JP2023536433A - オン／オフ比が高い多層有機半導体を有するｏｆｅｔ - Google Patents

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Abstract

Figure 2023536433000001
有機電界効果トランジスタは、光配向層と、光配向層の直上に配置された有機半導体層とを有するチャネル構造を含み、電荷キャリア移動度はチャネル構造の厚さ方向に沿って変化する。チャネル構造は、トランジスタのソースとドレインとの間に活性領域を画定することができ、少なくとも２つの光配向層と少なくとも２つの有機半導体層との交互層を含むことができる。各光配向層は、上層の有機半導体層内の分子の配向に影響を及ぼすように構成され、したがって、デバイス活性領域内の電荷キャリアの移動度に影響を与えながら、デバイスのオフ電流も有利に減少させる。
【選択図】図１、図３

Description

本開示は、一般に、有機半導体材料に関し、より具体的には、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、有機光起電デバイスなどに実装するための有機半導体薄膜の分子工学に関する。
様々なデバイスアーキテクチャにおいて、有機半導体層は、例示的な論理デバイスのソース及びドレインを含むことができる導電性電極間に配置することができる。有機半導体層は、半結晶であっても、単結晶であってもよい。電荷キャリアの移動度、したがって有機半導体層内の電気伝導率は、有機半導体の結晶性及び結晶配向に関連する可能性がある。
本開示の第１の態様によれば、光配向層と、光配向層の直上に配置された有機半導体層とを備えるチャネル構造を備え、電荷キャリア移動度がチャネル構造の厚さ方向に沿って変化する、有機電界効果トランジスタが提供される。
いくつかの実施形態では、有機半導体層は、電荷キャリア移動度の層内勾配によって特徴付けることができる。
いくつかの実施形態では、光配向層は、アゾ化合物、ポリイミド、ポリシラン、ポリスチレン、ポリエステル、シンナメート、クマリン、カルコニル、テトラヒドロフタルイミド、及びマレイミドからなる群から選択される材料を含むことができる。
いくつかの実施形態では、光配向層は、有機半導体層内の分子の配向に影響を及ぼすように構成することができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層は、多結晶層又は単結晶層を含むことができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層は、多環芳香族炭化水素を含むことができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層は、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ポリセン、フルオランテン、ベンゾフェノン、ベンゾクロメン、ベンジル、ベンズイミダゾール、ベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ニトロピリジン－Ｎ－オキシド、ベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン、Ｎ－（４－ニトロフェニル）－（ｓ）－プロリナール、４，５－ジシアノイミダゾール、ベンゾジチオフェン、シアノピリジン、チエノチオフェン、スチルベン、及びアゾベンゼンからなる群から選択される分子を含むことができる。
いくつかの実施形態では、有機電界効果トランジスタは、チャネル構造の第１の領域に隣接して位置するソースと、チャネル構造の第２の領域に隣接して位置するドレインとをさらに備えることができ、チャネル構造は、ソースとドレインとの間に位置する活性領域を画定する。
いくつかの実施形態では、チャネル構造は、少なくとも２つの光配向層と少なくとも２つの有機半導体層との交互層を備えることができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層は、電荷キャリア移動度の層間勾配によって特徴付けることができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層内の電荷キャリア移動度は、チャネル構造の底部からチャネル構造の頂部に向かって漸進的に増加することができる。
本開示のさらなる態様によれば、第１の光配向層を形成することと、第１の光配向層に偏光を照射して、第１の配向された光配向層を形成することと、第１の配向された光配向層の直上に第１の有機半導体層を形成することと、第１の有機半導体層の上に第２の光配向層を形成することと、第２の光配向層に偏光を照射して、第２の配向された光配向層を形成することと、第２の配向された光配向層の直上に第２の有機半導体層を形成することとを含む方法が提供される。
いくつかの実施形態では、光配向層はそれぞれ、アゾ化合物、ポリイミド、ポリシラン、ポリスチレン、ポリエステル、シンナメート、クマリン、カルコニル、テトラヒドロフタルイミド、及びマレイミドからなる群から独立して選択される材料を含むことができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層はそれぞれ、多環芳香族炭化水素を含むことができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層はそれぞれ、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ポリセン、フルオランテン、ベンゾフェノン、ベンゾクロメン、ベンジル、ベンズイミダゾール、ベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ニトロピリジン－Ｎ－オキシド、ベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン、Ｎ－（４－ニトロフェニル）－（ｓ）－プロリナール、４，５－ジシアノイミダゾール、ベンゾジチオフェン、シアノピリジン、チエノチオフェン、スチルベン、及びアゾベンゼンからなる群から独立して選択される分子を含むことができる。
いくつかの実施形態では、本方法は、第１の有機半導体層の第１の領域に隣接するソースを形成することと、第１の有機半導体層の第２の領域に隣接するドレインを形成することとをさらに含むことができ、ソースとドレインとの間の活性領域内の有機半導体層の電荷キャリア移動度は層間勾配によって特徴付けられる。
本開示のさらなる態様によれば、基板の上に配置された第１の光配向層と、第１の光配向層の直上に配置された第１の有機半導体層と、第１の有機半導体層の上に配置された第２の光配向層と、第２の光配向層の直上に配置された第２の有機半導体層とを備える有機電界効果トランジスタが提供され、第１の有機半導体層内の電荷キャリア移動度は、第２の有機半導体層内の電荷キャリア移動度とは異なる。
いくつかの実施形態では、第１の有機半導体層内の分子の配向は、第２の有機半導体層内の分子の配向と異なっていてもよい。
いくつかの実施形態では、有機電界効果トランジスタは、基板の第１の領域の上に配置されたソースと、基板の第２の領域の上に配置されたドレインとをさらに備えることができ、第１及び第２の有機半導体層は、ソースとドレインとの間に活性領域を画定する。
いくつかの実施形態では、有機電界効果トランジスタは、活性領域内の第１及び第２の有機半導体層の導電性を制御するように構成されたゲート構造をさらに備えることができる。
本開示の１つ以上の態様又は実施形態に組み込むのに適しているとして本明細書に記載された任意の特徴は、本開示の任意の及びすべての態様及び実施形態にわたって一般化可能であると意図されていることが理解されよう。本開示の説明、特許請求の範囲、及び図面を鑑みることで、当業者は、本開示の他の態様を理解することができる。前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。
添付の図面は、いくつかの例示的な実施形態を示し、本明細書の一部である。以下の説明と共に、これらの図面は、本開示の様々な原理を実証して説明する。
