DE112020001580T5

DE112020001580T5 - Festkörper-bildgebungselement, verfahren zum herstellen eines festkörper-bildgebungselements, fotoelektrisches umwandlungselement, bildgebungsvorrichtung und elektronische einrichtung

Info

Publication number: DE112020001580T5
Application number: DE112020001580.7T
Authority: DE
Inventors: Yosuke Saito; Masato Kanno
Original assignee: Sony Group Corp
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-12-09
Also published as: CN113557614A; KR20210144699A; WO2020195935A1; US20220181568A1; JPWO2020195935A1

Abstract

Die vorliegende Technologie bezieht sich auf ein Festkörper-Bildgebungselement, ein Verfahren zum Herstellen einer Festkörper-Bildgebungselements, ein fotoelektrisches Umwandlungselement, eine Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung, die imstande sind, eine hocheffiziente fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht mit einem organischen fotoelektrischen Umwandlungselement zu realisieren.Ein erster organischer Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, ein zweiter organischer Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität und ein organischer Halbleiter, der ein Fulleren-Derivat enthält, werden gemischt, um eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht auszubilden. Die vorliegende Technologie kann für ein Festkörper-Bildgebungselement verwendet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Technologie bezieht sich auf ein Festkörper-Bildgebungselement, ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements, ein fotoelektrisches Umwandlungselement, eine Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung und bezieht sich insbesondere auf ein Festkörper-Bildgebungselement, ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements, ein fotoelektrisches Umwandlungselement, eine Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung, die imstande sind, eine fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht mit hoher Effizienz zu realisieren.
HINTERGRUNDTECHNIK
Erwartet wird ein vertikales spektrales Festkörper-Bildgebungselement, das als vertikales spektrales Festkörper-Bildgebungselement bezeichnet wird und eine hohe Farbreproduzierbarkeit bzw. -wiedergabe aufweisen soll.
Als dieses vertikale spektrale Festkörper-Bildgebungselement wurde kürzlich ein vertikales spektrales Festkörper-Bildgebungselement vorgeschlagen, das eine Mehrschichtstruktur aufweist, in der fotoelektrische Umwandlungsfilme gestapelt sind. Der fotoelektrische Umwandlungsfilm enthält ein organisches Material und ist in einen Film ausgebildet.
Beispielsweise ist ein Festkörper-Bildgebungselement offenbart, in welchem organische fotoelektrische Umwandlungsfilme, die jeweils blaues Licht, grünes Licht und rotes Licht absorbieren, in dieser Reihenfolge gestapelt sind. (siehe Patentdokument 1).
Darüber hinaus ist ein Festkörper-Bildgebungselement offenbart, in welchem organische fotoelektrische Umwandlungsfilme, die blaues Licht absorbieren, gestapelt sind (siehe Patentdokument 2).
ZITATLISTE
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-010076
Patentdokument 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2018-026559

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Jedoch kann keiner der oben beschriebenen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilme in den Patentdokumenten 1 und 2 eine ausstreichende blaue fotoelektrische Umwandlungseffizienz sicherstellen.
Die vorliegende Technologie wurde im Hinblick auf solch eine Situation entwickelt, um insbesondere einen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm zu realisieren, der imstande ist, blaues Licht selektiv mit hoher Effizienz fotoelektrisch umzuwandeln.
LÖSUNGEN FÜR DIE PROBLEME
Ein Festkörper-Bildgebungselement, ein fotoelektrisches Umwandlungselement, eine Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung eines ersten Aspekts der vorliegenden Technologie enthalten ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, worin eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
Im ersten Aspekt der vorliegenden Technologie ist ein organisches fotoelektrische Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, vorgesehen, ist eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet, enthält die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter, enthält der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität und enthält der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements eines zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie umfasst einen ersten Schritt zum Ausbilden einer erste Elektrode, einen zweiten Schritt zum Ausbilden einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht über der ersten Elektrode und einen dritten Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode über der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht, worin die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
Im zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie wird eine erste Elektrode durch einen ersten Schritt gebildet, wird eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht über der ersten Elektrode durch einen zweiten Schritt gebildet und wird eine zweite Elektrode über der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht durch einen dritten Schritt gebildet, enthält die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter, enthält der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität und enthält der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
2 ist eine Ansicht, die Konfigurationsbeispiele einer Ausführungsform eines Festkörper-Bildgebungselements in 1 veranschaulicht.
3 ist eine Ansicht, die die Konfigurationsbeispiele eines Festkörper-Bildgebungselements in 2 veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines organischen fotoelektrischen Umwandlungselements veranschaulicht, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines organischen fotoelektrischen Umwandlungselements veranschaulicht.
6 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Auswertungselements veranschaulicht.
7 ist eine Tabelle, die ein erstes Beispiel der Eigenschaften bzw. Charakteristiken einer organischen Materialschicht veranschaulicht, die von der Kombination und den Mischverhältnissen von Materialien eines ersten organischen Halbleiters, eines zweiten organischen Halbleiters und eines dritten organischen Halbleiters abhängen.
8 ist eine Tabelle, die ein zweites Beispiel der Charakteristiken einer organischen Materialschicht darstellt, die von der Kombination und den Mischverhältnissen von Materialien eines ersten organischen Halbleiters, eines zweiten organischen Halbleiters und eines dritten organischen Halbleiters abhängen.
9 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Festkörper-Bildgebungselements veranschaulicht, für das ein fotoelektrisches Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer elektrischen Einrichtung veranschaulicht, für die ein fotoelektrisches Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie veranschaulicht.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der funktionalen Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) veranschaulicht.
13 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
14 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel der Installationspositionen eines Teils zur Detektion von Informationen von außerhalb des Fahrzeugs und Bildgebungsteilen veranschaulicht.

MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
<Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, für die die vorliegende Technologie verwendet wird>
1 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, für die die vorliegende Technologie verwendet wird. Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 in 1 enthält ein Bildgebungsgebiet 2, in dem laminierte Festkörper-Bildgebungselemente 11 in Form eines zweidimensionalen Arrays angeordnet sind, und Ansteuerungsschaltungen (periphere Schaltungen) des Bildgebungsgebiets 2 wie etwa eine vertikale Ansteuerungsschaltung 3, eine Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4, eine horizontale Ansteuerungsschaltung 5, eine Ausgabeschaltung 6 und eine Steuerungsschaltung 7 zur Ansteuerung.
Man beachte, dass diese Schaltungen allgemein bekannte Schaltungen enthalten können oder eine andere Schaltungskonfiguration (einschließlich beispielsweise verschiedener Schaltungen, die in herkömmlichen Bildgebungsvorrichtungen ladungsgekoppelter Vorrichtungen (CCD) und Bildgebungsvorrichtungen aus komplementären Metall-Oxid-Halbleitern (CMOS) verwendet werden) genutzt werden kann.
Die Steuerungsschaltung 7 zur Ansteuerung erzeugt ein Taktsignal und ein Steuerungssignal auf der Basis des vertikalen Synchronisierungssignals, des horizontalen Synchronisierungssignals und des Haupttakts. Das Taktsignal und das Steuerungssignal dienen als Referenzen der Operationen bzw. des Betriebs der vertikalen Ansteuerungsschaltung 3, der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 und der horizontalen Ansteuerungsschaltung 5. Das erzeugte Taktsignal und erzeugte Steuerungssignal werden dann in die vertikale Ansteuerungsschaltung 3, die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 und die horizontale Ansteuerungsschaltung 5 eingespeist.
Die vertikale Ansteuerungsschaltung 3 enthält beispielsweise ein Schieberegister und scannt selektiv die Festkörper-Bildgebungselemente 11 in dem Bildgebungsgebiet 2 in Einheiten von Zeilen bzw. zeilenweise sequentiell in der vertikalen Richtung. Ein Pixelsignal (Bildsignal), das auf dem Strom (Signal) basiert, der gemäß der in jedem Festkörper-Bildgebungselement 11 empfangenen Lichtmenge erzeugt wird, wird über eine Signalleitung (Datenausgabeleitung) 8 und eine vertikale Signalübertragungsleitung (VSL) an die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 gesendet.
Die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 ist beispielsweise für jede Spalte der Festkörper-Bildgebungselemente 11 angeordnet und führt eine Signalverarbeitung wie etwa eine Rauschunterdrückung und Signalverstärkung an dem von jedem Bildgebungselement in den Festkörper-Bildgebungselementen 11 in Einheiten von Zeilen abgegebenen Bildsignal auf der Basis eines Signals von einem (in 1 nicht veranschaulichten und um das effektive Pixelgebiet herum ausgebildeten) Schwarz-Referenzpixel durch. In der Ausgangsstufe der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 ist ein (nicht veranschaulichter) horizontaler Auswahlschalter zwischen der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 und einer horizontalen Signalleitung 9 vorgesehen, sodass der horizontale Auswahlschalter mit der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 und der horizontalen Signalleitung 9 verbunden ist.
Die horizontale Ansteuerungsschaltung 5 enthält beispielsweise ein Schieberegister und gibt horizontale Scan-Impulse sequentiell ab, um Schaltungen in der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 sequentiell auszuwählen, sodass jede Schaltung in der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 ein Signal an die horizontale Signalleitung 9 abgibt.
Die Ausgabeschaltung 6 führt eine Signalverarbeitung an den von den Schaltungen in der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 sequentiell über die horizontale Signalleitung 9 bereitgestellten Signalen durch und gibt die verarbeiteten Signale ab.
<Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform eines Festkörper-Bildgebungselements in Fig. 1>
2 und 3 sind Ansichten, die Konfigurationsbeispiele einer Ausführungsform eines vertikalen spektralen Festkörper-Bildgebungselements 11 veranschaulichen, worin der für die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung in 1 verwendete organische fotoelektrische Umwandlungsfilm genutzt wird.
Die Konfigurationsbeispiele eines vertikalen spektralen Festkörper-Bildgebungselements, worin der organische fotoelektrische Umwandlungsfilm verwendet wird, sind beispielsweise zwei Konfigurationen, die ein ersten Festkörper-Bildgebungselement 11 und ein zweites Festkörper-Bildgebungselement 11 enthalten, die in dem linken Teil bzw. dem rechten Teil von 2 veranschaulicht sind. Die beiden Konfigurationen weisen eine Struktur auf, in der fotoelektrische Umwandlungselemente, die jeweils ein fotoelektrisches Umwandlungselement oder eine Fotodiode enthalten, in der Richtung von einer Lichtquelle im oberen Teil von 2 oder 3 zum unteren Teil der Zeichnung gestapelt sind.
Wie in dem unteren linken Teil von 2 und dem oberen linken Teil von 3 detaillierter veranschaulicht ist, ist das erste fotoelektrische Umwandlungselement 11 mit fotoelektrischen Umwandlungselementen 21 und 22 in dieser Reihenfolge von der obersten Schicht aus versehen. Das fotoelektrische Umwandlungselement 21 enthält einen organischen fotoelektrische Umwandlungsfilm, der Licht blauer (B) Farbe fotoelektrisch umwandelt, und das fotoelektrische Umwandlungselement 22 enthält einen organischen fotoelektrischen Film, der Licht grüner (G) Farbe fotoelektrisch umwandelt. Die fotoelektrischen Umwandlungselemente 21 und 22 und ein fotoelektrisches Umwandlungselement 31 unter den fotoelektrischen Umwandlungselementen 21 und 22 sind gestapelt. Das fotoelektrische Umwandlungselement 31 enthält eine Silizium-Fotodiode für rote (R) Farbe.
