KR20230044234A - 온/오프 비율이 높은 다층 유기 반도체를 갖는 ofet - Google Patents

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KR20230044234A
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탄야 말호트라
앤드류 존 오더커크
팅링 라오
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Abstract

유기 전계 효과 트랜지스터는 광배향 층 및 광배향 층 바로 위에 배치된 유기 반도체 층을 갖는 채널 구조를 포함하며, 여기서 전하 캐리어 이동도는 채널 구조의 두께 방향을 따라 변한다. 채널 구조는 트랜지스터의 소스와 드레인 사이의 활성 영역을 정의하며, 적어도 2개의 광배향 층 및 적어도 2개의 유기 반도체 층의 교번하는 층을 포함할 수 있다. 각각의 광배향 층은 상부 유기 반도체 층 내의 분자 배향에 영향을 미치도록 구성되고 따라서 장치 활성 영역 내의 전하 캐리어 이동도에 영향을 미치면서 장치 오프 전류를 유리하게 감소시킨다.

Description

온/오프 비율이 높은 다층 유기 반도체를 갖는 OFET
본 개시는 일반적으로 유기 반도체 물질에 관한 것으로, 특히 유기 전계 효과 트랜지스터(organic field effect transistor; OFET), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED), 유기 광전지 소자 등에 구현하기 위한 유기 반도체 박막의 분자 공학에 관한 것이다.
다양한 장치 구조에서, 예시적인 논리 장치의 소스 및 드레인을 포함할 수 있는 전도성 전극 사이에 유기 반도체 층이 배치될 수 있다. 유기 반도체 층은 반결정성 또는 단결정성일 수 있다. 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도 및 그에 따른 전기 전도성은 유기 반도체의 결정성 및 결정 배향과 관련될 수 있다.
본 개시의 제1 양태에 따르면, 유기 전계 효과 트랜지스터가 제공되며, 상기 유기 전계 효과 트랜지스터는: 광배향 층 및 광배향 층 바로 위에 배치된 유기 반도체 층을 포함하는 채널 구조를 포함하며, 여기서 전하 캐리어 이동도는 채널 구조의 두께 방향을 따라 변한다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 전하 캐리어 이동도의 층내 구배를 특징으로 할 수 있다.
일부 실시예에서, 광배향 층은 아조 화합물, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 신나메이트, 쿠마린, 칼코닐, 테트라히드로프탈이미드 및 말레이미드로 구성된 군으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 광배향 층은 유기 반도체 층 내의 분자 배향에 영향을 미치도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 다결정 층 또는 단결정 층을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 다환 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 나프탈렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 폴리센, 플루오란텐, 벤조페논, 벤조크로멘, 벤질, 벤즈이미다졸, 벤젠, 헥사클로로벤젠, 니트로피리딘-N-옥사이드, 벤젠-1,4-디카르복실산, 디페닐아세틸렌, N-(4-니트로페닐)-(s)-프롤리날, 4,5-디시아노이미다졸, 벤조디티오펜, 시아노피리딘, 티에노티오펜, 스틸벤 및 아조벤젠으로 구성된 군으로부터 선택된 분자를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 전계 효과 트랜지스터는 채널 구조의 제1 영역에 인접하게 위치한 소스 및 채널 구조의 제2 영역에 인접하게 위치한 드레인을 더 포함할 수 있으며, 여기서 채널 구조는 소스와 드레인 사이에 위치한 활성 영역을 정의한다.
일부 실시예에서, 채널 구조는 적어도 2개의 광배향 층 및 적어도 2개의 유기 반도체 층의 교번하는 층을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 전하 캐리어 이동도의 층간 구배를 특징으로 할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도는 채널 구조의 하부에서부터 채널 구조의 상부까지 점진적으로 증가할 수 있다.
본 개시의 추가 양태에 따르면, 방법이 제공되며, 상기 방법은: 방법은 제1 광배향 층을 형성하는 단계; 제1 광배향 층을 편광으로 조명하여 제1 배향 광배향 층을 형성하는 단계; 제1 배향 광배향 층 바로 위에 제1 유기 반도체 층을 형성하는 단계; 제1 유기 반도체 층 위에 제2 광배향 층을 형성하는 단계; 제2 광배향 층을 편광으로 조명하여 제2 배향 광배향 층을 형성하는 단계; 및 제2 배향 광배향 층 바로 위에 제2 유기 반도체 층을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 광배향 층은 각각 아조 화합물, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 신나메이트, 쿠마린, 칼코닐, 테트라히드로프탈이미드 및 말레이미드로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 각각 다환 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 각각 나프탈렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 폴리센, 플루오란텐, 벤조페논, 벤조크로멘, 벤질, 벤즈이미다졸, 벤젠, 헥사클로로벤젠, 니트로피리딘-N-옥사이드, 벤젠-1,4-디카르복실산, 디페닐아세틸렌, N-(4-니트로페닐)-(s)-프롤리날, 4,5-디시아노이미다졸, 벤조디티오펜, 시아노피리딘, 티에노티오펜, 스틸벤 및 아조벤젠으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 분자를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은: 제1 유기 반도체 층의 제1 영역에 인접한 소스를 형성하는 단계; 및 제1 유기 반도체 층의 제2 영역에 인접한 드레인을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 소스와 드레인 사이의 활성 영역 내의 유기 반도체 층의 전하 캐리어 이동도는 층간 구배를 특징으로 한다.
본 개시의 또 다른 양태에 따르면, 유기 전계 효과 트랜지스터가 제공되며, 상기 유기 전계 효과 트랜지스터는: 기판 위에 배치된 제1 광배향 층; 제1 광배향 층 바로 위에 배치된 제1 유기 반도체 층; 제1 유기 반도체 층 위에 배치된 제2 광배향 층; 및 제2 광배향 층 바로 위에 배치된 제2 유기 반도체 층을 포함하며, 여기서 제1 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도는 제2 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도와 상이하다.
일부 실시예에서, 제1 유기 반도체 층 내의 분자 배향은 제2 유기 반도체 층 내의 분자 배향과 상이할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 전계 효과 트랜지스터는 기판의 제1 영역 위에 배치된 소스; 및 기판의 제2 영역 위에 배치된 드레인을 더 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 유기 반도체 층은 소스와 드레인 사이의 활성 영역을 정의한다.
일부 실시예에서, 유기 전계 효과 트랜지스터는 활성 영역 내의 제1 및 제2 유기 반도체 층의 전도성을 제어하도록 구성된 게이트 구조를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 양태 또는 실시예에 통합하기에 적합한 것으로 본 명세서에 설명된 임의의 특징은 본 개시의 임의의 및 모든 양태 및 실시예에 걸쳐 일반화되도록 의도된 것임을 이해할 것이다. 본 개시의 다른 양태는 본 개시의 상세한 설명, 청구범위, 및 도면에 비추어 당업자에 의해 이해될 수 있다. 전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구범위를 제한하지 않는다.
첨부된 도면은 다수의 예시적인 실시예를 도시하고 명세서의 일부이다. 이하의 설명과 함께, 이러한 도면은 본 개시의 다양한 원리를 입증하고 설명한다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 템플레이트된 유기 반도체 층 및 상승된 게이트를 갖는 유기 전계 효과 트랜지스터의 단면 개략도이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 템플레이트된 유기 반도체 층 및 매립된 게이트를 갖는 유기 전계 효과 트랜지스터의 단면 개략도이다.
도 3은 특정 실시예에 따른 템플레이트된 다층 채널 구조를 갖는 유기 전계 효과 트랜지스터의 단면 개략도이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 템플레이트된 다층 채널 구조를 갖는 유기 전계 효과 트랜지스터의 단면 개략도이다.
도 5 내지 도 15는 특정 실시예에 따른 유기 반도체 층에 통합될 수 있는 예시적인 결정화 가능한 분자를 도시한다.
도 16은 본 개시의 실시예와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 증강 현실 안경의 예시이다.
도 17은 본 개시의 실시예와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 가상 현실 헤드셋의 예시이다.