様々な実施形態による、テンプレート化有機半導体層及び隆起ゲートを有する有機電界効果トランジスタの断面概略図である。 いくつかの実施形態による、テンプレート化有機半導体層及び埋め込みゲートを有する有機電界効果トランジスタの断面概略図である。 特定の実施形態による、多層テンプレート化チャネル構造を有する有機電界効果トランジスタの断面概略図である。 いくつかの実施形態による、多層テンプレート化チャネル構造を有する有機電界効果トランジスタの断面概略図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 特定の実施形態による、有機半導体層に組み込むことができる例示的な結晶化可能な分子を示す図である。 本開示の実施形態に関連して使用され得る例示的な拡張現実用眼鏡の図である。 本開示の実施形態に関連して使用され得る例示的な仮想現実用ヘッドセットの図である。
図面を通して、同一の参照符号及び説明は、類似しているが必ずしも同一ではない要素を示す。本明細書に記載の例示的な実施形態は、様々な修正及び代替形態を許すが、特定の実施形態が例として図面に示されており、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本明細書に記載された例示的な実施形態は、開示された特定の形態に限定されることを意図しない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲内に入るすべての修正形態、均等物、及び代替形態を包含する。
本開示は、一般に、有機半導体材料に関し、より具体的には、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、有機光起電デバイスなどに実装するための有機半導体薄膜の分子工学に関する。
様々なデバイスアーキテクチャにおいて、有機半導体層は、例示的な論理デバイスのソース及びドレインを含むことができる導電性電極間に配置することができる。有機半導体層は、半結晶であっても、単結晶であってもよい。電荷キャリアの移動度、したがって有機半導体層内の電気伝導率は、有機半導体の結晶性及び結晶配向に関連する可能性がある。
最近の開発にもかかわらず、予め設計された方向に沿った、すなわちソースとドレインとの間の方向に沿った電荷キャリア移動度を向上させる、反復可能で信頼性の高い結晶分子の配向を有する有機半導体層及び関連デバイスの形成を可能にする製造方法及び関連アーキテクチャを提供することが有利であろう。
様々な実施形態によれば、有機半導体層は、光配向層の直上に形成することができる。光配向層は、その形成中に有機半導体層内の結晶子を配向させるためのテンプレート層として使用することができる。光配向層及びその上にある関連有機半導体層を含む積層アーキテクチャは、例えば、ＯＦＥＴのチャネル構造に組み込むことができる。いくつかの実施形態では、チャネル構造は、複数の交互の有機半導体及び光配向層を含むことを含むことができ、結晶配向、したがって各有機半導体の電荷キャリア移動度はそれぞれの光配向層によって影響され得る。
電荷キャリア移動度に層間（又は層内）勾配を示すチャネル構造では、全体的に、すなわち、ソースとドレインとの間の方向に沿って、高い電荷キャリア移動度を実現することができ、関連するデバイスのオフ電流を大幅に減少させる。したがって、多層チャネル構造は、デバイスのオン状態電流とオフ状態電流との間の差の特性評価である、ＯＦＥＴのオン／オフ電流比に有益に影響を与えることができる。
有機半導体における輸送とは、電界の印加により電荷キャリアが材料内をどのように移動するかを指す。例えば、輸送は、ポリマー鎖及び／若しくは結晶に沿った、又はポリマー鎖及び／若しくは結晶間の励起子の移行を指すことができ、１つの鎖及び／又は結晶から別の鎖及び／又は結晶へのエネルギー移動のプロセスを伴う可能性がある。
理解されるように、有機デバイスの機能及び性能は、典型的には、電荷キャリアの移動度に関連する。例えば、ＯＬＥＤでは、光子の放出は、デバイス内の電流の生成に依存する可能性があり、これは電極への及び電極からの電荷キャリアの動きに相関する可能性がある。一方で、トランジスタの電荷キャリア移動度は、デバイスをオン及びオフに切り替えることができる速度を決定することができる。
電荷キャリア移動度は、印加電界（Ｖ／ｃｍ）下で電荷キャリアが所与の方向に沿って材料内を移動する速度（ｃｍ／ｓ）である。
理解されるように、電荷キャリア移動度は、隣接するユニット、すなわち分子、ポリマーセグメント、又は結晶間の電子結合を増加させることによって増加させることができる。有機半導体内の電荷キャリア移動度は、材料の構造又は形態に依存する可能性がある。
平坦なπ共役コアを有する有機半導体材料は、一般に、π－π積層方向に沿って効率的な電荷輸送を示す。有機分子は、分子間相互作用に従って凝集する可能性があり、一般的な基板上でエッジオン分子配向を示す傾向がある可能性がある。エッジオン配向では、分子平面は、電流の所望の方向に沿っていてもよい基板表面に平行であり得る。したがって、エッジオン配向は、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）における面内電荷輸送に適切であることができ、高い電荷キャリア移動度をもたらす。一方、分子面が基板に直交して配向されているフェイスオン分子配向は、電荷が基板に垂直に流れる面外電荷輸送に有益であり得る。
テンプレート積層技術を使用して、分子構造を変化させることなく、有機半導体層の分子配向、例えばエッジオンからフェイスオン又はその逆、並びに中間配向を制御し、したがって、特定の方向、例えばＯＦＥＴのソースとドレインとの間の方向に沿った電荷キャリアの移動度に影響を与えることができる。
テンプレート層は、光配向層を含むことができ、有機半導体層は、光配向層を偏光に曝露した後に光配向層の直上に形成することができる。偏光への露光により、光配向層の配向、したがって、上に形成された有機半導体の配向を確立することができる。
様々な実施形態によれば、有機半導体層は、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ポリセン、フルオランテン、ベンゾフェノン、ベンゾクロメン、ベンジル、ベンズイミダゾール、ベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ニトロピリジン－Ｎ－オキシド、ベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン、Ｎ－（４－ニトロフェニル）－（ｓ）－プロリナール、４，５－ジシアノイミダゾール、ベンゾジチオフェン、シアノピリジン、チエノチオフェン、スチルベン、アゾベンゼン、及びそれらの誘導体などの多環芳香族炭化水素の１つ又は組み合わせを含むことができる。
いくつかの実施形態では、有機半導体層は、シクロヘキサン、シクロペンタン、テトラヒドロピラン、ピペリジン、テトラヒドロフラン、ピロリジン、テトラヒドロチオフェン、及びそれらの誘導体などの環構造化分子を含む環構造化材料の１つ又は組み合わせを含むことができる。さらなる例示的な環構造化材料としては、チオフェン、ビフェニル、トラン、ベンズイミダゾール、ジフェニルアセチレン、シアノピリジン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、シラフルオレン及びそれらの誘導体が挙げられる。本明細書にさらに開示されるように、ここで開示されている分子のいずれかは、Ｃ１～Ｃ１０アルキル、アルコキシ若しくはアルケニル基、－ＣＮ、－ＮＣＳ、－ＳＣＮ、－ＳＦ５、－Ｂｒ、－Ｃｌ、－Ｆ、－ＯＣＦ３、－ＣＦ３、及びモノ若しくはポリフッ素化Ｃ１～Ｃ１０アルキル若しくはアルコキシ基などの１つ以上の末端基を含むことができる。
またさらなる有機半導体材料は、芳香族炭化水素又はヘテロアレーン基及びそれらの誘導体を有する結晶性ポリマーを含むことができる。例としては、ポリエチレンナフタレート、ポリ（ビニルフェニルスルフィド）、ポリ（ａ－メチルスチレン、ポリチエノチオフェン、ポリチオフェン、ポリ（ｎ－ビニルフタルイミド）、パリレン、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリ（ブロモフェニル）、ポリ（ビニルナフタレン）、及び本明細書に開示される１つ以上の官能基を有する液晶ポリマーが挙げられる。
有機半導体材料は、脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族炭化水素又はヘテロアレーン基（例えば、ポリスチレン）を有する非晶質ポリマーを含むことができ、バインダー及び／又はさらなる添加剤、例えば、脂肪酸、糖、脂質、可塑剤、及び界面活性剤（例えば、モノ又はポリフッ素化アルキル又はアルコキシ基を有する分子）を含むことができる。