Mit solch einer Konfiguration wird, wie im unteren linken Teil von 3 veranschaulicht ist, Licht in den Wellenlängen blauer (B) Farbe und grüner (G) Farbe in der aufsteigenden Reihenfolge der Wellenlängenbänder durch die fotoelektrischen Umwandlungselemente 21 und 22 fotoelektrisch umgewandelt und wird dann Licht roter (R) Farbe durch das fotoelektrische Umwandlungselement 31 fotoelektrisch umgewandelt, um Licht roter Farbe, grüner Farbe und blauer Farbe (RGB) in der vertikalen Richtung zu zerlegen und fotoelektrisch umzuwandeln.
Wie in dem unteren rechten Teil von 2 und dem oberen rechten Teil von 3 veranschaulicht ist, enthält darüber hinaus das zweite Festkörper-Bildgebungselement 11 fotoelektrische Umwandlungselemente 21, 22 und 23, die in dieser Reihenfolge von der obersten Schicht aus gestapelt sind. Das fotoelektrische Umwandlungselement 21 enthält einen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm, der Licht blauer (B) Farbe fotoelektrisch umwandelt, das fotoelektrische Umwandlungselement 22 enthält einen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm, der Licht grüner (G) Farbe fotoelektrisch umwandelt, und das fotoelektrische Umwandlungselement 23 enthält einen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm, der Licht roter (R) Farbe fotoelektrisch umwandelt.
Mit solch einer Konfiguration wird, wie in dem unteren rechten Teil von 3 veranschaulicht ist, Licht in den Wellenlängenbändern blauer (B) Farbe, grüner (G) Farbe und roter (R) Farbe in der aufsteigenden Reihenfolge der Wellenlängenbänder durch die fotoelektrischen Umwandlungselemente 21, 22 und 23 fotoelektrisch umgewandelt, um Licht roter Farbe, grüner Farbe und blauer Farbe (RGB) in der vertikalen Richtung zu zerlegen und ein Pixelsignal zu erzeugen.
Wie durch die Wellenformen einer gestrichelten Linie in dem unteren linken Teil und dem unteren rechten Teil von 3 detaillierter angegeben ist, absorbiert das fotoelektrische Umwandlungselement 21 selektiv Licht, das eine Wellenlänge von annähernd 400 bis 500 nm hat und im Allgemeinen als blaues Licht klassifiziert wird, und erzeugt eine Ladung durch fotoelektrische Umwandlung.
Wie durch die Wellenformen einer abwechselnd lang kurz gestrichelten Linie in dem unteren linken Teil und dem unteren rechten Teil von 3 angegeben ist, absorbiert darüber hinaus das fotoelektrische Umwandlungselement 22 selektiv Licht, das eine Wellenlänge von annähernd 500 bis 600 nm hat und im Allgemeinen als grünes Licht klassifiziert wird, und erzeugt eine Ladung durch fotoelektrische Umwandlung.
Darüber hinaus absorbiert, wie durch die Wellenformen einer durchgezogenen Linie in dem unteren linken Teil und dem unteren rechten Teil von 3 angegeben ist, das fotoelektrische Umwandlungselement 23 oder das fotoelektrische Umwandlungselement 31 selektiv Licht, das eine Wellenlänge von annähernd 600 nm oder mehr hat und im Allgemeinen als rotes Licht klassifiziert wird, und erzeugt eine Ladung durch fotoelektrische Umwandlung.
Man beachte, dass in dem unteren Teil von 3 die horizontale Achse in den grafischen Darstellungen die Wellenlänge eines einfallenden Lichts darstellt und die vertikale Achse, die durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladungsmenge darstellt.
<Konfigurationsbeispiel eines fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt>
Als Nächstes wird mit Verweis auf 4 ein Konfigurationsbeispiel des fotoelektrischen Umwandlungselements 21 beschrieben, das einen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm enthält.
Das fotoelektrische Umwandlungselement 21 hat eine Konfiguration, in der eine erste Elektrode 41, eine Ladungsspeicherelektrode 42, eine Isolierschicht 43, eine Halbleiterschicht 44, eine Löcher blockierende Schicht 45, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 46, eine Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit und eine zweite Elektrode 48 wie in 4 veranschaulicht gestapelt sind. Man beachte, dass, obgleich nicht veranschaulicht, das fotoelektrische Umwandlungselement 21 auf einem Halbleitersubstrat gestapelt ist, das mit einem Verstärker mit Floating-Diffusionsgebiet (engl.: floating diffusion amplifier) zum Lesen von Signalen, einem Übertragungstransistor, einem Verstärkertransistor und einer Mehrschichtverdrahtung versehen ist, und das fotoelektrische Umwandlungselement 21 mit optischen Bauteilen wie etwa einer Schutzschicht, einer Planarisierungsschicht und einer On-Chip-Linse auf der Lichteinfallsseite versehen ist.
Die erste Elektrode 41 und die Ladungsspeicherelektrode 42 enthalten einen leitfähigen Film mit Lichtdurchlässigkeit wie etwa Indiumzinnoxid (ITO). Als ein in der ersten Elektrode 41 und der Ladungsspeicherelektrode 42 enthaltenes Material kann jedoch zusätzlich zu dem ITO ein Material auf Zinnoxid-(SnO₂-)Basis, dem ein Dotierstoff zugesetzt ist, oder ein Material auf Zinkoxidbasis, das ein Aluminiumzinkoxid (ZnO) enthält, dem ein Dotierstoff zugesetzt ist, verwendet werden. Beispiele des Materials auf Zinkoxidbasis umfassen Aluminiumzinkoxid (AZO), das mit Aluminium (Al) als Dotierstoff dotiert ist, Galliumzinkoxid (GZO), das mit Gallium (Ga) dotiert ist, und Indiumzinkoxid (IZO), das mit Indium (In) dotiert ist. Darüber hinaus können CuI, InSbO₄, ZnMgO, CuInO₂, MgIN₂O₄, CdO, ZnSnO₃ oder dergleichen verwendet werden. Die Isolierschicht 43 ist so ausgebildet, dass sie die Ladungsspeicherelektrode 42 bedeckt.
