ６１ならびにＥ６２およびＥ６３ならびにＥ６４のそれぞれ、結合端子Ｂ６１ならびにＢ６２およびＢ６３ならびにＢ６４のそれぞれ、および出力Ａ６１およびＡ６２のそれぞれを有する。これらの段は、図４を参照してすでに説明したとおり、下流の段の入力端子が先行する段の結合端子に結合される方法によりカスケード配置で互いに接続される。
整流器６は、さらに図３に従った整流器３と類似に構成される二つまたはそれより多くの段を有する。それらの段のうち図５には二つの段Ｓ６３およびＳ６４が示されており、そのそれぞれは、入力端子Ｅ６１ならびにＥ６２およびＥ６５ならびにＥ６６のそれぞれ、結合端子Ｂ６５ならびにＢ６６およびＢ６７ならびにＢ６８のそれぞれ、および出力Ａ６３およびＡ６４のそれぞれを有する。これらの段は、同様に図４を参照してすでに説明したとおり、下流の段の入力端子が先行する段の結合端子に結合される方法によりカスケード様式で互いに接続される。段Ｓ６１およびＳ６３の入力端子は、それぞれについて整流器６の入力Ｅ６に、段Ｓ６１およびＳ６２の出力に存在する正の出力電圧が段Ｓ６３およびＳ６４の出力に存在する負の出力電圧に加算されるように接続され、したがって増加された出力電圧が整流器６の出力Ａ６に存在する。
図６は、電源５１、整流器５２、および整流器５２によって給電される電子回路５３を有する電子デバイス５を示している。電子デバイス５は、ＲＦＩＤトランスポンダである。電子デバイス５は、図１〜図５を参照してすでに説明したとおり、二つまたはそれより多くの電気的な機能層を有する柔軟な多層フィルム本体から構成される。この場合においては電源５１が、アンテナおよび同調キャパシタを包含するアンテナ共振回路によって形成される。整流器５２は、図１〜図５に従った整流器１、２、３、４、または６のうちの一つと同様に構成された整流器によって形成される。
電子回路５３は、一つまたは複数の能動または受動有機コンポーネントから、好ましくは有機電界効果トランジスタから構成されるＩＤコード発生器である。
しかしながら、電子回路５３が異なる機能を提供すること、または出力ユニットによって置換されること、たとえば有機発光ダイオードまたは液晶ディスプレイによって形成されることも可能である。
図７は、有機またはプリント可能なロジック回路への給電に資する電子デバイス７を示している。電子デバイス７は、電圧源７１、ロジック回路７２、複数の有機電界効果トランジスタＯＦ１、ＯＦ２、ＯＦ３、ＯＦ４、二つのチャージ・リバーサル・キャパシタＣＳ１ならびにＣＳ２、およびチャージング・キャパシタＣＯを有する。二つのチャージ・リバーサル・キャパシタＣＳ１およびＣＳ２は、それぞれの場合においてチャージング・キャパシタＣＯの容量を有し、２倍の容量またはそれより大きな容量を有するキャパシタによって置換することができる。この場合にロジック回路は、この電子デバイスの出力Ａ７に存在する出力電圧によって給電される。
電圧源７１は、任意のＡＣ電圧を供給し、それがＤＣ電圧成分を伴うこともあれば、伴わないこともある。電圧源７１は、したがってたとえば図６に従ったアンテナ共振回路および／またはバッテリ、たとえばプリント電池またはストレージ・バッテリによって形成できる。ロジック回路７２は、互いに接続された一つまたは複数の有機電界効果トランジスタを包含する。これは、有機電界効果トランジスタＯＦ１〜ＯＦ４を包含するスイッチング・マトリクスをコントロールする。スイッチング・マトリクスの適切な構成および駆動を通じて、チャージングまたはチャージ・リバーサル・プロセスの結果としてスイッチング・マトリクスの出力にＤＣ電圧が現れる。したがってロジック回路７２は、有機電界効果トランジスタＯＦ１〜ＯＦ４を、たとえば正の半サイクルの間に有機電界効果トランジスタＯＦ１およびＯＦ２がオンに、かつ有機電界効果トランジスタＯＦ３およびＯＦ４がオフになる方法で駆動する。その後、後続の正の半サイクルの間には、有機電界効果トランジスタＯＦ３およびＯＦ４がオンに、かつ有機電界効果トランジスタＯＦ１およびＯＦ２がオフに駆動される。