도면 전체에서 동일한 참조 문자 및 설명은 유사한 요소를 나타내지만 반드시 동일한 요소는 아니다. 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예는 다양한 수정 및 대안적인 형태가 가능하고, 특정 실시예는 도면에서 예로서 도시되었으며 본 명세서에서 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예는 개시된 특정 형태로 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 본 개시는 첨부된 청구범위 내에 속하는 모든 수정, 등가물 및 대안을 포함한다.
본 개시는 일반적으로 유기 반도체 물질에 관한 것으로, 특히 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET), 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 광전지 소자 등에 구현하기 위한 유기 반도체 박막의 분자 공학에 관한 것이다.
다양한 장치 구조에서, 예시적인 논리 장치의 소스 및 드레인을 포함할 수 있는 전도성 전극 사이에 유기 반도체 층이 배치될 수 있다. 유기 반도체 층은 반결정성 또는 단결정성일 수 있다. 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도 및 그에 따른 전기 전도성은 유기 반도체의 결정성 및 결정 배향과 관련될 수 있다.
최근의 발전에도 불구하고, 사전 설계된 방향을 따라, 즉 소스와 드레인 사이의 방향을 따라 향상된 전하 캐리어 이동도를 제공하는 반복 가능하고 신뢰할 수 있는 결정 분자 정렬을 갖는 유기 반도체 층 및 관련 장치의 형성을 가능하게 하는 제조 방법 및 관련 구조를 제공하는 것이 유리할 것이다.
다양한 실시예에 따르면, 유기 반도체 층이 광배향 층 바로 위에 형성될 수 있다. 광배향 층은 유기 반도체 층을 형성하는 동안 유기 반도체 층 내의 결정을 정렬시키기 위한 템플릿 층으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 광배향 층 및 관련된 위에 놓인 유기 반도체 층을 포함하는 적층 구조는 OFET의 채널 구조에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 채널 구조는 다수의 교번하는 유기 반도체 층 및 광배향 층을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 유기 반도체 층의 결정 배향 및 이에 따른 전하 캐리어 이동도는 각각의 광배향 층에 의해 영향을 받을 수 있다.
전하 캐리어 이동도의 층간(또는 층내) 구배를 나타내는 채널 구조에서, 즉 소스와 드레인 사이의 방향을 따라 전체적으로 높은 전하 캐리어 이동도가 실현될 수 있으며, 이는 관련 장치의 오프(OFF) 전류를 상당히 감소시킨다. 따라서, 다층 채널 구조는 OFET의 온(ON)/오프(OFF) 전류 비율에 유리하게 영향을 미칠 수 있으며, 온/오프 전류 비율은 장치의 온 상태 전류와 오프 상태 전류 차이의 특성이다.
유기 반도체에서의 수송은 전하 캐리어가 전기장의 인가 하에 물질을 통해 이동하는 방법을 의미한다. 예를 들어, 수송은 고분자 사슬 및/또는 결정을 따라 또는 그 사이에서 엑시톤의 이동을 의미할 수 있으며, 한 사슬 및/또는 결정에서 다른 사슬 및/또는 결정으로의 에너지 전달 과정을 포함할 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 유기 장치의 기능 및 성능은 일반적으로 전하 캐리어 이동도와 관련이 있다. 예를 들어, OLED에서, 광자의 방출은 장치 내의 전류 생성에 따라 달라질 수 있으며, 전류 생성은 전극에 대한 전하 캐리어의 움직임과 상관 관계가 있을 수 있다. 반면에, 트랜지스터의 전하 캐리어 이동도는 장치의 온/오프 속도를 결정할 수 있다.
전하 캐리어 이동도는 인가된 전기장(V/cm) 하에서 주어진 방향을 따라 물질 내에서 전하 캐리어가 이동하는 속도(cm/s)이다.
이해할 수 있는 바와 같이, 인접한 유닛, 즉 분자, 고분자 세그먼트 또는 결정 사이의 전자 결합을 증가시킴으로써 전하 캐리어 이동도가 증가될 수 있다. 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도는 물질의 구조 또는 형태에 따라 달라질 수 있다.
평면 π-공액 코어를 갖는 유기 반도체 물질은 일반적으로 π-π 적층 방향을 따라 효율적인 전하 수송을 나타낸다. 유기 분자는 분자간 상호 작용에 따라 응집될 수 있으며, 공통 기판에서 에지-온(edge-on) 분자 배향을 나타내는 경향이 있다. 에지-온 배향으로, 분자 평면은 기판 표면에 평행할 수 있으며, 이는 원하는 전류 흐름 방향을 따라 있을 수 있다. 따라서, 에지-온 배향은 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET)에서 면내 전하 수송에 적합할 수 있으며, 그 결과 전하 캐리어 이동도가 높아진다. 반면에, 기판에 직교하는 방향의 분자 평면을 갖는 페이스-온(face-on) 분자 배향은 전하가 기판에 수직으로 흐르는 면외 전하 수송에 유리할 수 있다.
템플릿 계층화 기술은 분자 구조를 변경하지 않고 유기 반도체 층의 분자 배향을, 예를 들어, 에지-온에서 페이스-온으로 또는 그 반대로, 뿐만 아니라 중간 배향으로 제어하기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 예를 들어 OFET의 소스와 드레인 사이에서 특정 방향을 따라 전하 캐리어 이동도에 영향을 미칠 수 있다.
템플릿 층은 광배향 층을 포함할 수 있고, 광배향 층을 편광에 노출시킨 후 광배향 층 바로 위에 유기 반도체 층을 형성할 수 있다. 편광에 대한 노출은 광배향 층의 배향을 확립할 수 있고 따라서 위에 형성된 유기 반도체 층의 배향을 확립할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 유기 반도체 층은 나프탈렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 폴리센, 플루오란텐, 벤조페논, 벤조크로멘, 벤질, 벤즈이미다졸, 벤젠, 헥사클로로벤젠, 니트로피리딘-N-옥사이드, 벤젠-1,4-디카르복실산, 디페닐아세틸렌, N-(4-니트로페닐)-(s)-프롤리날, 4,5-디시아노이미다졸, 벤조디티오펜, 시아노피리딘, 티에노티오펜, 스틸벤, 아조벤젠 및 이들의 유도체와 같은 다환 방향족 탄화수소 중 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기 반도체 층은 시클로헥산, 시클로펜탄, 테트라히드로피란, 피페리딘, 테트라히드로푸란, 피롤리딘, 테트라히드로티오펜 및 이들의 유도체와 같은 고리 구조 분자를 포함하는 고리 구조 물질 중 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 고리 구조 물질은 티오펜, 바이-페닐, 톨란, 벤즈이미다졸, 디페닐아세틸렌, 시아노피리딘, 디벤조티오펜, 카르바졸, 실라플루오렌 및 이들의 유도체를 포함한다. 본 명세서에 추가로 개시된 바와 같이, 현재 개시된 임의의 분자는 C1-C10 알킬기, 알콕시기 또는 알케닐기와 같은 하나 이상의 말단기, -CN, -NCS, -SCN, -SF5, -Br, -Cl, -F, -OCF3, -CF3, 및 모노- 또는 폴리플루오르화 C1-C10 알킬기 또는 알콕시기를 포함할 수 있다.
또 다른 유기 반도체 물질은 방향족 탄화수소 또는 헤테로아렌기 및 이들의 유도체를 갖는 결정성 고분자를 포함할 수 있다. 예로서 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리(비닐 페닐 설파이드), 폴리(a-메틸스티렌), 폴리티에노티오펜, 폴리티오펜, 폴리(n-비닐프탈이미드), 파릴렌, 폴리설파이드, 폴리설폰, 폴리(브로모페닐), 폴리(비닐나프탈렌), 및 본 명세서에 개시된 바와 같은 하나 이상의 작용기를 갖는 액정 고분자를 포함한다.
유기 반도체 물질은 지방족, 헤테로지방족, 방향족 탄화수소 또는 헤테로아렌기(예를 들어, 폴리스티렌)를 갖는 비결정성 고분자를 포함할 수 있고, 결합제 및/또는 지방산, 당, 지질, 가소제 및 계면활성제(예를 들어, 모노- 또는 폴리플루오르화 알킬기 또는 알콕시기를 갖는 분자)와 같은 추가 첨가제를 포함할 수 있다.