Die Halbleiterschicht 44 ist zwischen der Isolierschicht 43 und der Löcher blockierenden Schicht 45 vorgesehen und dafür konfiguriert, eine Signalladung (hier ein Elektron) zu speichern, das in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Elektron als Signalladung genutzt, und daher wird die Halbleiterschicht 44 vorzugsweise unter Verwendung eines Halbleitermaterials vom n-Typ ausgebildet. Es ist vorzuziehen, beispielsweise ein Material zu verwenden, in welchem das unterste Ende des Leitungsbands ein Energieniveau aufweist, das weniger tief als die Austrittsarbeit der Halbleiterschicht 44 ist. Beispiele solch eines Halbleitermaterials vom n-Typ umfassen Oxid-Halbleiter auf In-Ga-Zn-O-Basis (IGZOs), Oxid-Halbleiter auf Zn-Sn-O-Basis (ZTOs), Oxid-Halbleiter auf In-Ga-Zn-Sn-O-Basis (IGZTOs), Oxid-Halbleiter auf Ga-Sn-O-Basis (GTOs) und Oxid-Halbleiter auf In-Ga-O-Basis (IGOs). Es ist vorzuziehen, in der Halbleiterschicht 44 zumindest ein Oxid-Halbleitermaterial zu verwenden, das oben beschrieben wurde, und unter den oben beschriebenen Oxid-Halbleitermaterialien werden geeigneter Weise IGZOs verwendet. Die Halbleiterschicht 44 hat eine Dicke von beispielsweise 30 nm oder mehr und 200 nm oder weniger und vorzugsweise 60 nm oder mehr und 150 nm oder weniger. Als Folge davon, dass man die das oben beschriebene Material enthaltende Halbleiterschicht 44 unter der Löcher blockierenden Schicht 45 vorsieht, kann eine Ladungsrekombination zur Zeit einer Ladungsspeicherung verhindert werden, um die Übertragungseffizienz zu verbessern.
Die Löcher blockierende Schicht 45 ist zwischen der Halbleiterschicht 44 und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 vorgesehen und dafür konfiguriert, eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Signalladung (hier ein Elektron) zur Halbleiterschicht 44 zu übertragen und eine Lochinjektion von der Halbleiterschicht 44 in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 zu verhindern.
Die Löcher blockierende Schicht 45 enthält zum Beispiel eine Substanz (1) (4,6-bis(3,5-di(Pyridin-4-yl)Phenyl)-2-Methylpyrimidin (B4PyMPM)), das durch die folgende chemische Formel (1) repräsentiert wird.
[Chemische Formel 1]
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Elektron als Signalladung in der Löcher blockierenden Schicht 45 genutzt, und daher wird die Löcher blockierende Schicht 45 vorzugsweise unter Verwendung eines Halbleitermaterials vom n-Typ ausgebildet. Es ist vorzuziehen, beispielsweise ein Material zu verwenden, in welchem die Elektronenaffinität eine Energieniveau aufweist, das jenem beim unteren Ende des Leiters in der Halbleiterschicht 44 äquivalent oder weniger tief als dieses ist. Beispiele solch eines in der Löcher blockierenden Schicht 45 enthaltenen Halbleitermaterials vom n-Typ umfassen zusätzlich zu der Substanz (1) (B4PyMPM) Naphthalindiimid-Derivate, Triazin-Derivate und Fulleren-Derivate.
Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 enthält eine gemischte Schicht, die einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, und erzeugt entsprechend der Menge an blauem Licht ein Elektron und ein Loch (Ladungen) durch fotoelektrische Umwandlung.
Der erste organische Halbleiter ist ein Halbleiter, der blaues Licht absorbiert und ein Elektron und ein Loch (Ladungen) durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt, und ist beispielsweise eine Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), das durch die folgende chemische Formel (2) repräsentiert wird.
[Chemische Formel 2]
Der zweite organische Halbleiter ist ein Löcher transportierendes Material, das blaues Licht absorbiert und ein Loch transportiert, und weist Kristallinität auf. Der zweite organische Halbleiter ist beispielsweise eine durch die folgende chemische Formel (3) repräsentierte Substanz (3) (2,9-diphenyl-dinaphtho[2,3-b]naphtho[2',3' :4,5]thieno[2,3-d]thiophene: DNTT).
[Chemische Formel 3]
Der dritte organische Halbleiter ist ein Fulleren-Derivat und ist beispielsweise eine Substanz (4) (C60), das durch die folgende chemische Formel repräsentiert wird.
[Chemische Formel 4]
Die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit ist zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der zweiten Elektrode 48 vorgesehen und dafür konfiguriert, das intern elektrische Feld in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 zu ändern, um eine in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Signalladung sofort zur Halbleiterschicht 44 zu übertragen, sodass die Halbleiterschicht 44 die Signalladung speichert. Die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit weist Lichtdurchlässigkeit auf und hat vorzugsweise zum Beispiel eine Lichtabsorptionsrate von 10 % oder weniger in Bezug auf sichtbares Licht. Darüber hinaus wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit vorzugsweise unter Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Verbindung mit einer Elektronenaffinität gebildet, die größer als die Austrittsarbeit der Halbleiterschicht 44 ist. Beispiele solch eines Materials umfassen Tetracyanochinodimethan-Derivate, Hexaazatriphenylen-Derivate, Hexaazatrinaphthylen-Derivate, Phthalocyanin-Derivate und fluorierte Fullerene wie etwa C60F36 und C60F48. Alternativ dazu wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit vorzugsweise unter Verwendung einer anorganischen Verbindung mit einer größeren Austrittsarbeit als die Ladungsspeicherelektrode 42 gebildet. Beispiele solch eines Materials umfassen Übergangsmetalloxide wie etwa Molybdänoxid (MoO₃), Wolframoxid (WO₃) , Vanadiumoxid (V₂O₅) und Rheniumoxid (ReO₃) und Salze wie etwa Kupferiodid (CuI), Antimonchlorid (SbCl₅) , Eisenoxid (FeCl₃) und Natriumchlorid (NaCl).