光配向は、偏光への露光によって、選択された材料を所望の配向に配向させるための技術である。光配向材料は、角度依存性吸収能を有する感光性種を含有することができる。例えば、液晶（ＬＣ）システムでは、分子は実質的に再配向の自律性を示す可能性があり、光反応は充填状態又は集合的な分子配向の変化を引き起こす可能性がある。
例示的な光配向組成物としては、アゾ化合物、ポリイミド、ポリシラン、ポリスチレン、ポリエステル、シンナメート、クマリン、カルコニル、テトラヒドロフタルイミド、及びマレイミドを挙げることができる。
１つ以上の有機半導体層及び１つ以上の光配向層は、インクジェット印刷、ブレードコーティング、スピンコーティング、浸漬コーティングなどを含む溶媒ベースの方法など、当業者によって理解されるような様々な方法を使用して形成することができる。有機半導体層及び光配向層は、同じ方法を使用して又は異なる方法を使用して形成することができる。さらなる例示的な方法は、物理的蒸気輸送プロセスを含む。ゾーンアニーリングステップを実装して結晶欠陥の集合を減少させることができ、これにより、電荷キャリア移動度を改善することができる。いくつかの実施形態によれば、有機半導体層と光配向層との交互スタックは、有機電界効果トランジスタのチャネル構造を形成することができる。
本明細書に記載された実施形態のいずれかからの特徴は、本明細書に記載された一般原理に従って互いに組み合わせて使用することができる。これら及び他の実施形態、特徴、及び利点は、添付の図面及び特許請求の範囲と併せて以下の詳細な説明を読むことで、より完全に理解されるであろう。
以下、図１～図１７を参照して、それぞれの光配向層によってそれぞれテンプレート化された１つ以上の有機半導体層を含む多層チャネル構造を有する有機電界効果トランジスタの詳細な説明を提供する。図１～図４に関連する説明は、例示的なＯＦＥＴアーキテクチャの説明を含む。図５～図１５に関連する説明は、有機半導体層に組み込むことができる様々な材料の説明を含む。図１６及び図１７に関連する説明は、本明細書に記載のディスプレイデバイスを含み得る様々な仮想現実プラットフォームに関する。
図１を参照すると、例示的なＯＦＥＴの断面図が示されている。ＯＦＥＴ１００は、集積回路、ディスプレイ、バイオセンサ、及びメモリデバイスを含む様々な用途で使用することができる。ＯＦＥＴ１００は、基板１１０を備える。基板１１０は、シリコン（Ｓｉ）又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）などの半導体を含むことができるが、ポリエステル、ポリイミド、又はポリアミドなどのプラスチック及びポリマーを含む他の材料を使用することもできる。
ゲート構造１２０は基板１１０の上にある。ゲート構造１２０は、ゲート１２２と、ゲートの上にあるゲート誘電体１２４とを含むことができる。ゲート１２２は、銀、白金、若しくは金などの任意の適切な導電性材料、又は導電性ポリマーを含むことができる。ゲート誘電体１２４は、例えば、二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムを含むことができる。
ボトムコンタクトＯＦＥＴであり得るＯＦＥＴ１００はまた、ゲート誘電体１２４の上にあり、活性領域１５０を画定するように離間されたソース１３２及びドレイン１３４を含む。チャネル構造１４０は、活性領域１５０を通って延在し、光配向層１４１と、光配向層１４１の直上に配置された有機半導体層１４２とを含む。様々な実施形態によれば、活性領域１５０内で、有機半導体層１４２は、その厚さの方向に沿った、すなわちソース１３２とドレイン１３４との間の方向に垂直な電荷キャリア移動度勾配によって特徴付けることができる。ゲート１２２は、活性領域１５０に近接して位置することができる。図１のＯＦＥＴにおいて、チャネル構造１４０は、ソース電極１３２及びドレイン電極１３４の後に堆積させることができ、これにより、形成中の有機半導体層１４２の劣化の傾向を和らげることができる。
図２を参照すると、さらなる例示的なＯＦＥＴの断面図が示されている。トップコンタクトＯＦＥＴであり得るＯＦＥＴ２００は、基板２１０と、基板２１０内に埋め込まれたゲート構造２２０とを含む。ゲート構造２２０は、ゲート２２２と、ゲート２２２の上にあるゲート誘電体２２４とを含むことができる。
埋め込みゲート構造２２０の上に、ＯＦＥＴ２００はチャネル構造２４０を含むことができる。チャネル構造２４０は、光配向層２４１と、光配向層２４１の直上に配置された有機半導体層２４２とを含む。ソース２３２及びドレイン２３４は、有機半導体層２４２の上に配置され、活性領域２５０を画定するように離間される。有機半導体層２４２は、活性領域１５０内で、その厚さの方向に沿った、すなわちソース１３２とドレイン１３４との間の方向に垂直な電荷キャリア移動度勾配によって特徴付けることができる。図２のトップコンタクトＯＦＥＴにおいて、有機半導体層２４２の少なくとも一部は、基板２１０とソース２３２及びドレイン２３４との間に配置される。
図３を参照すると、多層チャネル構造を有する例示的なＯＦＥＴが示されている。ＯＦＥＴ３００は、基板３１０と、基板３１０の上にあるゲート構造３２０とを含む。ゲート構造３２０は、ゲート３２２と、ゲートの上にあるゲート誘電体３２４とを含むことができる。ＯＦＥＴ３００はまた、ゲート誘電体３２４の上にあり、活性領域３５０を画定するように離間されたソース３３２及びドレイン３３４を含む。
多層チャネル構造３４０は、活性領域３５０を通って延在し、交互の光配向及び有機半導体層を含み、光配向及び有機半導体層では、下から上に向かって、連続する各有機半導体層３４２、３４４、３４６が、対応する光配向層３４１、３４３、３４５の直上にある。様々な実施形態によれば、活性領域３５０内で、有機半導体層は、電荷キャリア移動度の層間勾配によって特徴付けることができる。
ゲート３２２は、活性領域３５０に近接して位置することができ、活性領域内の有機半導体層の導電性を制御するように構成することができる。図３のＯＦＥＴにおいて、チャネル構造３４０内の各層は、ソース電極３３２及びドレイン電極３３４の後に堆積させることができ、これにより、形成中の有機半導体層３４２、３４４、３４６の劣化の傾向を和らげることができる。
図４を参照すると、さらなるＯＦＥＴの断面図が示されている。ＯＦＥＴ４００は、基板４１０と、基板４１０内に埋め込まれたゲート構造４２０とを含む。ゲート構造４２０は、ゲート４２２と、ゲート４２２の上にあるゲート誘電体４２４とを含むことができる。
埋め込みゲート構造４２０の上に、ＯＦＥＴ４００は多層チャネル構造４４０を含む。チャネル構造４４０は、光配向層４４１、４４３、４４５と、それぞれが対応する光配向層の直上に配置された有機半導体層４４２、４４４、４４６との交互スタックを含む。ソース４３２及びドレイン４３４は、活性領域４５０を画定するように離間されているが、最頂部の有機半導体層４４６の上に配置することができる。ＯＦＥＴ４００は、電荷キャリア移動度、すなわち活性領域４５０内の有機半導体層４４２、４４４、４４６の間の電荷キャリア移動度の層間勾配によって特徴付けることができる。図４のトップコンタクトＯＦＥＴにおいて、有機半導体層４４２、４４４、４４６のそれぞれの少なくとも一部は、基板４１０とソース４３２及びドレイン４３４との間に配置される。
有機半導体層を形成するために使用され得る例示的な分子が図５～図１４に示されている。図示された材料は、エナンチオマー的に純粋な組成物又はラセミ混合物として使用することができ、単独で又は任意の組み合わせで使用することができる。図示の構造において、「Ｒ」は、ＣＨ３、Ｈ、ＯＨ、ＯＭｅ、ＯＥｔ、ＯｉＰｒ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐｈ、ＮＯ２、ＳＯ３、ＳＯ２Ｍｅ、ｉ－Ｐｒ、Ｐｒ、ｔ－Ｂｕ、ｓｅｃ－Ｂｕ、Ｅｔ、アセチル、ＳＨ、ＳＭｅ、カルボキシル、アルデヒド、アミド、アミン、ニトリル、エステル、ＳＯ２ＮＨ３、ＮＨ２、ＮＭｅ２、ＮＭｅＨ、及びＣ２Ｈ２を含むがこれらに限定されない任意の適切な官能基を含むことができ、「ｎ」は、０～４の任意の整数値であり得る。