また、たとえば電圧源７１の負の半サイクルを利用するためにこのスイッチング・マトリクス内に追加の有機電界効果トランジスタを提供することも可能である。さらに、この方法で、スイッチング・マトリクスの入力側に存在するＤＣ電圧を増加することも可能である。
図８は、電圧源８１、発振器８２、および整流器８３を有する電子デバイスを示している。整流器８３は、二つの入力端子Ａ８１およびＡ８２を伴う入力、および出力８を有する。整流器８３は、図１〜図５に従った整流器１、２、３、４、および６のうちの一つと類似に構成される。
電圧源８１はＤＣ電圧源であり、たとえばバッテリである。さらに電圧源８１を、図１〜図５に従って構成され、ＡＣ電圧源、たとえばアンテナ共振回路によって給電される整流器とすることも可能である。
発振器８２は、プリント可能なリング発振器であり、入力電圧をＡＣ電圧に、好ましくは１ＭＨｚ未満の周波数を有する電圧に変換する。整流器８３は、図１〜図５に従った整流器の一つと同様に構成された整流器である。この構成によって、最終的に電圧が、出力８に存在するＤＣ電圧に変換される。
この方法において図１〜図５に従った整流器が、図７に従った整流器と組み合わされること、言い換えると図１〜図５に従った整流器が、ＡＣ電圧源とともに図７に従った電圧源７１を形成することも可能である。このタイプの配置は、たとえば整流器によって給電される電子回路に対するインピーダンス整合を得ることを可能にする。
第１の例示的な実施態様に従った有機整流器のブロック図である。 他の例示的な実施態様について有機整流器のブロック図である。 他の例示的な実施態様について有機整流器のブロック図である。 他の例示的な実施態様についてカスケードされた有機整流器のブロック図である。 他の例示的な実施態様についてカスケードされた有機整流器のブロック図である。 整流器を伴う電子デバイスのブロック図である。 他の例示的な実施態様について電子デバイスのブロック図である。 他の例示的な実施態様について電子デバイスのブロック図である。
符号の説明
１〜４，６，５２，８３ 整流器
５，７ 電子デバイス
５１ 電源
５３ 電子回路
７１，８１ 電圧源
７２ ロジック回路
８２ 発振器
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ６，Ａ７，Ａ４１，Ａ４２，Ａ６１，Ａ６２，Ａ６３，
Ａ６４ 出力
Ａ８１，Ａ８２ 入力端子
Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ３１，Ｂ３２，Ｂ４１，Ｂ４２，Ｂ４３，Ｂ４４，Ｂ６１，
Ｂ６２，Ｂ６３，Ｂ６４，６５，Ｂ６６，Ｂ６７，Ｂ６８ 結合端子
Ｃ１ チャージング・キャパシタ；チャージ・リバーサル・キャパシタ
Ｃ２、ＣＯ チャージング・キャパシタ
ＣＳ１，ＣＳ２ チャージ・リバーサル・キャパシタ
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ６ 入力
Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ４１，Ｅ４２，Ｅ４３，
Ｅ４４，Ｅ６１，Ｅ６２，Ｅ６３，Ｅ６４，Ｅ６５，Ｅ６６ 入力端子
ＯＤ１，ＯＤ２ 有機ダイオード
ＯＦ１，ＯＦ２，ＯＦ３，ＯＦ４ 有機電界効果トランジスタ
Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４ 段