Eine weitere Schicht kann zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der zweiten Elektrode 48 (zum Beispiel zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit) oder zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der Ladungsspeicherelektrode 42 vorgesehen werden. Konkret können zum Beispiel die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 und die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit mit einer dazwischen angeordneten Elektronen blockierenden Schicht gestapelt sein. Das Ionisierungspotential der Elektronen blockierenden Schicht hat vorzugsweise ein weniger tiefes Energieniveau als die Austrittsarbeit der Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit. Darüber hinaus wird vorzugsweise die Elektronen blockierende Schicht unter Verwendung beispielsweise eines organischen Materials mit einem Glasübergangspunkt höher als 100 °C gebildet.
Die zweite Elektrode 48 ist dafür konfiguriert, das durch fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Loch (h+) zu sammeln. Ähnlich der ersten Elektrode 41 und der Ladungsspeicherelektrode 42 enthält die zweite Elektrode einen leitfähigen Film mit Lichtdurchlässigkeit. In einer Bildgebungsvorrichtung, in der das fotoelektrische Umwandlungselement 21 als ein Pixel genutzt wird, kann die zweite Elektrode 48 für jedes Pixel getrennt sein oder kann als eine gemeinsame Elektrode für die Pixel ausgebildet sein. Die zweite Elektrode 48 weist eine Dicke von zum Beispiel 10 nm bis 200 nm auf.
In einem Konfigurationsbeispiel des fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt, der vorliegenden Ausführungsform kann die Einfallsrichtung des Lichts aufwärts oder abwärts sein. Genauer gesagt kann in 4 Licht von der Seite der zweiten Elektrode 48 oder der Seite der Ladungsspeicherelektrode 42 aus einfallen.
Die zweite Elektrode 48, die auf der Lichteinfallsseite gelegen ist, kann darüber hinaus beispielsweise von einer Vielzahl von Festkörper-Bildgebungselementen 11 gemeinsam genutzt werden. Das heißt, die zweite Elektrode 48 kann eine sogenannte durchgehende Elektrode (engl.: solid electrode) sein. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 kann von der Vielzahl von Festkörper-Bildgebungselementen 11 gemeinsam genutzt werden, das heißt, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 kann für die Vielzahl von Festkörper-Bildgebungselementen 11 ausgebildet werden oder eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 kann für jedes Festkörper-Bildgebungselement 11 vorgesehen werden.
Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 kann außerdem eine gestapelte Struktur aufweisen, die eine untere Halbleiterschicht und eine obere fotoelektrische Umwandlungsschicht umfasst. Mit der gestapelten Struktur kann eine Rekombination zur Zeit der Ladungsspeicherung durch die untere Halbleiterschicht verhindert werden, um die Übertragungseffizienz der in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 gespeicherten Ladung zur ersten Elektrode 41 zu erhöhen und eine Erzeugung von Dunkelstrom zu unterdrücken.
<Verfahren zum Herstellen eines fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt>
Als Nächstes wird mit Verweis auf das Flussdiagramm von 5 ein Verfahren zum Herstellen eines fotoelektrischen Umwandlungselements beschrieben, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt. Falls ein vertikales spektrales Festkörper-Bildgebungselement wie in 2 und 3 veranschaulicht hergestellt wird, wird gewöhnlich ein (nicht veranschaulichtes) Siliziumsubstrat verwendet. Kurz gesagt wird auf dem (nicht veranschaulichten) Siliziumsubstrat eine Schaltungsschicht ausgebildet, in der ein Verstärker mit Floating-Diffusionsgebiet, ein Übertragungstransistor, ein Verstärkertransistor und eine Mehrschichtverdrahtung ausgebildet werden, und werden auf der Schaltungsschicht fotoelektrische Umwandlungsfilme, die R-, G-bzw. B-Licht fotoelektrisch umwandeln, zusammen mit einer Ausleseschaltung ausgebildet. Die fotoelektrischen Umwandlungsfilme werden durch eine Zwischenschicht-Isolierfilm voneinander isoliert.
In einem Schritt S11 wird in einem Element, in dem eine auf einem (nicht veranschaulichten) Siliziumsubstrat vorgesehene Schaltungsschicht, eine R-Schicht und eine G-Schicht in dieser Reihenfolge gestapelt sind, eine ITO-Schicht mit einer vorbestimmten Dicke (zum Beispiel 100 nm) durch Sputtern auf einem Zwischenschicht-Isolierfilm auf der G-Schicht ausgebildet.
In einem Schritt S12 wird ein Fotoresist an einer vorbestimmten Position auf der ITO-Schicht ausgebildet. Danach wird eine Ätzung durchgeführt, um das Fotoresist zu entfernen, und somit werden die erste Elektrode 41 und die Ladungsspeicherelektrode 42, die in 4 veranschaulicht sind, strukturiert.
In einem Schritt S13 wird, nachdem die Isolierschicht 43 auf der Zwischenschicht-Isolierschicht, der ersten Elektrode 41 und der Ladungsspeicherelektrode 42 ausgebildet ist, die Isolierschicht 43 auf der ersten Elektrode 41 entfernt und wird die erste Elektrode 41 mit einer Öffnung versehen.
In einem Schritt S14 wird die Halbleiterschicht 44 mit einer vorbestimmten Dicke (zum Beispiel 100 nm) durch Sputtern auf der Isolierschicht 43 ausgebildet.
In einem Schritt S15 wird die Löcher blockierende Schicht 45 auf der Halbleiterschicht 44 mit einem Vakuum-Abscheidungsverfahren gebildet. Beispielsweise wird ein Substrat 55 auf einem Substrathalter in einer Vakuum-Abscheidungsvorrichtung in einem Zustand platziert, in dem der Druck auf 1 × 10^-5 Pa oder weniger reduziert ist, und während man das auf einer Temperatur von 0 °C eingestellte Substrat 55 rotieren lässt, wird das Substrat (1) (B4PyMPM) mit einer Temperatur von 0 °C in einen Film mit einer vorbestimmten Dicke auf der Halbleiterschicht 44 ausgebildet. Genauer gesagt wird die die Substanz (1) (B4PyMPM) enthaltende Löcher blockierende Schicht 45 in einem Zustand, in dem das Substrat 55 eine Temperatur von 0 °C hat, so ausgebildet, dass sie eine vorbestimmte Dicke von beispielsweise 5 nm aufweist.