광배향은 선택된 물질을 편광에 대한 노출에 의해 원하는 정렬로 배향시키는 기술이다. 광배향 물질은 각도 의존적 흡수를 갖는 감광성 종을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액정(LC) 시스템에서, 분자는 상당한 재배향 자율성을 나타낼 수 있으며 광반응은 패킹 상태 또는 집단적 분자 정렬의 변화를 유발할 수 있다.
예시적인 광배향 조성물은 아조 화합물, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 신나메이트, 쿠마린, 칼코닐, 테트라히드로프탈이미드 및 말레이미드를 포함할 수 있다.
하나 이상의 유기 반도체 층 및 하나 이상의 광배향 층은 잉크젯 인쇄, 블레이드 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅 등을 포함하는 용매 기반 방법과 같이 당업자가 이해할 수 있는 다양한 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 유기 반도체 층(들) 및 광배향 층(들)은 동일한 방법을 사용하여 형성될 수 있거나 상이한 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 다른 예시적인 방법은 물리적 기상 수송 프로세스를 포함한다. 영역 어닐링 단계가 결정 결함의 개체군을 감소시키기 위해 구현될 수 있으며, 이는 전하 캐리어 이동도를 개선할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 교번하는 유기 반도체 층 및 광배향 층의 스택은 유기 전계 효과 트랜지스터의 채널 구조를 형성할 수 있다.
본 명세서에 설명된 임의의 실시예로부터의 특징은 본 명세서에 설명된 일반 원리에 따라 서로 조합하여 사용될 수 있다. 이들 및 다른 실시예, 특징 및 이점은 첨부된 도면 및 청구범위와 함께 다음의 상세한 설명을 읽을 때 더욱 완전히 이해될 것이다.
다음은 도 1 내지 도 17을 참조하여 각각의 광배향 층에 의해 각각 템플레이트되는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하는 다층 채널 구조를 갖는 유기 전계 효과 트랜지스터에 대한 상세한 설명을 제공할 것이다. 도 1 내지 도 4와 관련된 논의는 예시적인 OFET 아키텍처의 설명을 포함한다. 도 5 내지 도 15와 관련된 논의는 유기 반도체 층(들)에 통합될 수 있는 다양한 물질에 대한 설명을 포함한다. 도 16 및 도 17과 관련된 논의는 본 명세서에 설명된 바와 같은 디스플레이 장치를 포함할 수 있는 다양한 가상 현실 플랫폼에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 OFET의 단면도가 도시되어 있다. OFET(100)는 집적 회로, 디스플레이, 바이오센서 및 메모리 장치를 포함하는 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다. OFET(100)는 기판(110)을 포함한다. 기판(110)은 실리콘(Si) 또는 갈륨 비소(GaAs)와 같은 반도체를 포함할 수 있지만, 폴리에스테르, 폴리이미드 또는 폴리아미드와 같은 플라스틱 및 고분자를 포함하는 다른 물질이 사용될 수 있다.
게이트 구조(120)가 기판(110) 위에 놓인다. 게이트 구조(120)는 게이트(122) 및 게이트 위에 있는 게이트 유전체(124)를 포함할 수 있다. 게이트(122)는 은, 백금 또는 금과 같은 임의의 적절한 전도성 물질 또는 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 게이트 유전체(124)는, 예를 들어, 실리콘 이산화물 또는 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다.
하부 콘택 OFET일 수 있는 OFET(100)는 또한 게이트 유전체(124) 위에 있고 이격되어 활성 영역(150)을 정의하는 소스(132) 및 드레인(134)을 포함한다. 채널 구조(140)가 활성 영역(150)을 통해 연장되며, 광배향 층(141) 및 광배향 층(141) 바로 위에 배치된 유기 반도체 층(142)을 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 활성 영역(150) 내에서, 유기 반도체 층(142)은 두께 방향(즉, 소스(132)와 드레인(134) 사이의 방향에 수직)을 따른 전하 캐리어 이동도 구배를 특징으로 할 수 있다. 게이트(122)는 활성 영역(150)에 근접하게 위치할 수 있다. 도 1의 OFET에서, 채널 구조(140)는 소스 및 드레인 전극(132, 134) 이후에 증착될 수 있으며, 이는 유기 반도체 층(142)이 형성되는 동안 열화되는 경향을 줄일 수 있다.
도 2를 참조하면, 다른 예시적인 OFET의 단면도가 도시되어 있다. 상부 콘택 OFET일 수 있는 OFET(200)는 기판(210) 및 기판(210) 내에 내장된 게이트 구조(220)를 포함한다. 게이트 구조(220)는 게이트(222) 및 게이트(222) 위에 있는 게이트 유전체(224)를 포함할 수 있다.
OFET(200)는 내장된 게이트 구조(220) 위에 있는 채널 구조(240)를 포함할 수 있다. 채널 구조(240)는 광배향 층(241) 및 광배향 층(241) 바로 위에 배치된 유기 반도체 층(242)을 포함한다. 소스(232) 및 드레인(234)이 유기 반도체 층(242) 위에 배치되고 이격되어 활성 영역(250)을 정의한다. 유기 반도체 층(242)은 두께 방향(즉, 활성 영역(250) 내의 소스(232)와 드레인(234) 사이의 방향에 수직)을 따른 전하 캐리어 이동도 구배를 특징으로 할 수 있다. 도 2의 상부 콘택 OFET에서, 유기 반도체 층(242)의 적어도 일부가 기판(210)과 소스 및 드레인(232, 234) 사이에 배치된다.
도 3을 참조하면, 다층 채널 구조를 갖는 예시적인 OFET가 도시되어 있다. OFET(300)는 기판(310) 및 기판(310) 위에 있는 게이트 구조(320)를 포함한다. 게이트 구조(320)는 게이트(322) 및 게이트 위에 있는 게이트 유전체(324)를 포함할 수 있다. OFET(300)는 또한 게이트 유전체(324) 위에 있고 이격되어 활성 영역(350)을 정의하는 소스(332) 및 드레인(334)을 포함한다.
다층 채널 구조(340)가 활성 영역(350)을 통해 연장되고 교번하는 광배향 층 및 유기 반도체 층을 포함하며, 여기서 아래에서 위로 각각의 연속적인 유기 반도체 층(342, 344, 346)은 대응하는 광배향 층(341, 343, 345) 바로 위에 위치한다. 다양한 실시예에 따르면, 활성 영역(350) 내에서, 유기 반도체 층은 전하 캐리어 이동도의 층간 구배를 특징으로 할 수 있다.
게이트(322)는 활성 영역(350)에 근접하게 위치할 수 있고 활성 영역 내의 유기 반도체 층의 전도성을 제어하도록 구성될 수 있다. 도 3의 OFET에서, 채널 구조(340) 내의 각각의 층은 소스 및 드레인 전극(332, 334) 이후에 증착될 수 있으며, 이는 유기 반도체 층(342, 344, 346)이 형성되는 동안 열화되는 경향을 줄일 수 있다.
도 4를 참조하면, 다른 OFET의 단면도가 도시되어 있다. OFET(400)는 기판(410) 및 기판(410) 내에 내장된 게이트 구조(420)를 포함한다. 게이트 구조(420)는 게이트(422) 및 게이트(422) 위에 있는 게이트 유전체(424)를 포함할 수 있다.
OFET(400)는 내장된 게이트 구조(420) 위에 있는 다층 채널 구조(440)를 포함할 수 있다. 채널 구조(440)는 교번하는 광배향 층(441, 443, 445) 및 유기 반도체 층(442, 444, 446)의 스택을 포함하며, 유기 반도체 층 각각은 대응하는 광배향 층 바로 위에 배치된다. 이격되어 활성 영역(450)을 정의하는 소스(432) 및 드레인(434)이 최상부 유기 반도체 층(446) 위에 배치될 수 있다. OFET(400)는 즉, 활성 영역(450) 내의 유기 반도체 층(442, 444, 446) 사이에서 전하 캐리어 이동도의 층간 구배를 특징으로 할 수 있다. 도 4의 상부 콘택 OFET에서, 각각의 유기 반도체 층(442, 444, 446)의 적어도 일부가 기판(410)과 소스 및 드레인(432, 434) 사이에 배치된다.