様々な例示的な分子が図５に示されている。メチル官能基、ヒドロキシル官能基及びフルオロ官能基のアントラセンへの付加を示す特定の例示的な組成物が図６に示されている。例示的なアミノ酸が図７に示され、例示的な糖が図８に示され、例示的な脂肪酸が図９に示されている。さらなる例として、適切な炭化水素が図１０に示され、適切なステロイド組成物が図１１に示されている。
図１２及び図１３を参照すると、それぞれ例示的なアニオン性分子及びカチオン性分子が示されている。図１４を参照すると、モジュール式分子構造（Ａ－Ｂ－Ｃ－Ｄ－Ｅ）が示されており、個々の部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥ）は任意の組み合わせで選択することができる。有機半導体層を形成するために使用され得る例示的な分子が図１５に示されている。図１５に示す分子は、全体的な欠陥をより少なくしながら、比較的高い成長速度で大きな結晶を形成するように処理することができ、高い電荷移動度によって特徴付けられるＯＦＥＴを形成するために使用することができる。
本明細書に開示されるように、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）は、ソースとドレインとの間に位置するチャネルを含み、チャネルは有機半導体の１つ以上の層から形成される。有機半導体層は、例えば、単結晶材料又は多結晶材料を含むことができる。特定の実施形態によれば、光配向層を使用して、多層スタック内のそれぞれの有機半導体層の成長をテンプレート化し、それに応じて結晶相の配向に影響を及ぼすことができる。
理解されるように、結晶配向は、所与の層内のキャリア移動度に影響を及ぼす可能性がある。本明細書に開示されるように、ＯＦＥＴチャネルは、有機半導体と光配向層との交互層を含む多層アーキテクチャを含むことができる。特定の実施形態によれば、光配向層は、キャリア移動度が多層スタック全体にわたって徐々に変化するように、有機半導体層の間のキャリア移動度に層間勾配を形成するように構成することができる。多層構造は、デバイスのオフ電流を減少させながら、チャネル内のキャリア移動度を有利に維持又は増加させることができる。
実施例の実施形態
実施例１：有機電界効果トランジスタは、光配向層と、光配向層の直上に配置された有機半導体層とを含むチャネル構造を有し、電荷キャリア移動度はチャネル構造の厚さ方向に沿って変化する。
実施例２：有機半導体層が電荷キャリア移動度の層内勾配によって特徴付けられる、実施例１に記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例３：光配向層が、アゾ化合物、ポリイミド、ポリシラン、ポリスチレン、ポリエステル、シンナメート、クマリン、カルコニル、テトラヒドロフタルイミド、及びマレイミドから選択される材料を含む、実施例１及び２のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例４：光配向層が有機半導体層内の分子の配向に影響を及ぼすように構成される、実施例１～３のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例５：有機半導体層が多結晶層又は単結晶層を含む、実施例１～４のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例６：有機半導体層が多環芳香族炭化水素を含む、実施例１～５のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例７：有機半導体層が、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ポリセン、フルオランテン、ベンゾフェノン、ベンゾクロメン、ベンジル、ベンズイミダゾール、ベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ニトロピリジン－Ｎ－オキシド、ベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン、Ｎ－（４－ニトロフェニル）－（ｓ）－プロリナール、４，５－ジシアノイミダゾール、ベンゾジチオフェン、シアノピリジン、チエノチオフェン、スチルベン、及びアゾベンゼンから選択される分子を含む、実施例１～６のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例８：チャネル構造の第１の領域に隣接して位置するソースと、チャネル構造の第２の領域に隣接して位置するドレインとをさらに備え、チャネル構造が、ソースとドレインとの間に位置する活性領域を画定する、実施例１～７のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例９：チャネル構造が、少なくとも２つの光配向層と少なくとも２つの有機半導体層との交互層を含む、実施例１～８のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例１０：有機半導体層が電荷キャリア移動度の層間勾配によって特徴付けられる、実施例９に記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例１１：有機半導体層内の電荷キャリア移動度が、チャネル構造の底部からチャネル構造の頂部に向かって漸進的に増加する、実施例９及び１０のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例１２：方法は、第１の光配向層を形成することと、第１の光配向層に偏光を照射して、第１の配向された光配向層を形成することと、第１の配向された光配向層の直上に第１の有機半導体層を形成することと、第１の有機半導体層の上に第２の光配向層を形成することと、第２の光配向層に偏光を照射して、第２の配向された光配向層を形成することと、第２の配向された光配向層の直上に第２の有機半導体層を形成することとを含む。
実施例１３：光配向層がそれぞれ、アゾ化合物、ポリイミド、ポリシラン、ポリスチレン、ポリエステル、シンナメート、クマリン、カルコニル、テトラヒドロフタルイミド、及びマレイミドから独立して選択される材料を含む、実施例１２に記載の方法。
実施例１４：有機半導体層がそれぞれ多環芳香族炭化水素を含む、実施例１２及び１３のいずれかに記載の方法。
実施例１５：有機半導体層がそれぞれ、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ポリセン、フルオランテン、ベンゾフェノン、ベンゾクロメン、ベンジル、ベンズイミダゾール、ベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ニトロピリジン－Ｎ－オキシド、ベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン、Ｎ－（４－ニトロフェニル）－（ｓ）－プロリナール、４，５－ジシアノイミダゾール、ベンゾジチオフェン、シアノピリジン、チエノチオフェン、スチルベン、及びアゾベンゼンから選択される分子を独立して含む、実施例１２～１４のいずれかに記載の方法。
実施例１６：第１の有機半導体層の第１の領域に隣接するソースを形成することと、第１の有機半導体層の第２の領域に隣接するドレインを形成することとをさらに含み、ソースとドレインとの間の活性領域内の有機半導体層の電荷キャリア移動度が層間勾配によって特徴付けられる、実施例１２～１５のいずれかに記載の方法。
実施例１７：有機電界効果トランジスタは、基板の上に配置された第１の光配向層と、第１の光配向層の直上に配置された第１の有機半導体層と、第１の有機半導体層の上に配置された第２の光配向層と、第２の光配向層の直上に配置された第２の有機半導体層とを含み、第１の有機半導体層内の電荷キャリア移動度が第２の有機半導体層内の電荷キャリア移動度とは異なる。
実施例１８：第１の有機半導体層内の分子の配向が、第２の有機半導体層内の分子の配向とは異なる、実施例１７に記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例１９：基板の第１の領域の上に配置されたソースと、基板の第２の領域の上に配置されたドレインとをさらに含み、第１及び第２の有機半導体層がソースとドレインとの間に活性領域を画定する、実施例１７及び１８のいずれかに記載の有機電界効果トランジスタ。