In einem Schritt S16 wird die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 auf der Löcher blockierenden Schicht 45 mit einem Vakuum-Abscheidungsverfahren ausgebildet. Beispielsweise wird ein Substrat 55 auf einem Substrathalter in einer Vakuum-Abscheidungsvorrichtung in einem Zustand platziert, in dem der Druck auf 1 × 10^-5 Pa oder weniger reduziert ist, und, während man das auf eine Temperatur von 0 °C eingestellte Substrat 55 rotieren lässt, werden der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte Halbleiter jeweils mit einer vorbestimmten Filmausbildungsrate gemischt, um auf der Löcher blockierenden Schicht 45 die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 mit einer vorbestimmten Dicke (zum Beispiel 200 nm) auszubilden.
In einem Schritt S17 wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 mit einem Vakuum-Abscheidungsverfahren gebildet. Beispielsweise wird ein Substrat 55 auf einem Substrathalter in einer Vakuum-Abscheidungsvorrichtung in einem Zustand platziert, in dem der Druck auf 1 × 10^-5 Pa oder weniger reduziert ist, und, während man das auf eine Temperatur von 0 °C eingestellte Substrat 55 rotieren lässt, wird eine Substanz (5) (1,4,5,8,9,12-Hexaazatriphenylen-2,3,6,7,10,11-Hexacarbonitril), das durch die folgende chemische Formel (5) präsentiert wird, mit einer Temperatur von 0 °C in einen Film mit einer vorbestimmten Dicke auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 ausgebildet. Genauer gesagt wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit in einem Zustand, in dem das Substrat eine Temperatur von 0 °C hat, so ausgebildet, dass sie eine vorbestimmte Dicke von zum Beispiel 10 nm aufweist.
[Chemische Formel 5]
In Schritt S18 wird ITO in einen Film mit einer vorbestimmten Dicke (zum Beispiel 50 nm) als die zweite Elektrode 48 ausgebildet.
In der obigen Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen eines fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt, wurde der Fall der Konfiguration beschrieben, bei der Licht von der Seite der zweiten Elektrode 48 aus einfällt; aber diese Konfiguration kann vertikal umgedreht werden. Konkret kann die Konfiguration eine Konfiguration sein, bei der die zweite Elektrode 48 auf der Seite des Substrats 55 liegt und Licht von der Seite der Ladungsspeicherelektrode 42 aus einfällt.
Durch die oben beschriebene Prozessierung werden der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter gemischt, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 auszubilden, in der die Absorption von Licht anderer Farben als Blau reduziert ist, um die Ladungsmenge zu reduzieren, die durch fotoelektrische Umwandlung von anderem Licht als blauem Licht erzeugt wird, und die Absorption von blauem Licht gesteigert ist, um die durch Absorption von blauem Licht mittels fotoelektrischer Umwandlung erzeugte Ladungsmenge zu erhöhen.
Die Charakteristik der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 hängt von der Kombination und den Mischverhältnissen der Materialien des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters ab, die enthalten sind. Daher ist es wünschenswert, einen Film mit einer Kombination und Mischverhältnissen der Materialen des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters so auszubilden, dass die Absorption von anderem Licht als blauem Licht unterdrückt wird, während blaues Licht weiter einfach absorbiert wird, um die fotoelektrische Umwandlungseffizienz von blauem Licht in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 zu steigern.
(Erfassung eines blauen Signals durch das fotoelektrische Umwandlungselement 21)
Unter dem auf das erste Festkörper-Bildgebungselement 11 oder das zweite Festkörper-Bildgebungselement 11 einfallenden Licht wird zunächst blaues Licht durch das fotoelektrische Umwandlungselement 21 selektiv detektiert (absorbiert) und fotoelektrisch umgewandelt.
Die Seite der Ladungsspeicherelektrode 42 wird positiv vorgespannt, und die Seite der zweiten Elektrode 48 wird negativ vorgespannt, um das in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Elektron in der Halbleiterschicht 44 zu speichern und das in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Loch zur zweiten Elektrode 48 zu übertragen. Bei der Speicherung des Elektrons in der Halbleiterschicht 44 ist das Potential der ersten Elektrode 41 in Bezug auf das Potential der Ladungsspeicherelektrode 42 negativ eingestellt, um eine Potentialbarriere auszubilden, sodass Elektronen nicht fließen.
Nach einer Speicherung des Elektrons in der Halbleiterschicht 44 für eine gewisse Zeitspanne wird das Potential der ersten Elektrode 41 in Bezug auf das Potential der Ladungsspeicherelektrode 42 positiv eingestellt, um das Elektron zur Seite der ersten Elektrode 41 zu übertragen. Das zur ersten Elektrode übertragene Elektron wird einer Spannungsumwandlung unterworfen und als Pixelsignal durch beispielsweise einen Kondensatorteil eines Verstärkers mit Floating-Diffusionsgebiet, mit dem Ende der ersten Elektrode 41 verbunden ist, verarbeitet.
<Erstes Beispiel von Charakteristiken eines organischen Materials, die von einer Kombination und Mischverhältnissen von Materialeien eines ersten organischen Halbleiters, eines zweiten organischen Halbleiters und eines dritten organischen Halbleiters abhängen>
Als Nächstes wird mit Verweis auf 7 ein erstes Beispiel der Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 beschrieben, die von der Kombination und den Mischverhältnissen der Materialien des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters abhängen.