Claims (19)

  1. 整流器の二つの入力端子（Ｅ１１，Ｅ１２；Ｅ２１，Ｅ２２；Ｅ３１，Ｅ３２；Ｅ４１，Ｅ４２；Ｅ６１，Ｅ６２）の間に存在するＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するための整流器（１，２，３，４，６）、特にＲＦＩＤトランスポンダ５のための整流器であって、前記整流器は、半導体有機材料からなる少なくとも一つの電気的な機能層をそれぞれが有する少なくとも二つの有機ダイオード（ＯＤ１，ＯＤ２）および／または有機電界効果トランジスタ（ＯＦ１，ＯＦ２，ＯＦ３，ＯＦ４）を有し、それにおいて、
    前記整流器がさらに、二つまたはそれより多くのチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタ（Ｃ１，Ｃ２，ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＵ）を有し、それらが前記二つまたはそれより多くの有機ダイオードおよび／または有機電界効果トランジスタに、前記チャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタが異なる電流パスを経由して充電されることが可能となる方法で接続されることを特徴とする整流器。
  2. 第１のチャージング・キャパシタ（Ｃ１）および第１の有機ダイオード（ＯＤ１）が第１の導電ライン分岐内に配置されること、第２のチャージング・キャパシタ（Ｃ２）および第２の有機ダイオード（ＯＤ２）が第２の導電ライン分岐内に配置されること、前記第１および第２の導電ライン分岐が並列構成で前記整流器（１）の前記入力（Ｅ１）に結合されること、および前記第１および第２の有機ダイオード（ＯＤ１，ＯＤ２）が前記第１および第２の導電ライン分岐内においてそれぞれのアノードおよびカソードの背合わせ配置で接続されることを特徴とする請求項１に記載の整流器（１）。
  3. 第１の有機ダイオード（ＯＤ１）および第２の有機ダイオード（ＯＤ２）がそれぞれのアノードおよびカソードの背合わせ配置でチャージ・リバーサル・キャパシタ（Ｃ１）を経由して前記整流器の第１の入力端子（Ｅ２１，Ｅ３１，Ｅ４１，Ｅ６１）に接続されること、前記第１の有機ダイオード（ＯＤ１）が前記整流器の第２の入力端子（Ｅ２２，Ｅ３２，Ｅ４２，Ｅ６２）に接続されること、および前記第２の有機ダイオード（ＯＤ２）がチャージング・キャパシタ（Ｃ２）を経由して前記整流器の第２の入力端子（Ｅ２２，Ｅ３２，Ｅ４２，Ｅ６２）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の整流器（２，３，４，６）。
  4. 前記第１の有機ダイオード（ＯＤ１）の前記カソードおよび前記第２の有機ダイオード（ＯＤ２）の前記アノードが前記チャージ・リバーサル・キャパシタ（Ｃ１）を経由して前記第１の入力端子（Ｃ２１）に接続されること、前記第１の有機ダイオード（ＯＤ１）の前記アノードおよび前記第２の有機ダイオード（ＯＤ２）の前記カソードが前記チャージング・キャパシタ（Ｃ２）を介して互いに接続されること、および前記第１の有機ダイオード（ＯＤ１）の前記アノードが前記第２の入力端子（Ｅ２２）に接続されることを特徴とする請求項３に記載の整流器（２）。
  5. 前記第１の有機ダイオード（ＯＤ１）の前記アノードおよび前記第２の有機ダイオード（ＯＤ２）の前記カソードが前記チャージ・リバーサル・キャパシタ（Ｃ１）を経由して前記第１の入力端子（Ｅ２１）に接続されること、前記第１の有機ダイオード（ＯＤ１）の前記カソードおよび前記第２の有機ダイオード（ＯＤ２）の前記アノードが互いに前記チャージング・キャパシタ（Ｃ２）を介して接続されること、および前記第１の有機ダイオード（ＯＤ１）のアノードが前記第２の入力端子（Ｅ３２）に接続されることを特徴とする請求項３に記載の整流器（３）。