実施例２０：活性領域内の第１及び第２の有機半導体層の導電性を制御するように構成されたゲート構造をさらに含む、実施例１９に記載の有機電界効果トランジスタ。
本開示の実施形態は、様々なタイプの人工現実システムを含むか、又はそれと共に実装することができる。人工現実は、ユーザに提示される前に何らかの方法で調整された現実の形態であり、例えば、仮想現実、拡張現実、複合現実、ハイブリッド現実、又はそれらの何らかの組み合わせ及び／若しくは派生物を含むことができる。人工現実コンテンツは、完全なコンピュータ生成コンテンツ、又はキャプチャされた（例えば、現実世界）コンテンツと組み合わされたコンピュータ生成コンテンツを含むことができる。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、又はそれらの何らかの組み合わせを含むことができ、それらのいずれも、単一のチャネル又は複数のチャネル（視聴者に３次元（３Ｄ）効果を生成するステレオビデオなど）で提示することができる。追加的に、いくつかの実施形態では、人工現実はまた、例えば、人工現実でコンテンツを作成するために使用される、及び／又は他の方法で人工現実において（例えば、アクティビティを実施するために）使用されるアプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、又はそれらの何らかの組み合わせに関連付けることができる。
人工現実システムは、様々な異なるフォームファクタ及び構成で実装することができる。いくつかの人工現実システムは、ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）なしで動作するように設計することができる。他の人工現実システムは、現実世界への可視性も提供するＮＥＤ（例えば、図１６の拡張現実システム１６００）、又は人工現実にユーザを視覚的に没入させるＮＥＤ（例えば、図１７の仮想現実システム１７００）を含むことができる。一部の人工現実デバイスは自己完結型システムであり得るが、他の人工現実デバイスは、ユーザに人工現実体験を提供するために外部デバイスと通信及び／又は協調することができる。そのような外部デバイスの例には、ハンドヘルドコントローラ、モバイルデバイス、デスクトップコンピュータ、ユーザによって装着されるデバイス、１人以上の他のユーザによって装着されるデバイス、及び／又は任意の他の適切な外部システムが含まれる。
図１６を参照すると、拡張現実システム１６００は、ユーザの目の前に左表示デバイス１６１５（Ａ）及び右表示デバイス１６１５（Ｂ）を保持するように構成されたフレーム１６１０を有する眼鏡型デバイス１６０２を含むことができる。表示デバイス１６１５（Ａ）及び１６１５（Ｂ）は、画像又は一連の画像をユーザに提示するために一緒に又は独立して動作することができる。拡張現実システム１６００は２つのディスプレイを含むが、本開示の実施形態は、単一のＮＥＤ又は３つ以上のＮＥＤを有する拡張現実システムで実装することができる。
いくつかの実施形態では、拡張現実システム１６００は、センサ１６４０などの１つ以上のセンサを含むことができる。センサ１６４０は、拡張現実システム１６００の動きに応答して測定信号を生成することができ、フレーム１６１０の実質的に任意の部分に位置することができる。センサ１６４０は、位置センサ、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、深度カメラアセンブリ、構造化光エミッタ及び／若しくは検出器、又はそれらの任意の組み合わせを表すことができる。いくつかの実施形態では、拡張現実システム１６００は、センサ１６４０を含んでも、含まなくてもよく、又は複数のセンサを含んでもよい。センサ１６４０がＩＭＵを含む実施形態では、ＩＭＵは、センサ１６４０からの測定信号に基づいて較正データを生成することができる。センサ１６４０の例は、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、動きを検出する他の適切なタイプのセンサ、ＩＭＵのエラー補正に使用されるセンサ、又はそれらの何らかの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。
拡張現実システム１６００はまた、集合的に音響トランスデューサ１６２０と呼ばれる複数の音響トランスデューサ１６２０（Ａ）～１６２０（Ｊ）を有するマイクロフォンアレイを含むことができる。音響トランスデューサ１６２０は、音波によって誘発される空気圧変動を検出するトランスデューサであり得る。各音響トランスデューサ１６２０は、音を検出し、検出された音を電子フォーマット（例えば、アナログ又はデジタルフォーマット）に変換するように構成することができる。図１６のマイクロフォンアレイは、例えば、１０個の音響トランスデューサ：ユーザの対応する耳の内部に設置されるように設計され得る１６２０（Ａ）及び１６２０（Ｂ）、フレーム１６１０上の様々な位置に位置決めされ得る音響トランスデューサ１６２０（Ｃ）、１６２０（Ｄ）、１６２０（Ｅ）、１６２０（Ｆ）、１６２０（Ｇ）、及び１６２０（Ｈ）、並びに／又は対応するネックバンド１６０５上に位置決めされ得る音響トランスデューサ１６２０（Ｉ）及び１６２０（Ｊ）を含むことができる。
いくつかの実施形態では、音響トランスデューサ１６２０（Ａ）～（Ｆ）のうちの１つ以上は、出力トランスデューサ（例えば、スピーカ）として使用することができる。例えば、音響トランスデューサ１６２０（Ａ）及び／若しくは１６２０（Ｂ）は、イヤフォン又は任意の他の適切なタイプのヘッドフォン又はスピーカであり得る。
マイクロフォンアレイの音響トランスデューサ１６２０の構成は異なっていてもよい。拡張現実システム１６００は、図１６では、１０個の音響トランスデューサ１６２０を有するものとして示されているが、音響トランスデューサ１６２０の数は１０個より多くても少なくてもよい。いくつかの実施形態では、より多くの数の音響トランスデューサ１６２０を使用することで、収集されるオーディオ情報の量並びに／又はオーディオ情報の感度及び精度を高めることができる。対照的に、より少ない数の音響トランスデューサ１６２０を使用することで、収集されたオーディオ情報を処理するために関連するコントローラ１６５０によって必要とされる計算能力を低減することができる。加えて、マイクロフォンアレイの各音響トランスデューサ１６２０の位置は変化することができる。例えば、音響トランスデューサ１６２０の位置は、ユーザ上の定義された位置、フレーム１６１０上の定義された座標、各音響トランスデューサ１６２０に関連する配向、又はそれらの何らかの組み合わせを含むことができる。
音響トランスデューサ１６２０（Ａ）及び１６２０（Ｂ）は、耳介の後ろ、耳珠の後ろ、及び／又は耳殻若しくは窩の中など、ユーザの耳の異なる部分に位置決めされてもよい。あるいは、外耳道内の音響トランスデューサ１６２０に加えて、耳の上又は耳を囲む追加の音響トランスデューサ１６２０が存在してもよい。音響トランスデューサ１６２０をユーザの外耳道の隣に位置決めすることにより、マイクロフォンアレイは、音が外耳道にどのように到達するかに関する情報を収集することができる。少なくとも２つの音響トランスデューサ１６２０をユーザの頭部の両側に（例えば、バイノーラルマイクロフォンとして）位置決めすることにより、拡張現実デバイス１６００は、バイノーラル聴覚をシミュレートし、ユーザの頭部の周りの３Ｄステレオ音場を捕捉することができる。いくつかの実施形態では、音響トランスデューサ１６２０（Ａ）及び１６２０（Ｂ）は、有線接続１６３０を介して拡張現実システム１６００に接続することができ、他の実施形態では、音響トランスデューサ１６２０（Ａ）及び１６２０（Ｂ）は、無線接続（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続）を介して拡張現実システム１６００に接続することができる。さらに他の実施形態では、音響トランスデューサ１６２０（Ａ）及び１６２０（Ｂ）を拡張現実システム１６００と共に使用することが一切なくてもよい。
フレーム１６１０上の音響トランスデューサ１６２０は、テンプルの長さに沿って、ブリッジを横切って、表示デバイス１６１５（Ａ）及び１６１５（Ｂ）の上方若しくは下方、又はそれらの何らかの組み合わせで位置決めすることができる。音響トランスデューサ１６２０は、拡張現実システム１６００を装着しているユーザを取り囲む広範囲の方向の音を、マイクロフォンアレイが検出することができるように配向することができる。いくつかの実施形態では、拡張現実システム１６００の製造中に最適化プロセスを実施して、マイクロフォンアレイ内の各音響トランスデューサ１６２０の相対的な位置決めを決定することができる。