유기 반도체 층(들)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 분자가 도 5 내지 도 14에 도시되어 있다. 도시된 물질은 거울상 이성질체적으로 순수한 조성물 또는 라세미 혼합물로서 사용될 수 있고 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 도시된 구조에서, "R"은 CH3, H, OH, OMe, OEt, OiPr, F, Cl, Br, I, Ph, NO2, SO3, SO2Me, i-Pr, Pr, t-Bu, sec-Bu, Et, 아세틸, SH, SMe, 카르복실, 알데히드, 아미드, 아민, 니트릴, 에스테르, SO2NH3, NH2, NMe2, NMeH 및 C2H2를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 작용기를 포함할 수 있고, "n"은 0 내지 4를 포함하는 임의의 정수 값일 수 있다.
다양한 예시적인 분자가 도 5에 도시되어 있다. 안트라센에 대한 메틸-, 하이드록실- 및 플루오로-작용기의 첨가를 보여주는 특정 예시적인 조성물이 도 6에 도시되어 있다. 예시적인 아미노산이 도 7에 도시되어 있고, 예시적인 당이 도 8에 도시되어 있으며, 예시적인 지방산이 도 9에 도시되어 있다. 다른 예로서, 적절한 탄화수소가 도 10에 도시되어 있고, 적절한 스테로이드 조성물이 도 11에 도시되어 있다.
도 12 및 13을 참조하면, 예시적인 음이온 분자 및 양이온 분자가 각각 도시되어 있다. 도 14를 참조하면, 모듈식 분자 구조(A-B-C-D-E)가 도시되어 있으며, 여기서 개별 모이어티(A, B, C, D 및 E)는 임의의 조합으로 선택될 수 있다. 유기 반도체 층을 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 분자가 도 15에 도시되어 있다. 도 15에 도시된 분자는 더 적은 전체 결함을 가지면서 상대적으로 높은 성장 속도로 큰 결정을 형성하도록 처리될 수 있고 높은 전하 이동도를 특징으로 하는 OFET를 형성하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET)는 소스와 드레인 사이에 위치한 채널을 포함하며, 여기서 채널은 하나 이상의 유기 반도체 층으로 형성된다. 유기 반도체 층(들)은 예를 들어 단결정 물질 또는 다결정 물질을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 광배향 층은 다층 스택에서 각각의 유기 반도체 층의 성장을 템플레이트하기 위해 사용될 수 있고 그에 따라 결정 위상의 배향에 영향을 미칠 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 결정 배향은 주어진 층 내의 캐리어 이동도에 영향을 미칠 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, OFET 채널은 교번하는 유기 반도체 층 및 광배향 층의 스택을 포함하는 다층 구조를 포함할 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 광배향 층은 유기 반도체 층 사이에서 캐리어 이동도의 층간 구배를 형성하도록 구성될 수 있어 캐리어 이동도는 다층 스택 전체에 걸쳐 점진적으로 변화한다. 다층 구조는 장치의 오프 전류를 감소시키면서 채널 내의 캐리어 이동도를 유리하게 유지하거나 증가시킬 수 있다.
예시적인 실시예
(실시예 1) 유기 전계 효과 트랜지스터는 광배향 층 및 광배향 층 바로 위에 배치된 유기 반도체 층을 포함하는 채널 구조를 가지며, 여기서 전하 캐리어 이동도는 채널 구조의 두께 방향을 따라 변한다.
(실시예 2) 실시예 1의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 유기 반도체 층은 전하 캐리어 이동도의 층내 구배를 특징으로 한다.
(실시예 3) 실시예 1 또는 2의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 광배향 층은 아조 화합물, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 신나메이트, 쿠마린, 칼코닐, 테트라히드로프탈이미드 및 말레이미드로부터 선택된 물질을 포함한다.
(실시예 4) 실시예 1 내지 3 중 어느 하나의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 광배향 층은 유기 반도체 층 내의 분자 배향에 영향을 미치도록 구성된다.
(실시예 5) 실시예 1 내지 4 중 어느 하나의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 유기 반도체 층은 다결정 층 또는 단결정 층을 포함한다.
(실시예 6) 실시예 1 내지 5 중 어느 하나의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 유기 반도체 층은 다환 방향족 탄화수소를 포함한다.
(실시예 7) 실시예 1 내지 6 중 어느 하나의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 유기 반도체 층은 나프탈렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 폴리센, 플루오란텐, 벤조페논, 벤조크로멘, 벤질, 벤즈이미다졸, 벤젠, 헥사클로로벤젠, 니트로피리딘-N-옥사이드, 벤젠-1,4-디카르복실산, 디페닐아세틸렌, N-(4-니트로페닐)-(s)-프롤리날, 4,5-디시아노이미다졸, 벤조디티오펜, 시아노피리딘, 티에노티오펜, 스틸벤 및 아조벤젠으로부터 선택된 분자를 포함한다.
(실시예 8) 실시예 1 내지 7 중 어느 하나의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 채널 구조의 제1 영역에 인접하게 위치한 소스 및 채널 구조의 제2 영역에 인접하게 위치한 드레인을 더 포함하며, 여기서 채널 구조는 소스와 드레인 사이에 위치한 활성 영역을 정의한다.
(실시예 9) 실시예 1 내지 8 중 어느 하나의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 채널 구조는 적어도 2개의 광배향 층 및 적어도 2개의 유기 반도체 층의 교번하는 층을 포함한다.
(실시예 10) 실시예 9의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 유기 반도체 층은 전하 캐리어 이동도의 층간 구배를 특징으로 한다.
(실시예 11) 실시예 9 또는 10의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도는 채널 구조의 하부에서부터 채널 구조의 상부까지 점진적으로 증가한다.
(실시예 12) 방법은 제1 광배향 층을 형성하는 단계, 제1 광배향 층을 편광으로 조명하여 제1 배향 광배향 층을 형성하는 단계, 제1 배향 광배향 층 바로 위에 제1 유기 반도체 층을 형성하는 단계, 제1 유기 반도체 층 위에 제2 광배향 층을 형성하는 단계, 제2 광배향 층을 편광으로 조명하여 제2 배향 광배향 층을 형성하는 단계, 및 제2 배향 광배향 층 바로 위에 제2 유기 반도체 층을 형성하는 단계를 포함한다.
(실시예 13) 실시예 12의 방법에 있어서, 광배향 층은 각각 아조 화합물, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 신나메이트, 쿠마린, 칼코닐, 테트라히드로프탈이미드 및 말레이미드로부터 독립적으로 선택된 물질을 포함한다.
(실시예 14) 실시예 12 또는 13의 방법에 있어서, 유기 반도체 층은 각각 다환 방향족 탄화수소를 포함한다.
(실시예 15) 실시예 12 내지 14 중 어느 하나의 방법에 있어서, 유기 반도체 층은 각각 나프탈렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 폴리센, 플루오란텐, 벤조페논, 벤조크로멘, 벤질, 벤즈이미다졸, 벤젠, 헥사클로로벤젠, 니트로피리딘-N-옥사이드, 벤젠-1,4-디카르복실산, 디페닐아세틸렌, N-(4-니트로페닐)-(s)-프롤리날, 4,5-디시아노이미다졸, 벤조디티오펜, 시아노피리딘, 티에노티오펜, 스틸벤 및 아조벤젠으로부터 독립적으로 선택된 분자를 포함한다.
(실시예 16) 실시예 12 내지 15 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 유기 반도체 층의 제1 영역에 인접한 소스를 형성하는 단계, 및 제1 유기 반도체 층의 제2 영역에 인접한 드레인을 형성하는 단계를 더 포함하며, 여기서 소스와 드레인 사이의 활성 영역 내의 유기 반도체 층의 전하 캐리어 이동도는 층간 구배를 특징으로 한다.