  6. 前記整流器が、互いに接続される二つまたはそれより多くの段（Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ６４，Ｓ６３，Ｓ６１，Ｓ６２）から構成され、それらがそれぞれの場合において二つのチャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタおよび二つの有機ダイオードを有し、かつ前記チャージングまたはチャージ・リバーサル・キャパシタが異なる電流パスを経由して充電されることが可能となる方法でそれらが接続され、かつそれらがそれぞれの場合において二つの入力端子（Ｅ４１，Ｅ４２，Ｅ４３，Ｅ４４；Ｅ６１〜Ｅ６６）およびその先の段の入力端子に結合するための二つの結合端子（Ｂ４１，Ｂ４２，Ｂ４３，Ｂ４４；Ｂ６１〜Ｂ６８）を有することを特徴とする請求項１に記載の整流器（４，５）。
  7. 第１の段（Ｓ４１，Ｓ４２；Ｓ６１，Ｓ６２）において、前記第１の有機ダイオードの前記カソードおよび前記第２の有機ダイオードの前記アノードが前記第１の段の前記第１の結合端子（Ｂ４１，Ｂ４３；Ｂ６１，Ｂ６３）に、かつ前記チャージ・リバーサル・キャパシタを経由して前記第１の段の前記第１の入力端子（Ｅ４１，Ｅ４３；Ｅ６１，Ｅ６３）に接続されること、前記第１の有機ダイオードの前記アノードおよび前記第２の有機ダイオードの前記カソードが前記チャージング・キャパシタを介して互いに接続されること、および前記第１の有機ダイオードの前記アノードが前記第１の段の前記第２の入力端子（Ｅ４２，Ｅ４４；Ｅ６２，Ｅ６４）に接続され、かつ前記第２の有機ダイオードの前記カソードが前記第１の段の第２の結合端子（Ｂ４２，Ｂ４４；Ｂ６２，Ｂ６４）に接続されることを特徴とする請求項６に記載の整流器（４，６）。
  8. 前記整流器が二つまたはそれより多くの第１の段（Ｓ４１，Ｓ４２）を有し、先頭の前記第１の段（Ｓ４１）の前記第１および第２の入力端子（Ｅ４１，Ｅ４２）がそれぞれ前記整流器（４）の前記第１および第２の入力端子を形成し、それぞれの前記第１の段（Ｓ４１）の前記第１および第２の結合端子（Ｂ４１，Ｂ４２）が下流の前記第１の段のそれぞれの前記第１および第２の入力端子（Ｅ４３，Ｅ４４）に、前記それぞれの第１の段が前記整流器の最終段を形成しないことを条件に接続され、かつ前記整流器の出力（Ａ４）が、前記先頭の第１の段の前記第２の入力端子（Ｅ４２）によって、および前記最終の第１の段（Ｓ４２）の前記第２の結合端子（Ｂ４４）によって形成されることを特徴とする請求項７に記載の整流器（４）。
  9. 第２の段（Ｓ６３，Ｓ６４）において、前記第１の有機ダイオードの前記アノードおよび前記第２の有機ダイオードの前記カソードが前記第２の段の前記第１の結合端子（Ｂ６５，Ｂ６７）に、かつ前記チャージ・リバーサル・キャパシタを経由して前記第２の段の前記第１の入力端子（Ｅ６１，Ｅ６５）に接続されること、前記第１の有機ダイオードの前記カソードおよび前記第２の有機ダイオードの前記アノードが前記チャージング・キャパシタを介して互いに接続されること、および前記第１の有機ダイオードの前記カソードが前記第２の段の前記第２の入力端子（Ｅ６２，Ｅ６６）に接続され、かつ前記第２の有機ダイオードの前記アノードが前記第２の段の前記第２の結合端子（Ｂ６６，Ｂ６８）に接続されることを特徴とする請求項６に記載の整流器（６）。