いくつかの例では、拡張現実システム１６００は、ネックバンド１６０５などの外部デバイス（例えば、ペアリングされたデバイス）を含むか、又はそれに接続することができる。ネックバンド１６０５は、一般に、任意のタイプ又は形態のペアリングされたデバイスを表す。したがって、ネックバンド１６０５に関する以下の説明は、充電ケース、スマートウォッチ、スマートフォン、リストバンド、他のウェアラブルデバイス、ハンドヘルドコントローラ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、他の外部コンピュータデバイスなどの様々な他のペアリングされたデバイスにも適用することができる。
図示のように、ネックバンド１６０５は、１つ以上のコネクタを介して眼鏡型デバイス１６０２に結合することができる。コネクタは、有線でも無線でもよく、電気及び／又は非電気（例えば、構造的）構成要素を含んでもよい。場合によっては、眼鏡型デバイス１６０２及びネックバンド１６０５は、それらの間の有線又は無線接続なしに独立して動作することができる。図１６は、眼鏡型デバイス１６０２及びネックバンド１６０５上の例示的な位置における、眼鏡型デバイス１６０２及びネックバンド１６０５の構成要素を示しているが、構成要素は、眼鏡型デバイス１６０２及び／又はネックバンド１６０５上の他の場所に位置してもよく、及び／又は異なるように分散してもよい。いくつかの実施形態では、眼鏡型デバイス１６０２及びネックバンド１６０５の構成要素は、眼鏡型デバイス１６０２、ネックバンド１６０５、又はそれらの何らかの組み合わせとペアリングされた１つ以上の追加の周辺デバイス上に位置することができる。
ネックバンド１６０５などの外部デバイスを拡張現実眼鏡型デバイスとペアリングすることにより、眼鏡型デバイスは、拡張機能のための十分なバッテリ及び計算能力を依然として提供しながら、眼鏡のフォームファクタを達成することができる。拡張現実システム１６００のバッテリ電力、計算リソース、及び／又は追加の機能の一部又はすべては、ペアリングされたデバイスによって提供するか、又はペアリングされたデバイスと眼鏡型デバイスとの間で共有することができ、したがって、依然として所望の機能を保持しながら、眼鏡型デバイスの重量、ヒートプロファイル、及びフォームファクタを全体的に低減することができる。ユーザは、自分の頭部で許容するよりも重い重量負荷を自分の肩では許容することができるため、例えば、ネックバンド１６０５は、ネックバンド１６０５が存在しない場合に眼鏡型デバイスに含まれることになる構成要素がネックバンド１６０５に含まれることを可能にすることができる。ネックバンド１６０５はまた、周囲環境に熱を拡散及び分散させるためのより大きな表面積を有することができる。したがって、ネックバンド１６０５は、独立式眼鏡型デバイスで可能であったよりも大きなバッテリ及び計算能力を可能にすることができる。ネックバンド１６０５内に担持される重量は、眼鏡型デバイス１６０２内に担持される重量よりもユーザにとって侵襲性が低くなることができるため、ユーザは、重量のあるスタンドアロンの眼鏡型デバイスを装着することを許容する場合よりも長い時間にわたって、より軽量の眼鏡型デバイスを装着し、ペアリングされたデバイスを担持又は装着することを許容することができ、それにより、ユーザが日常活動に人工現実環境をより完全に組み込むことを可能にする。
ネックバンド１６０５は、眼鏡型デバイス１６０２及び／又は他のデバイスと通信可能に結合することができる。これらの他のデバイスは、拡張現実システム１６００に特定の機能（例えば、追跡、位置特定、深度マッピング、処理、記憶など）を提供することができる。図１６の実施形態では、ネックバンド１６０５は、マイクロフォンアレイの一部である（又は潜在的に独自のマイクロフォンサブアレイを形成する）２つの音響トランスデューサ（例えば、１６２０（Ｉ）及び１６２０（Ｊ））を含むことができる。ネックバンド１６０５はまた、コントローラ１６２５及び電源１６３５を含むことができる。
ネックバンド１６０５の音響トランスデューサ１６２０（Ｉ）及び１６２０（Ｊ）は、音を検出し、検出された音を電子フォーマット（アナログ又はデジタル）に変換するように構成することができる。図１６の実施形態において、音響トランスデューサ１６２０（Ｉ）及び１６２０（Ｊ）は、ネックバンド１６０５上に位置決めすることができ、それにより、ネックバンド音響トランスデューサ１６２０（Ｉ）及び１６２０（Ｊ）と、眼鏡型デバイス１６０２上に位置決めされた他の音響トランスデューサ１６２０との間の距離を増加させる。場合によっては、マイクロフォンアレイの音響トランスデューサ１６２０間の距離を増加させることにより、マイクロフォンアレイを介して実施されるビームフォーミングの精度を向上させることができる。例えば、音響トランスデューサ１６２０（Ｃ）及び１６２０（Ｄ）によって音が検出され、音響トランスデューサ１６２０（Ｃ）と１６２０（Ｄ）との間の距離が、例えば音響トランスデューサ１６２０（Ｄ）と１６２０（Ｅ）との間の距離よりも大きい場合、検出された音の音源位置は、音が音響トランスデューサ１６２０（Ｄ）及び１６２０（Ｅ）によって検出された場合よりも正確であることができる。
ネックバンド１６０５のコントローラ１６２５は、ネックバンド１６０５及び／又は拡張現実システム１６００上のセンサによって生成された情報を処理することができる。例えば、コントローラ１６２５は、マイクロフォンアレイによって検出された音を記述する、マイクロフォンアレイからの情報を処理することができる。検出された音ごとに、コントローラ１６２５は、到来方向（ＤＯＡ）推定を実施して、検出された音がマイクロフォンアレイに到来した方向を推定することができる。マイクロフォンアレイが音を検出すると、コントローラ１６２５は、オーディオデータセットに情報を入力することができる。拡張現実システム１６００が慣性測定ユニットを含む実施形態では、コントローラ１６２５は、眼鏡型デバイス１６０２上に位置するＩＭＵからすべての慣性及び空間計算を計算することができる。コネクタは、拡張現実システム１６００とネックバンド１６０５との間、及び拡張現実システム１６００とコントローラ１６２５との間で情報を伝達することができる。情報は、光学データ、電気データ、無線データ、又は任意の他の送信可能なデータ形式の形態であり得る。拡張現実システム１６００によって生成された情報の処理をネックバンド１６０５に移動させることにより、眼鏡型デバイス１６０２の重量及び熱を低減し、ユーザにとってより快適にすることができる。
ネックバンド１６０５内の電源１６３５は、眼鏡型デバイス１６０２及び／又はネックバンド１６０５に電力を供給することができる。電源１６３５は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、一次リチウム電池、アルカリ電池、又は任意の他の形態の電力貯蔵部を含むことができるが、これらに限定されない。場合によっては、電源１６３５は有線電源であってもよい。眼鏡型デバイス１６０２の代わりにネックバンド１６０５に電源１６３５を含めることで、電源１６３５によって生成された重量及び熱をより良好に分散させるのに役立てることができる。
上述したように、いくつかの人工現実システムは、人工現実を実際の現実と混合する代わりに、現実世界のユーザの知覚のうちの１つ以上を仮想体験でのものに実質的に置き換えることができる。このタイプのシステムの一例は、ユーザの視野をほとんど又は完全にカバーする、図１７の仮想現実システム１７００などの頭部装着型ディスプレイシステムである。仮想現実システム１７００は、ユーザの頭部の周りに適合するように成形された前部剛体１７０２及びバンド１７０４を含むことができる。仮想現実システム１７００はまた、出力オーディオトランスデューサ１７０６（Ａ）及び１７０６（Ｂ）を含むことができる。さらに、図１７には示されていないが、前部剛体１７０２は、１つ以上の電子ディスプレイ、１つ以上の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、１つ以上の追跡エミッタ若しくは検出器、及び／又は人工現実体験を作成するための任意の他の適切なデバイス若しくはシステムを含む、１つ以上の電子素子を含むことができる。