(실시예 17) 유기 전계 효과 트랜지스터는 기판 위에 배치된 제1 광배향 층, 제1 광배향 층 바로 위에 배치된 제1 유기 반도체 층, 제1 유기 반도체 층 위에 배치된 제2 광배향 층, 및 제2 광배향 층 바로 위에 배치된 제2 유기 반도체 층을 포함하며, 여기서 제1 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도는 제2 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도와 상이하다.
(실시예 18) 실시예 17의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 제1 유기 반도체 층 내의 분자 배향은 제2 유기 반도체 층 내의 분자 배향과 상이하다.
(실시예 19) 실시예 17 또는 18의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 기판의 제1 영역 위에 배치된 소스, 및 기판의 제2 영역 위에 배치된 드레인을 더 포함하며, 여기서 제1 및 제2 유기 반도체 층은 소스와 드레인 사이의 활성 영역을 정의한다.
(실시예 20) 실시예 19의 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서, 활성 영역 내의 제1 및 제2 유기 반도체 층의 전도성을 제어하도록 구성된 게이트 구조를 더 포함한다.
본 개시의 실시예는 다양한 유형의 인공 현실 시스템을 포함하거나 이와 함께 구현될 수 있다. 인공 현실은 사용자에게 제시되기 전에 어떤 방식으로든 조정된 현실의 한 형태로서, 예를 들어, 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실, 하이브리드 현실, 또는 이들의 일부 조합 및/또는 파생물을 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐츠는 완전 컴퓨터 생성 콘텐츠 또는 캡처된 (예를 들어, 현실 세계) 콘텐츠와 결합된 컴퓨터 생성 콘텐츠를 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐츠는 비디오, 오디오, 햅틱 피드백, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있으며, 이들 중 임의의 것이 단일 채널 또는 다중 채널(예를 들어, 시청자에게 3차원(3D) 효과를 생성하는 스테레오 비디오)로 제시될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 인공 현실은, 예를 들어, 인공 현실에서 콘텐츠를 생성하는 데 사용되고/사용되거나 다른 식으로 인공 현실에서 사용되는(예를 들어, 활동을 수행하는) 애플리케이션, 제품, 액세서리, 서비스, 또는 이들의 일부 조합과 연관될 수도 있다.
인공 현실 시스템은 다양한 상이한 폼 팩터 및 구성으로 구현될 수 있다. 일부 인공 현실 시스템은 근안 디스플레이(near-eye display; NED) 없이 작동하도록 설계될 수 있다. 다른 인공 현실 시스템은 현실 세계에 대한 가시성을 제공하거나(예를 들어, 도 16의 증강 현실 시스템(1600)) 사용자를 인공 현실에 시각적으로 몰입시키는(예를 들어, 도 17의 가상 현실 시스템(1700)) NED를 포함할 수 있다. 일부 인공 현실 디바이스는 독립형 시스템일 수 있지만, 다른 인공 현실 디바이스는 외부 디바이스와 통신 및/또는 조정하여 사용자에게 인공 현실 경험을 제공할 수 있다. 이러한 외부 디바이스의 예는 핸드헬드 컨트롤러, 모바일 디바이스, 데스크톱 컴퓨터, 사용자가 착용한 디바이스, 한 명 이상의 다른 사용자가 착용한 디바이스, 및/또는 임의의 다른 적절한 외부 시스템을 포함한다.
도 16을 참조하면, 증강 현실 시스템(1600)은 사용자의 눈앞에 좌측 디스플레이 디바이스(1615(A)) 및 우측 디스플레이 디바이스(1615(B))를 고정하도록 구성된 프레임(1610)을 갖는 안경류 디바이스(1602)를 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스(1615(A) 및 1615(B))는 이미지 또는 일련의 이미지를 사용자에게 제시하기 위해 함께 또는 독립적으로 작동할 수 있다. 증강 현실 시스템(1600)은 2개의 디스플레이를 포함하지만, 본 개시의 실시예는 단일 NED 또는 2개 이상의 NED를 갖는 증강 현실 시스템에서 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 증강 현실 시스템(1600)은 센서(1640)와 같은 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 센서(1640)는 증강 현실 시스템(1600)의 움직임에 응답하여 측정 신호를 생성할 수 있고 실질적으로 프레임(1610)의 임의의 부분에 위치할 수 있다. 센서(1640)는 위치 센서, 관성 측정 장치(inertial measurement unit; IMU), 깊이 카메라 어셈블리, 구조화된 발광기 및/또는 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 증강 현실 시스템(1600)은 센서(1640)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있거나 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 센서(1640)가 IMU를 포함하는 실시예에서, IMU는 센서(1640)로부터의 측정 신호에 기초하여 교정 데이터를 생성할 수 있다. 센서(1640)의 예는 가속도계, 자이로스코프, 자력계, 움직임을 검출하는 다른 적절한 유형의 센서, IMU의 오류 수정에 사용되는 센서, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
증강 현실 시스템(1600)은 집합적으로 음향 변환기(1620)로 지칭되는 복수의 음향 변환기(1620(A)-1620(J))를 갖는 마이크로폰 어레이를 또한 포함할 수 있다. 음향 변환기(1620)는 음파에 의해 유도된 기압 변화를 검출하는 변환기일 수 있다. 각각의 음향 변환기(1620)는 소리를 검출하고 검출된 소리를 전자 포맷(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 포맷)으로 변환하도록 구성될 수 있다. 도 16의 마이크로폰 어레이는 예를 들어 10개의 음향 변환기를 포함할 수 있으며, 음향 변환기(1620(A) 및 1620(B))는 사용자의 해당 귀 내부에 배치되도록 설계될 수 있고, 음향 변환기(1620(C), 1620(D), 1620(E), 1620(F), 1620(G), 및 1620(H))는 프레임(1610) 상의 다양한 위치에 배치될 수 있고/있거나 음향 변환기(1620(I) 및 1620(J))는 해당 넥밴드(1605) 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 음향 변환기(1620(A)-(F)) 중 하나 이상이 출력 변환기(예를 들어, 스피커)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 음향 변환기(1620(A) 및/또는 1620(B))는 이어버드 또는 임의의 다른 적절한 유형의 헤드폰 또는 스피커일 수 있다.
마이크로폰 어레이의 음향 변환기(1620)의 구성은 달라질 수 있다. 증강 현실 시스템(1600)이 10개의 음향 변환기(1620)를 갖는 것으로 도 16에 도시되어 있지만, 음향 변환기(1620)의 수는 10보다 많거나 적을 수 있다. 일부 실시예에서, 더 많은 수의 음향 변환기(1620)를 사용하면 수집된 오디오 정보의 양 및/또는 오디오 정보의 감도 및 정확도가 증가할 수 있다. 대조적으로, 더 적은 수의 음향 변환기(1620)를 사용하면 수집된 오디오 정보를 처리하기 위해 연관된 제어기(1650)에 의해 요구되는 계산 능력을 감소시킬 수 있다. 또한, 마이크로폰 어레이의 각각의 음향 변환기(1620)의 위치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 음향 변환기(1620)의 위치는 사용자 상의 정의된 위치, 프레임(1610) 상의 정의된 좌표, 각각의 음향 변환기(1620)와 연관된 배향, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다.
음향 변환기(1620(A) 및 1620(B))는 이각(pinna) 뒤, 이주(tragus) 뒤, 및/또는 이개(auricle) 또는 와(fossa) 내부와 같은 사용자 귀의 다른 부분 상에 배치될 수 있다. 또는, 외이도 내부의 음향 변환기(1620)에 더하여, 귀 상에 또는 귀 주변에 추가적인 음향 변환기(1620)가 있을 수 있다. 사용자의 외이도 옆에 배치된 음향 변환기(1620)를 갖는 것은 마이크로폰 어레이가 소리가 어떻게 외이도에 도달하는지에 대한 정보를 수집하는 것을 가능하게 할 수 있다. 음향 변환기(1620) 중 적어도 2개를 사용자 머리 양쪽에 배치시킴으로써(예를 들어, 양이 마이크로폰으로서), 증강 현실 디바이스(1600)는 양이청을 시뮬레이션하고 사용자 머리 주위의 3D 스테레오 음장을 캡처할 수 있다. 일부 실시예에서, 음향 변환기(1620(A) 및 1620(B))는 유선 연결(1630)을 통해 증강 현실 시스템(1600)에 연결될 수 있고, 다른 실시예에서, 음향 변환기(1620(A) 및 1620(B))는 무선 연결(예를 들어, 블루투스 연결)을 통해 증강 현실 시스템(1600)에 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 음향 변환기(1620(A) 및 1620(B))는 증강 현실 시스템(1600)과 함께 사용되지 않을 수 있다.