Eine hier ausgewertete Testzelle ist ein Ausbildungselement für eine einfache Auswertung. Konkret hat das Auswertungselement eine Elementstruktur, wie mittels eines Auswertungselements 50 in 6 veranschaulicht, und weist eine Konfiguration auf, in der ein Quarz-Substrat als Substrat 55 verwendet wird und auf dem Quarz-Substrat ITO 54 als zweite Elektrode, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 53, eine Löcher blockierende Schicht 52, die die Substanz (1) B4PyMPM enthält, und eine erste Elektrode 51, die Al enthält, in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Die zweite Elektrode (ITO) 54, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 53, die Löcher blockierende Schicht 52 und die erste Elektrode 51 entsprechen hier der zweiten Elektrode 48, der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46, der Löcher blockierenden Schicht 45 bzw. der ersten Elektrode 41 in 4. Das heißt, das Auswertungselement 50 hat mit Ausnahme der Ladungsspeicherelektrode 42, der Isolierschicht 43, der Halbleiterschicht 44 und der Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit eine Elementstruktur, die gegenüber dem in 4 veranschaulichten fotoelektrischen Umwandlungselement 21 vertikal umgedreht ist.
Darüber hinaus wird hier ein Vergleich der Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 in Fällen beschrieben, in denen der erste organische Halbleiter, die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5) ) ist, die durch die chemische Formel (2) repräsentiert wird, der zweite organische Halbleiter die durch die chemische Formel (3) repräsentierte Substanz (3) (DNTT) oder eine durch die folgende chemische Formel (6) repräsentierte Substanz (6) (BTBT) ist, der dritte organische Halbleiter die durch die chemische Formel (4) repräsentierte Substanz (4) (C60) ist und die Filmausbildungsrate jedes organischen Halbleiters eingestellt wird, um das Mischverhältnis zu ändern.
[Chemische Formel 6]
Darüber hinaus zeigt 7 die Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 in Beispielen 1 bis 7 für einen Vergleich in der Reihenfolge von oben.
Man beachte, dass die Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 für Fälle dargestellt sind, in denen, wie in 6 veranschaulicht ist, blaues Licht (Licht mit einer Wellenläge von 450 nm) von einem im unteren Teil der Zeichnung vorgesehenen lichtemittierenden Teil 61 emittiert wird und keine Elektrode 51 vorgesehen ist.
Wenn der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter, die von der linken Seite von 7 aus dargestellt sind, durch a, b bzw. c, repräsentiert werden, ist außerdem das Mischverhältnis jedes organischen Halbleiters, a : b : c, für jedes Beispiel dargestellt. Darüber hinaus sind auf der rechten Seite des Mischverhältnisses der Absorptionskoeffizient von Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm (blaues Licht) (α 450 nm (cm^-1)) und der Absorptionskoeffizient von Licht mit einer Wellenlänge von 560 nm (grünes Licht) (α 560 nm (cm^-1)) von links dargestellt und ist auf der rechten Seite der Absorptionskoeffizienten das Koeffizientenverhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)) zum Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)) (α 450 nm/α 560 nm) dargestellt. Auf der rechten Seite des Koeffizientenverhältnisses (α 450 nm/α 560 nm) sind darüber hinaus von links die relativen Werte des Dunkelstroms (Jdk), der externen Quanteneffizienz (EQE) und der Ansprechzeit in jedem Beispiel in Bezug auf jene in Beispiel 1 dargestellt und sind darüber hinaus die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, dargestellt.
Hier wird in dem lichtemittierenden Teil 61 die Wellenlänge von Licht, das von einer blauen LED-Lichtquelle zum fotoelektrischen Umwandlungselement 21 emittiert wird, über einen Bandpassfilter auf 450 nm eingestellt und wird die Lichtmenge auf 1,62 µW/cm² eingestellt. Die Strom-Spannung-Kurve wird gemessen, indem die zwischen den Elektroden des fotoelektrischen Umwandlungselements angelegte Vorspannung unter Verwendung einer Halbleiter-Parameter-Analyseeinrichtung gesteuert und man die an die untere Elektrode (zweite Elektrode 54) angelegte Spannung in Bezug auf die Spannung der oberen Elektrode (erste Elektrode 51) in 6 durchlaufen lässt. Darüber hinaus werden der Dunkelstromwert (Jdk) und der Lichtstromwert in einem Zustand gemessen, in dem eine Spannung von -2, 6 V an die untere Elektrode (zweite Elektrode 54) in Bezug auf die Spannung der oberen Elektrode (erste Elektrode 51) angelegt wird, wird der Dunkelstromwert vom Lichtstromwert subtrahiert und wird aus dem resultierenden Wert die externe Quanteneffizienz EQE berechnet.
Darüber hinaus wird die zwischen den Elektroden des fotoelektrischen Umwandlungselements 21 angelegte Vorspannung gesteuert, wird das fotoelektrische Umwandlungselement 21 mit einem Lichtimpuls mit einem Rechteck mit einer Wellenlänge von 450 nm und einer Lichtmenge von 1,62 µW/cm² in einem Zustand bestrahlt, in dem eine Spannung von -2,6 V an die untere Elektrode (zweite Elektrode 54) in Bezug auf die obere Elektrode (erste Elektrode 51) angelegt ist, wird unter Verwendung eines Oszilloskops die Dämpfungswellenform des Stroms beobachtet und wird die Zeit, während der sich der Strom zur Zeit einer Bestrahlung mit dem Lichtimpuls unmittelbar nach der Bestrahlung mit dem Lichtimpuls auf 3 % abschwächt, als die Ansprechzeit als Index der Ansprechzeit betrachtet.
(Beispiel 1)
Wie in der obersten Zeile unter der Kopfzeile von 7 dargestellt ist, ist Beispiel 1 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die oberste Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1) ) , den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall vom Beispiel 1 in der obersten Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 4 : 4 : 2 (= 0,50 Å/s : 0,50 Å/s : 0,25 Å/s).
Zu dieser Zeit beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 9,5E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 4,2E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/ α 560 nm) 23.
Man beachte, dass Beispiel 1 als Referenz dient und daher der Dunkelstrom, die EQE und die Ansprechzeit alle 1,00 sind.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, in dem die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 1 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik.