人工現実システムは、様々なタイプの視覚フィードバック機構を含むことができる。例えば、拡張現実システム１６００及び／又は仮想現実システム１７００の表示デバイスは、１つ以上の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、デジタル光プロジェクト（ＤＬＰ）マイクロディスプレイ、液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）マイクロディスプレイ、及び／又は任意の他の適切なタイプの表示画面を含むことができる。人工現実システムは、両眼用の単一の表示画面を含んでも、焦点可変調整又はユーザの屈折誤差を補正するための追加の柔軟性を可能にすることができる各眼用の表示画面を提供してもよい。いくつかの人工現実システムはまた、ユーザが表示画面を見ることができる１つ以上のレンズ（例えば、従来の凹レンズ又は凸レンズ、フレネルレンズ、調整可能な液体レンズなど）を有する光学サブシステムを含むことができる。これらの光学サブシステムは、光をコリメート（例えば、物体をその物理的距離よりも大きな距離に出現させる）、拡大（例えば、物体をその実際のサイズよりも大きく見せる）、及び／又はリレー（例えば、視聴者の目に）することを含む様々な目的を果たすことができる。これらの光学サブシステムは、非瞳形成アーキテクチャ（光を直接コリメートするがいわゆる糸巻き型歪み（ｐｉｎｃｕｓｈｉｏｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）をもたらす単一レンズ構成など）及び／又は瞳形成アーキテクチャ（糸巻き型歪みを無効にするいわゆる樽型歪み（ｂａｒｒｅｌ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を生成するマルチレンズ構成など）で使用することができる。
表示画面を使用することに加えて、又はその代わりに、いくつかの人工現実システムは、１つ以上の投影システムを含むことができる。例えば、拡張現実システム１６００及び／又は仮想現実システム１７００の表示デバイスは、周囲光を通過させる透明コンバイナーレンズなどの表示デバイスに（例えば、導波路を使用して）光を投影するマイクロＬＥＤプロジェクタを含むことができる。表示デバイスは、投影された光をユーザの瞳孔に向けて屈折させることができ、ユーザが人工現実コンテンツと現実世界の両方を同時に見ることを可能にすることができる。表示デバイスは、導波路構成要素（例えば、ホログラフィック、平面、回折、偏光、及び／又は反射導波路素子）、光操作面及び素子（回折素子、反射素子、屈折素子、格子など）、結合素子などを含む様々な異なる光学部品のいずれかを使用してこれを達成することができる。人工現実システムはまた、仮想網膜ディスプレイに使用される網膜プロジェクタなどの任意の他の適切なタイプ又は形態の画像投影システムを用いて構成することができる。
人工現実システムはまた、様々なタイプのコンピュータビジョンコンポーネント及びサブシステムを含むことができる。例えば、拡張現実システム１６００及び／又は仮想現実システム１７００は、２次元（２Ｄ）若しくは３Ｄカメラ、構造化光トランスミッタ及び検出器、飛行時間型深度センサ、シングルビーム若しくはスイーピングレーザ距離計、３Ｄ ＬｉＤＡＲセンサ、並びに／又は任意の他の適切なタイプ若しくは形態の光学センサなどの、１つ以上の光学センサを含むことができる。人工現実システムは、これらのセンサのうちの１つ以上からのデータを処理して、ユーザの位置を識別し、現実世界をマッピングし、周囲の現実世界に関するコンテキストをユーザに提供し、及び／又は様々な他の機能を実施することができる。
人工現実システムはまた、１つ以上の入力及び／又は出力オーディオトランスデューサを含むことができる。図１７に示す例では、出力オーディオトランスデューサ１７０６（Ａ）及び１７０６（Ｂ）は、ボイスコイルスピーカ、リボンスピーカ、静電スピーカ、圧電スピーカ、骨伝導トランスデューサ、軟骨伝導トランスデューサ、耳珠振動トランスデューサ、及び／又は任意の他の適切なタイプ若しくは形態のオーディオトランスデューサを含むことができる。同様に、入力オーディオトランスデューサは、コンデンサマイクロフォン、ダイナミックマイクロフォン、リボンマイクロフォン、及び／又は任意の他のタイプ若しくは形態の入力トランスデューサを含むことができる。いくつかの実施形態では、単一のトランスデューサをオーディオ入力とオーディオ出力の両方に使用することができる。
図１６には示されていないが、人工現実システムは、帽子、手袋、ボディスーツ、ハンドヘルドコントローラ、環境デバイス（例えば、椅子、フロアマットなど）、及び／又は任意の他のタイプのデバイス又はシステムに組み込まれ得る触知（すなわち、触覚）フィードバックシステムを含むことができる。触覚フィードバックシステムは、振動、力、牽引、テクスチャ、及び／又は温度を含む様々なタイプの皮膚フィードバックを提供することができる。触覚フィードバックシステムはまた、動作及び追従などの様々なタイプの運動感覚フィードバックを提供することができる。触覚フィードバックは、モータ、圧電アクチュエータ、流体システム、及び／又は様々な他のタイプのフィードバック機構を使用して実装することができる。触覚フィードバックシステムは、他の人工現実デバイスから独立して、他の人工現実デバイス内で、及び／又は他の人工現実デバイスと組み合わせて実装することができる。
触覚感覚、可聴コンテンツ、及び／又は視覚コンテンツを提供することにより、人工現実システムは、仮想体験全体を作成するか、又は様々なコンテキスト及び環境におけるユーザの現実世界体験を向上させることができる。例えば、人工現実システムは、特定の環境内のユーザの知覚、記憶、又は認知を支援又は拡張することができる。いくつかのシステムは、現実世界における他の人々とのユーザの対話を強化することができ、又は仮想世界における他の人々とのより没入的な対話を可能にすることができる。人工現実システムはまた、教育目的（例えば、学校、病院、政府機関、軍事機関、企業での教育又は訓練などのため）、娯楽目的（例えば、ビデオゲームのプレイ、音楽の聴取、ビデオコンテンツの視聴などのため）、及び／又はアクセシビリティ目的（例えば、補聴器、視覚補助具など）に使用することができる。本明細書で開示される実施形態は、これらのコンテキスト及び環境のうちの１つ以上において、並びに／あるいは他のコンテキスト及び環境において、ユーザの人工現実体験を可能にし、又は強化することができる。
本明細書に記載及び／又は図示される工程のプロセスパラメータ及び順序は、例としてのみ与えられ、所望に応じて変更することができる。例えば、本明細書に図示及び／又は説明されるステップは特定の順序で図示又は説明され得るが、これらのステップは必ずしも図示又は説明された順序で実施される必要はない。本明細書に記載及び／又は図示された様々な例示的な方法はまた、本明細書に記載又は図示されたステップの１つ以上を省略しても、又は開示されたステップに加えて追加のステップを含んでもよい。
前述の説明は、他の当業者が本明細書に開示された例示的な実施形態の様々な態様を最良に利用することを可能にするために提供された。この例示的な説明は、網羅的であることも、開示された任意の正確な形態に限定されることも意図していない。本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの修正及び変形が可能である。本明細書に開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲を決定する際には、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物を参照すべきである。
特に明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される「に接続される」及び「に結合される」（及びそれらの派生語）という用語は、直接的及び間接的（すなわち、他の要素又は構成要素を介する）接続の両方を認めると解釈されるべきである。さらに、本明細書及び特許請求の範囲で使用される「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」という用語は、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」を意味すると解釈されるべきである。最後に、使用を容易にするために、本明細書及び特許請求の範囲で使用される「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語（及びそれらの派生語）は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語と交換可能であり、同じ意味を有する。