프레임(1610) 상의 음향 변환기(1620)는 관자놀이의 길이를 따라, 브리지에 걸쳐, 디스플레이 디바이스(1615(A) 및 1615(B)) 위 또는 아래, 또는 이들의 일부 조합에 배치될 수 있다. 음향 변환기(1620)는 마이크로폰 어레이가 증강 현실 시스템(1600)을 착용한 사용자 주변의 광범위한 방향에서 소리를 검출할 수 있도록 배향될 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로폰 어레이의 각각의 음향 변환기(1620)의 상대적 위치를 결정하기 위해 증강 현실 시스템(1600)을 제조하는 동안 최적화 프로세스가 수행될 수 있다.
일부 예에서, 증강 현실 시스템(1600)은 넥밴드(1605)와 같은 외부 디바이스(예를 들어, 페어링된 디바이스)를 포함하거나 이에 연결될 수 있다. 넥밴드(1605)는 일반적으로 임의의 유형 또는 형태의 페어링된 디바이스를 나타낸다. 따라서, 넥밴드(1605)에 대한 다음 설명은 충전 케이스, 스마트 시계, 스마트폰, 손목 밴드, 기타 웨어러블 디바이스, 핸드헬드 컨트롤러, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 및 기타 외부 컴퓨팅 디바이스 등과 같은 다양한 다른 페어링된 디바이스에도 적용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 넥밴드(1605)는 하나 이상의 커넥터를 통해 안경류 디바이스(1602)에 결합될 수 있다. 커넥터는 유선 또는 무선일 수 있으며 전기 및/또는 비전기(예를 들어, 구조적) 구성 요소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 안경류 디바이스(1602) 및 넥밴드(1605)는 이들 사이의 임의의 유선 또는 무선 연결 없이 독립적으로 동작할 수 있다. 도 16은 안경류 디바이스(1602) 및 넥밴드(1605)의 예시적인 위치에 있는 안경류 디바이스(1602) 및 넥밴드(1605)의 구성 요소를 도시하지만, 구성 요소는 다른 곳에 위치할 수 있고/있거나 안경류 디바이스(1602) 및/또는 넥밴드(1605) 상에 상이하게 분포될 수 있다. 일부 실시예에서, 안경류 디바이스(1602) 및 넥밴드(1605)의 구성 요소는 안경류 디바이스(1602), 넥밴드(1605), 또는 이들의 일부 조합과 페어링된 하나 이상의 추가적인 주변 장치에 위치할 수 있다.
넥밴드(1605)와 같은 외부 디바이스를 증강 현실 안경류 디바이스와 페어링하면 안경류 디바이스가 안경의 폼 팩터를 달성하는 동시에 확장된 기능을 위한 충분한 배터리 및 계산 능력을 제공할 수 있다. 증강 현실 시스템(1600)의 배터리 전력, 계산 리소스, 및/또는 추가 기능 중 일부 또는 전부는 페어링된 디바이스에 의해 제공되거나 페어링된 디바이스와 안경류 디바이스 간에 공유될 수 있으므로, 원하는 기능을 유지하면서 전체 안경류 디바이스의 무게, 열 프로파일, 및 폼 팩터를 줄일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 머리에 가해지는 하중보다 어깨에 가해지는 더 무거운 하중을 견딜 수 있기 때문에, 넥밴드(1605)는 안경류 디바이스 상에 다른 식으로 포함될 수 있는 구성 요소가 넥밴드(1605)에 포함되도록 허용할 수 있다. 넥밴드(1605)는 또한 열을 주변 환경으로 확산 및 분산시키는 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 따라서, 넥밴드(1605)는 독립형 안경류 디바이스에서 다른 식으로 가능했을 수 있는 것보다 더 큰 배터리 및 계산 용량을 허용할 수 있다. 넥밴드(1605)에 실린 무게는 안경류 디바이스(1602)에 실린 무게보다 사용자에게 덜 침습적일 수 있기 때문에, 사용자는 사용자가 무거운 독립형 안경류 디바이스 착용을 견디는 것보다 더 긴 시간 동안 더 가벼운 안경류 디바이스 착용 및 페어링된 디바이스 휴대 또는 착용을 견딜 수 있으므로, 사용자는 인공 현실 환경을 자신의 일상 활동에 보다 완전하게 통합할 수 있다.
넥밴드(1605)는 안경류 디바이스(1602) 및/또는 다른 디바이스와 통신 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 다른 디바이스는 증강 현실 시스템(1600)에 특정 기능(예를 들어, 추적, 위치 파악, 깊이 매핑, 처리, 저장 등)을 제공할 수 있다. 도 16의 실시예에서, 넥밴드(1605)는 마이크로폰 어레이의 일부인(또는 잠재적으로 그 자신의 마이크로폰 서브어레이를 형성하는) 2개의 음향 변환기(예를 들어, 1620(I) 및 1620(J))를 포함할 수 있다. 넥밴드(1605)는 또한 제어기(1625) 및 전원(1635)을 포함할 수 있다.
넥밴드(1605)의 음향 변환기(1620(I) 및 1620(J))는 소리를 검출하고 검출된 소리를 전자 포맷(아날로그 또는 디지털)으로 변환하도록 구성될 수 있다. 도 16의 실시예에서, 음향 변환기(1620(I) 및 1620(J))는 넥밴드(1605) 상에 배치될 수 있고, 이에 따라 넥밴드 음향 변환기(1620(I) 및 1620(J))와 안경류 디바이스(1602) 상에 배치된 다른 음향 변환기(1620) 사이의 거리가 증가할 수 있다. 일부 경우에, 마이크로폰 어레이의 음향 변환기(1620) 사이의 거리를 증가시키면 마이크로폰 어레이를 통해 수행되는 빔포밍의 정확도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 소리가 음향 변환기(1620(C) 및 1620(D))에 의해 검출되고 음향 변환기(1620(C) 및 1620(D)) 사이의 거리가 예를 들어 음향 변환기(1620(D) 및 1620(E)) 사이의 거리보다 큰 경우, 검출된 소리의 결정된 소스 위치는 소리가 음향 변환기(1620(D) 및 1620(E))에 의해 검출된 경우보다 더 정확할 수 있다.
넥밴드(1605)의 제어기(1625)는 넥밴드(1605) 및/또는 증강 현실 시스템(1600) 상의 센서에 의해 생성된 정보를 처리할 수 있다. 예를 들어, 제어기(1625)는 마이크로폰 어레이에 의해 검출된 소리를 기술하는 마이크로폰 어레이로부터의 정보를 처리할 수 있다. 각각의 검출된 소리에 대해, 제어기(1625)는 검출된 소리가 마이크로폰 어레이에 도달한 방향을 추정하기 위해 DOA(Direction-of-Arrival) 추정을 수행할 수 있다. 마이크로폰 어레이가 소리를 검출함에 따라, 제어기(1625)는 오디오 데이터 세트에 정보를 덧붙일 수 있다. 증강 현실 시스템(1600)이 관성 측정 장치를 포함하는 실시예에서, 제어기(1625)는 안경류 디바이스(1602) 상에 위치한 IMU로부터의 모든 관성을 계산하여 공간을 계산할 수 있다. 커넥터는 증강 현실 시스템(1600)과 넥밴드(1605) 사이 및 증강 현실 시스템(1600)과 제어기(1625) 사이에 정보를 전달할 수 있다. 정보는 광학 데이터, 전기 데이터, 무선 데이터, 또는 임의의 다른 전송 가능한 데이터 형태일 수 있다. 증강 현실 시스템(1600)에 의해 생성된 정보의 처리를 넥밴드(1605)로 옮기면 안경류 디바이스(1602)의 무게와 열을 감소시켜 사용자가 더 편안하게 사용할 수 있다.