  10. 前記整流器が二つまたはそれより多くの第２の段を有し、先頭の前記第２の段の前記第１および第２の入力端子がそれぞれ前記整流器の前記第１および第２の入力端子を形成し、それぞれの前記第２の段の前記第１および第２の結合端子が下流の前記第２の段のそれぞれの前記第１および第２の入力端子に、前記それぞれの第２の段が前記整流器の最終段を形成しないことを条件に接続され、かつ前記整流器の出力が、前記先頭の第２の段の前記第２の入力端子によって、および前記最終の第２の段の前記第２の結合端子によって形成されることを特徴とする請求項９に記載の整流器。
  11. 前記整流器が一つまたは複数の第１の段（Ｓ６１，Ｓ６２）および一つまたは複数の第２の段（Ｓ６３，Ｓ６４）を有すること、先頭の前記第１の段（Ｓ６１）の前記第１および第２の入力端子（Ｅ６１，Ｅ６２）が先頭の前記第２の段（Ｓ６３）の前記第１および第２の入力端子（Ｅ６１，Ｅ６２）のそれぞれに接続され、前記整流器（６）の第１および第２の入力端子のそれぞれを形成すること、および前記整流器の出力が、前記最終の第１の段（Ｓ６２）の前記第２の結合端子（Ｂ６４）によって、および前記最終の第２の段（Ｓ６４）の前記第２の結合端子（Ｂ６８）によって形成されることを特徴とする請求項７および請求項９に記載の整流器（６）。
  12. 一つまたは複数の前記有機ダイオードが、ゲート電極がソースまたはドレイン電極と接続される有機電界効果トランジスタによって形成されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の整流器。
  13. 一つまたは複数の前記有機ダイオードが、前記有機ダイオードの寄生容量を下げるための中間層を有することを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれか１項に記載の整流器。
  14. 前記整流器の前記第１および／または前記第２の入力端子が、一つまたは複数の第１の有機電界効果トランジスタ（ＯＦ１，ＯＦ３，ＯＦ２）を介して前記チャージ・リバーサル・キャパシタ（ＣＳ１，ＣＳ２）に接続されること、前記チャージ・リバーサル・キャパシタ（ＣＳ１，ＣＳ２）が一つまたは複数の第２の電界効果トランジスタ（ＯＦ４）を介して前記チャージング・キャパシタ（ＣＯ）に接続されること、および前記一つまたは複数の前記第１の電界効果トランジスタがロジック回路（７２）によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載の整流器。
  15. 柔軟な多層フィルム本体の形式の電子デバイス（５，７，８）、特にＲＦＩＤトランスポンダ（５）であって、
    前記電子デバイスが電圧源（５１，７１，８１）および先行する請求項のいずれか１項に記載の整流器（５３，８３）を有し、前記整流器が前記電圧源によって給電されることを特徴とする電子デバイス。
  16. 前記電圧源（５１）が、アンテナおよびキャパシタを包含する、前記電子デバイス上に放射される電磁放射との結合に適した共振回路を有することを特徴とする請求項１５に記載の電子デバイス（５）。
  17. 前記電圧源がリング発振器（８２）を有することを特徴とする請求項１５に記載の電子デバイス（８）。
  18. 前記電子デバイスが、前記整流器のチャージ・リバーサル・キャパシタ（ＣＳ１，ＣＳ２）に交番電圧を印加するためのロジック回路（７２）を包含することを特徴とする請求項１５に記載の電子デバイス（７）。
  19. 前記電子デバイスが、前記整流器（５２）によって給電される一つまたは複数の能動または受動有機コンポーネントを基礎とする電子回路（５３）を包含することを特徴とする請求項１５に記載の電子デバイス（５）。
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