層又は領域などの要素が別の要素の「上に（ｏｎ）」又は「上に（ｏｖｅｒ）」形成される、堆積される、又は配置されると言及される場合、その別の要素の少なくとも一部の上に直接位置しても、１つ以上の介在要素が存在してもよいことが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素の「直上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」又は「直上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ）」あると言及される場合、その別の要素の少なくとも一部の上に位置することができ、介在する要素は存在しない。
特定の実施形態の様々な特徴、要素又はステップは、移行句「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を使用して開示され得るが、移行句「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」又は「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」を使用して記載され得るものを含む代替の実施形態が暗示されることを理解されたい。したがって、例えば、アゾ化合物を含むか又は含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ ｏｒ ｉｎｃｌｕｄｅｓ）光配向層に対する暗示的な代替実施形態には、光配向層がアゾ化合物から本質的になる実施形態及び光配向層がアゾ化合物からなる実施形態が含まれる。

Claims (15)

  1. 光配向層と、前記光配向層の直上に配置された有機半導体層とを備えるチャネル構造を備え、電荷キャリア移動度は前記チャネル構造の厚さ方向に沿って変化する、有機電界効果トランジスタ。
  2. 前記有機半導体層は電荷キャリア移動度の層内勾配によって特徴付けられる、請求項１に記載の有機電界効果トランジスタ。
  3. 前記光配向層は、アゾ化合物、ポリイミド、ポリシラン、ポリスチレン、ポリエステル、シンナメート、クマリン、カルコニル、テトラヒドロフタルイミド、及びマレイミドからなる群から選択される材料を含む、請求項１又は２に記載の有機電界効果トランジスタ。
  4. 前記光配向層は前記有機半導体層内の分子の配向に影響を及ぼすように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機電界効果トランジスタ。
  5. 前記有機半導体層は、
    ｉ．多結晶層若しくは単結晶層、並びに／又は
    ｉｉ．多環芳香族炭化水素、並びに／又は
    ｉｉｉ．ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ポリセン、フルオランテン、ベンゾフェノン、ベンゾクロメン、ベンジル、ベンゾイミダゾール、ベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ニトロピリジン－Ｎ－オキシド、ベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン、Ｎ－（４－ニトロフェニル）－（ｓ）－プロリナール、４，５－ジシアノイミダゾール、ベンゾジチオフェン、シアノピリジン、チエノチオフェン、スチルベン、及びアゾベンゼンからなる群から選択される分子
    を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の有機電界効果トランジスタ。
  6. 前記チャネル構造の第１の領域に隣接して位置するソースと、前記チャネル構造の第２の領域に隣接して位置するドレインとをさらに備え、前記チャネル構造は、前記ソースと前記ドレインとの間に位置する活性領域を画定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機電界効果トランジスタ。
  7. 前記チャネル構造は、少なくとも２つの光配向層と少なくとも２つの有機半導体層との交互層を備え、好ましくは、前記有機半導体層は、電荷キャリア移動度の層間勾配によって特徴付けられ、及び／又は好ましくは、前記有機半導体層内の電荷キャリア移動度は、前記チャネル構造の底部から前記チャネル構造の頂部まで漸進的に増加する、請求項１から６のいずれか一項に記載の有機電界効果トランジスタ。
  8. 第１の光配向層を形成することと、
    前記第１の光配向層に偏光を照射して、第１の配向された光配向層を形成することと、
    前記第１の配向された光配向層の直上に第１の有機半導体層を形成することと、
    前記第１の有機半導体層の上に第２の光配向層を形成することと、
    前記第２の光配向層に偏光を照射して、第２の配向された光配向層を形成することと、
    前記第２の配向された光配向層の直上に第２の有機半導体層を形成することと
    を含む、方法。
  9. 前記光配向層はそれぞれ、アゾ化合物、ポリイミド、ポリシラン、ポリスチレン、ポリエステル、シンナメート、クマリン、カルコニル、テトラヒドロフタルイミド、及びマレイミドからなる群から独立して選択される材料を含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記有機半導体層はそれぞれ、多環芳香族炭化水素を含む、請求項８又は９に記載の方法。
  11. 前記有機半導体層はそれぞれ、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ポリセン、フルオランテン、ベンゾフェノン、ベンゾクロメン、ベンジル、ベンズイミダゾール、ベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ニトロピリジン－Ｎ－オキシド、ベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン、Ｎ－（４－ニトロフェニル）－（ｓ）－プロリナール、４，５－ジシアノイミダゾール、ベンゾジチオフェン、シアノピリジン、チエノチオフェン、スチルベン、及びアゾベンゼンからなる群から独立して選択される分子を含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記第１の有機半導体層の第１の領域に隣接するソースを形成することと、
    前記第１の有機半導体層の第２の領域に隣接するドレインを形成することと
    をさらに含み、前記ソースと前記ドレインとの間の活性領域内の前記有機半導体層の電荷キャリア移動度は層間勾配によって特徴付けられる、請求項１１に記載の方法。
  13. 基板の上に配置された第１の光配向層と、
    前記第１の光配向層の直上に配置された第１の有機半導体層と、
    前記第１の有機半導体層の上に配置された第２の光配向層と、
    前記第２の光配向層の直上に配置された第２の有機半導体層と
    を備え、前記第１の有機半導体層内の電荷キャリア移動度が前記第２の有機半導体層内の電荷キャリア移動度とは異なる、有機電界効果トランジスタ。
  14. 前記第１の有機半導体層内の分子の配向は、前記第２の有機半導体層内の分子の配向とは異なる、請求項１３に記載の有機電界効果トランジスタ。
  15. 前記基板の第１の領域の上に配置されたソースと、
    前記基板の第２の領域の上に配置されたドレインと
    をさらに備え、前記第１及び第２の有機半導体層は、前記ソースと前記ドレインとの間に活性領域を画定し、好ましくは、前記活性領域内の前記第１及び第２の有機半導体層の導電性を制御するように構成されたゲート構造をさらに備える、請求項１３又は１４に記載の有機電界効果トランジスタ。
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