넥밴드(1605)의 전원(1635)은 안경류 디바이스(1602) 및/또는 넥밴드(1605)에 전력을 제공할 수 있다. 전원(1635)은 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 일차 리튬 배터리, 알카라인 배터리, 또는 임의의 다른 형태의 전력 저장 장치를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 경우에, 전원(1635)은 유선 전원일 수 있다. 안경류 디바이스(1602) 대신 넥밴드(1605) 상에 전원(1635)을 포함하면 전원(1635)에 의해 생성된 무게와 열을 더 잘 분산시키는 데 도움이 될 수 있다.
언급한 바와 같이, 일부 인공 현실 시스템은 인공 현실과 실제 현실을 혼합하는 대신 현실 세계에 대한 사용자 감각 인식 중 하나 이상을 가상 경험으로 실질적으로 대체할 수 있다. 이러한 유형의 시스템의 한 예는 사용자의 시야를 대부분 또는 완전히 커버하는 도 17의 가상 현실 시스템(1700)과 같은 머리 착용 디스플레이 시스템이다. 가상 현실 시스템(1700)은 전방 강체(1702) 및 사용자의 머리 둘레에 맞도록 형상화된 밴드(1704)를 포함할 수 있다. 가상 현실 시스템(1700)은 또한 출력 오디오 변환기(1706(A) 및 1706(B))를 포함할 수 있다. 또한, 도 17에는 도시되지 않았지만, 전방 강체(1702)는 하나 이상의 전자 디스플레이, 하나 이상의 관성 측정 장치(IMU), 하나 이상의 추적 방출기 또는 검출기, 및/또는 인공 현실 경험을 생성하기 위한 임의의 다른 적절한 디바이스 또는 시스템을 포함하는 하나 이상의 전자 요소를 포함할 수 있다.
인공 현실 시스템은 다양한 유형의 시각적 피드백 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증강 현실 시스템(1600) 및/또는 가상 현실 시스템(1700)의 디스플레이 디바이스는 하나 이상의 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED(OLED) 디스플레이, 디지털 광 프로젝트(DLP) 마이크로 디스플레이, LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 마이크로 디스플레이, 및/또는 임의의 다른 적절한 유형의 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다. 인공 현실 시스템은 양쪽 눈을 위한 단일 디스플레이 스크린을 포함하거나 각각의 눈을 위한 디스플레이 스크린을 제공할 수 있으며, 이는 다초점 조정 또는 사용자의 굴절 오차 수정을 위한 추가적인 유연성을 허용할 수 있다. 일부 인공 현실 시스템은 또한 사용자가 디스플레이 스크린을 볼 수 있는 하나 이상의 렌즈(예를 들어, 종래의 오목 또는 볼록 렌즈, 프레넬 렌즈, 조정 가능한 액체 렌즈 등)를 갖는 광학 서브시스템을 포함할 수 있다. 이러한 광학 서브시스템은 광의 시준(예를 들어, 물체가 물리적 거리보다 더 먼 거리에 나타나게 함), 확대(예를 들어, 물체가 실제 크기보다 더 크게 나타나게 함), 및/또는 (예를 들어, 시청자의 눈에) 중계를 포함한 다양한 목적을 제공할 수 있다. 이러한 광학 서브시스템은 비동공 형성 아키텍처(예컨대, 광을 직접 시준하지만 소위 핀쿠션 왜곡을 초래하는 단일 렌즈 구성) 및/또는 동공 형성 아키텍처(예컨대, 소위 배럴 왜곡을 생성하여 핀쿠션 왜곡을 무효화하는 다중 렌즈 구성)에서 사용될 수 있다.
디스플레이 스크린을 사용하는 것 외에 또는 그 대신에, 일부 인공 현실 시스템은 하나 이상의 프로젝션 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증강 현실 시스템(1600) 및/또는 가상 현실 시스템(1700)의 디스플레이 디바이스는 주변 광이 통과할 수 있도록 하는 투명 결합기 렌즈와 같은, 디스플레이 디바이스에 (예를 들어, 도파관을 사용하여) 광을 투사하는 마이크로 LED 프로젝터를 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스는 투사된 광을 사용자의 동공을 향해 굴절시킬 수 있고 사용자가 인공 현실 콘텐츠와 현실 세계 모두를 동시에 볼 수 있게 할 수 있다. 디스플레이 디바이스는 도파관 구성 요소(예를 들어, 홀로그램, 평면, 회절, 편광, 및/또는 반사 도파관 요소), 광 조작 표면 및 요소(예컨대, 회절, 반사, 및 굴절 요소 및 격자), 결합 요소 등을 비롯한 다양한 상이한 광학 구성 요소 중 임의의 것을 사용하여 이를 달성할 수 있다. 인공 현실 시스템은 또한 가상 망막 디스플레이에 사용되는 망막 프로젝터와 같은 임의의 다른 적절한 유형 또는 형태의 이미지 프로젝션 시스템으로 구성될 수 있다.
인공 현실 시스템은 또한 다양한 유형의 컴퓨터 비전 구성 요소 및 서브시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증강 현실 시스템(1600) 및/또는 가상 현실 시스템(1700)은 2차원(2D) 또는 3D 카메라, 구조화된 광 송신기 및 검출기, 비행 시간 깊이 센서, 단일 빔 또는 스위핑 레이저 거리 측정기, 3D LiDAR 센서, 및/또는 임의의 다른 적절한 유형 또는 형태의 광 센서와 같은 하나 이상의 광 센서를 포함할 수 있다. 인공 현실 시스템은 이러한 센서 중 하나 이상으로부터의 데이터를 처리하여 사용자의 위치 식별, 현실 세계 매핑, 사용자에게 현실 세계 환경에 대한 컨텍스트 제공, 및/또는 다양한 기타 기능을 수행할 수 있다.
인공 현실 시스템은 또한 하나 이상의 입력 및/또는 출력 오디오 변환기를 포함할 수 있다. 도 17에 도시된 예에서, 출력 오디오 변환기(1706(A) 및 1706(B))는 보이스 코일 스피커, 리본 스피커, 정전기 스피커, 압전 스피커, 골전도 변환기, 연골 전도 변환기, 이주-진동 변환기, 및/또는 임의의 다른 적절한 유형 또는 형태의 오디오 변환기를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 입력 오디오 변환기는 콘덴서 마이크로폰, 다이나믹 마이크로폰, 리본 마이크로폰, 및/또는 임의의 다른 유형 또는 형태의 입력 변환기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 오디오 입력 및 오디오 출력 모두에 대해 단일 변환기가 사용될 수 있다.
도 16에는 도시되지 않았지만, 인공 현실 시스템은 촉각(즉, 햅틱) 피드백 시스템을 포함할 수 있으며, 이는 모자, 장갑, 바디 수트, 핸드헬드 컨트롤러, 환경 디바이스(예를 들어, 의자, 바닥 매트 등), 및/또는 임의의 다른 유형의 디바이스 또는 시스템에 통합될 수 있다. 햅틱 피드백 시스템은 진동, 힘, 견인, 질감, 및/또는 온도를 비롯한 다양한 유형의 피부 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 피드백 시스템은 또한 움직임 및 컴플라이언스와 같은 다양한 유형의 운동 감각 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 피드백은 모터, 압전 액추에이터, 유체 시스템, 및/또는 다양한 다른 유형의 피드백 메커니즘을 사용하여 구현될 수 있다. 햅틱 피드백 시스템은 다른 인공 현실 디바이스와 독립적으로, 다른 인공 현실 디바이스 내에, 및/또는 다른 인공 현실 디바이스와 함께 구현될 수 있다.
촉감, 청각적 콘텐츠, 및/또는 시각적 콘텐츠를 제공함으로써, 인공 현실 시스템은 전체 가상 경험을 생성하거나 다양한 상황 및 환경에서 사용자의 현실 세계 경험을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인공 현실 시스템은 특정 환경 내에서 사용자의 인식, 기억, 또는 인지를 지원하거나 확장할 수 있다. 일부 시스템은 현실 세계에서 다른 사람들과 사용자의 상호 작용을 향상시키거나 가상 세계에서 다른 사람들과의 보다 몰입적인 상호 작용을 가능하게 할 수 있다. 인공 현실 시스템은 또한 교육 목적(예를 들어, 학교, 병원, 정부 기관, 군사 조직, 기업 등에서 교육 또는 훈련을 위해), 오락 목적(예를 들어, 비디오 게임, 음악 감상, 비디오 콘텐츠 시청 등을 위해), 및/또는 접근성 목적(예를 들어, 보청기, 시각 보조 장치 등)으로 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예는 이들 상황 및 환경 중 하나 이상에서 및/또는 다른 상황 및 환경에서 사용자의 인공 현실 경험을 가능하게 하거나 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 설명 및/또는 도시된 단계의 프로세스 파라미터 및 순서는 단지 예로서만 제공되며 원하는 대로 변경될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 도시 및/또는 설명된 단계는 특정 순서로 도시되거나 논의될 수 있지만, 이러한 단계는 반드시 도시되거나 논의된 순서로 수행될 필요는 없다. 본 명세서에 설명 및/또는 도시된 다양한 예시적인 방법은 또한 본 명세서에 설명 또는 도시된 단계 중 하나 이상을 생략하거나 개시된 단계에 더하여 추가 단계를 포함할 수 있다.
전술한 설명은 당업자가 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예의 다양한 측면을 가장 잘 활용할 수 있도록 제공되었다. 이러한 예시적인 설명은 개시된 임의의 정확한 형태로 제한되거나 완전하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 많은 수정 및 변형이 가능하다. 본 명세서에 개시된 실시예는 모든 면에서 제한이 아닌 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 개시의 범위를 결정함에 있어서 첨부된 청구범위 및 그 등가물을 참조해야 한다.
달리 명시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 "~에 연결된" 및 "~에 결합된"(및 이들의 파생어)은 직접적 및 간접적(즉, 다른 요소 또는 구성 요소를 통해) 연결을 모두 허용하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어 "a" 또는 "an"은 "~중 적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 마지막으로, 사용의 용이성을 위해, 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 "포함하는" 및 "구비하는"(및 이들의 파생어)은 "구성하는"이라는 단어와 상호 교환 가능하며 동일한 의미를 갖는다.
층 또는 영역과 같은 요소가 다른 요소 상에 형성되거나, 다른 요소 상에 증착되거나, 다른 요소 "상에" 또는 "위에" 배치되는 것으로 언급될 때, 그것은 다른 요소의 적어도 일부에 직접 위치할 수 있거나 하나 이상의 개재 요소가 또한 존재할 수 있음을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 "상에 직접적으로" 또는 "위에 직접적으로" 있는 것으로 언급될 때, 그것은 개재 요소 없이 다른 요소의 적어도 일부 상에 위치할 수 있다.
특정 실시예의 다양한 특징, 요소, 또는 단계가 전환 문구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있지만, 전환 문구 "구성되는" 또는 "본질적으로 구성되는"을 사용하여 설명될 수 있는 것을 포함하는 대안적인 실시예가 암시된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 아조 화합물을 구비하거나 포함하는 광배향 층에 대한 암시된 대안적인 실시예는 광배향 층이 아조 화합물로 본질적으로 구성된 실시예 및 광배향 층이 아조 화합물로 구성된 실시예를 포함한다.

Claims (15)

  1. 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서,
    광배향 층 및 상기 광배향 층 바로 위에 배치된 유기 반도체 층을 포함하는 채널 구조
    를 포함하며, 전하 캐리어 이동도는 상기 채널 구조의 두께 방향을 따라 변하는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기 반도체 층은 전하 캐리어 이동도의 층내 구배를 특징으로 하는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광배향 층은 아조 화합물, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 신나메이트, 쿠마린, 칼코닐, 테트라히드로프탈이미드 및 말레이미드로 구성된 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광배향 층은 상기 유기 반도체 층 내의 분자 배향에 영향을 미치도록 구성되는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 반도체 층은:
    i. 다결정 층 또는 단결정 층; 및/또는
    ii, 다환 방향족 탄화수소; 및/또는
    iii. 나프탈렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 폴리센, 플루오란텐, 벤조페논, 벤조크로멘, 벤질, 벤즈이미다졸, 벤젠, 헥사클로로벤젠, 니트로피리딘-N-옥사이드, 벤젠-1,4-디카르복실산, 디페닐아세틸렌, N-(4-니트로페닐)-(s)-프롤리날, 4,5-디시아노이미다졸, 벤조디티오펜, 시아노피리딘, 티에노티오펜, 스틸벤 및 아조벤젠으로 구성된 군으로부터 선택된 분자
    를 포함하는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 구조의 제1 영역에 인접하게 위치한 소스 및 상기 채널 구조의 제2 영역에 인접하게 위치한 드레인
    을 더 포함하며, 상기 채널 구조는 상기 소스와 상기 드레인 사이에 위치한 활성 영역을 정의하는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널 구조는 적어도 2개의 광배향 층 및 적어도 2개의 유기 반도체 층의 교번하는 층을 포함하고; 바람직하게는 상기 유기 반도체 층은 전하 캐리어 이동도의 층간 구배를 특징으로 하며; 그리고/또는 바람직하게는 상기 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도는 상기 채널 구조의 하부에서부터 상기 채널 구조의 상부까지 점진적으로 증가하는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  8. 방법에 있어서,
    제1 광배향 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 광배향 층을 편광으로 조명하여 제1 배향 광배향 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 배향 광배향 층 바로 위에 제1 유기 반도체 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 유기 반도체 층 위에 제2 광배향 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 광배향 층을 편광으로 조명하여 제2 배향 광배향 층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 배향 광배향 층 바로 위에 제2 유기 반도체 층을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광배향 층은 각각 아조 화합물, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 신나메이트, 쿠마린, 칼코닐, 테트라히드로프탈이미드 및 말레이미드로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 물질을 포함하는 것인, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 유기 반도체 층은 각각 다환 방향족 탄화수소를 포함하는 것인, 방법.
  11. 제8항, 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 유기 반도체 층은 각각 나프탈렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 폴리센, 플루오란텐, 벤조페논, 벤조크로멘, 벤질, 벤즈이미다졸, 벤젠, 헥사클로로벤젠, 니트로피리딘-N-옥사이드, 벤젠-1,4-디카르복실산, 디페닐아세틸렌, N-(4-니트로페닐)-(s)-프롤리날, 4,5-디시아노이미다졸, 벤조디티오펜, 시아노피리딘, 티에노티오펜, 스틸벤 및 아조벤젠으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 분자를 포함하는 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 유기 반도체 층의 제1 영역에 인접한 소스를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 유기 반도체 층의 제2 영역에 인접한 드레인을 형성하는 단계
    를 더 포함하며, 상기 소스와 상기 드레인 사이의 활성 영역 내의 상기 유기 반도체 층의 전하 캐리어 이동도는 층간 구배를 특징으로 하는 것인, 방법.
  13. 유기 전계 효과 트랜지스터에 있어서,
    기판 위에 배치된 제1 광배향 층;
    상기 제1 광배향 층 바로 위에 배치된 제1 유기 반도체 층;
    상기 제1 유기 반도체 층 위에 배치된 제2 광배향 층; 및
    상기 제2 광배향 층 바로 위에 배치된 제2 유기 반도체 층
    을 포함하며, 상기 제1 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도는 상기 제2 유기 반도체 층 내의 전하 캐리어 이동도와 상이한 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 유기 반도체 층 내의 분자 배향은 상기 제2 유기 반도체 층 내의 분자 배향과 상이한 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 기판의 제1 영역 위에 배치된 소스; 및
    상기 기판의 제2 영역 위에 배치된 드레인
    을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 유기 반도체 층은 상기 소스와 상기 드레인 사이의 활성 영역을 정의하고;
    바람직하게는 상기 활성 영역 내의 상기 제1 및 제2 유기 반도체 층의 전도성을 제어하도록 구성된 게이트 구조
    를 더 포함하는 것인, 유기 전계 효과 트랜지스터.
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