(Beispiel 2)
Wie in der zweiten Zeile unter der Kopfzeile von Beispiel 7 dargestellt ist, ist Beispiel 2 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die zweite Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,30 Å/s bzw. 0,20 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall des Beispiels 2 in der zweiten Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters dem Verhältnis der Filmausbildungsrate a : b : c und ist daher 5 : 3 : 2 (= 0,50 Å/s : 0,30 Å/s : 0,20 Ä/s).
Ferner beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 9,9E+4, beträgt der Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)) 4,2E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 24.
Darüber hinaus beträgt der Dunkelstrom in Bezug auf jenen in Beispiel 1 0,92, beträgt die EQE 0,99 in Bezug auf jene in Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 1,10 in Bezug auf jene in Beispiel 1.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Beispiel 2 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 5 : 3 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt Werte nahe jenen in Beispiel 1, wie etwa einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik. Daher kann man in Beispiel 2 davon ausgehen, dass es keine Charakteristik gibt, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 ist.
(Beispiel 3)
Wie in der dritten Zeile unter der Kopfzeile von 7 dargestellt ist, ist Beispiel 3 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die dritte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^- ¹) ), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,30 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,20 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall von Beispiel 3 in der dritten Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 3 : 5 : 2 (= 0,30 Å/s : 0,50 Å/s : 0,20 Å/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 9,2E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1) ) 4,1E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 22.
Darüber hinaus beträgt der Dunkelstrom 1,12 in Bezug auf jenen in Beispiel 1, beträgt die EQE 1,02 in Bezug auf jene in Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 0,95 in Bezug auf jene in Beispiel 1.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 3 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 3 : 5 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt Werte nahe jenen in Beispiel 1, wie etwa einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik. Daher kann man in Beispiel 3 davon ausgehen, dass es keine Charakteristik gibt, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind.
(Beispiel 4)
Wie in der vierten Zeile unter der Kopfzeile von 7 dargestellt ist, ist Beispiel 4 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die vierte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,35 Å/s, 0,35 Å/s bzw. 0,3 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall von Beispiel 4 in der vierten Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 3,5 : 5,5 : 3 (= 0,35 Å/s : 0,35 Å/s : 0,30 Å/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 9,2E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1) ) 6,1E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 15.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 1,64 in Bezug auf jenen in Beispiel 1, beträgt die EQE 1,08 in Bezug auf jene in Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 0,98 in Bezug auf jene in Beispiel 1.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 4 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 3,5 : 3,5 : 3 enthält, und das Ergebnis zeigt Werte nahe jenen in Beispiel 1, wie etwa einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik. Daher kann man in Beispiel 4 davon ausgehen, dass es keine Charakteristik gibt, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind.
(Beispiel 5)
Wie in der fünften Zeile unter der Kopfzeile von 7 dargestellt ist, ist Beispiel 5 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die fünfte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,00 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,50 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Man beachte, dass sich der Fall, in dem die Filmausbildungsrate 0,00 Å/s beträgt, nicht auf einen Zustand bezieht, in dem kein Film ausgebildet ist, sondern sich auf einen Zustand bezieht, in dem ein Film mit einer geringen Filmausbildungsrate, die extrem nahe bei 0,00 Å/s liegt, gebildet wird. Daher wird die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Prinzip als eine Mischung des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiter und des dritten Halbleiter beschrieben. Der Fall, in dem die Filmausbildungsrate nahe 0.00 Å/s liegt, ist jedoch im Wesentlichen ähnlich einem Zustand, in dem kein Film ausgebildet ist.
Das heißt in Beispiel 5 enthält die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Wesentlichen keine Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)) als den ersten organischen Halbleiter.
Im Fall von Beispiel 5 in der fünften Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 0 : 5 : 5 (= 0.00 Å/s : 0,50 Å/s : 0,50 Å/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 5,6E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1) ) 1,9E+4 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 3.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 0,98 in Bezug auf jenen in Beispiel 1, beträgt die EQE 0,65 in Bezug auf jene in Beispiel 1, beträgt die Ansprechzeit 1,04 in Bezug auf jene in Beispiel 1 und sind die signifikant schlechteren Charakteristiken als jene in Beispiel 1 das Koeffizientenverhältnis als spektrale Charakteristik und die EQE.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Beispiel 5 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 0 : 5 : 5 enthält, und die Ergebnisse zeigen einen niedrigen Absorptionskoeffizienten von blauem Licht (α 450 nm (cm^-1)) und ein kleines Koeffizientenverhältnis, da die Blau-Selektivität als die Charakteristik der Substanz (2) aufgrund der Tatsache niedrig ist, dass im Wesentlichen keine Substanz (2) enthalten ist. Darüber hinaus sind die Dunkelstromcharakteristik und die Ansprechcharakteristik im Wesentlichen die gleichen wie jene in Beispiel 1, ist aber die EQE-Charakteristik schlechter, da die Absorption von blauem Licht schlechter ist.
(Beispiel 6)
Wie in der sechsten Zeile unter der Kopfzeile von 7 dargestellt ist, ist Beispiel 6 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die sechste Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,00 Å/s bzw. 0,50 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Das heißt, in Beispiel 6 enthält die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Wesentlichen keine Substanz (3) (DNTT) als den zweiten organischen Halbleiter.
Im Fall des Beispiels 6 in der sechsten Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten Halbleiters : des dritten Halbleiters dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 5 : 0 : 5 (= 0,50 Ä/s : 0,00 Ä/s : 0,50 Å/s).
Darüber beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)), 8,3E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)), 1,4E+4 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 6.
Darüber hinaus beträgt der Dunkelstrom 1,10 in Bezug auf jenem in Beispiel 1, beträgt die EQE 0,98 in Bezug auf jene in Beispiel 1, beträgt die Ansprechzeit 14,5 in Bezug auf jene in Beispiel 1 und sind die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, das Koeffizientenverhältnis als spektrale Charakteristik und die Ansprechzeit.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 6 verwendet wird, wird unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht erhalten, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 5 : 0 : 5 enthält, und die Ergebnisse zeigen einen hohen Absorptionskoeffizienten von grünem Licht (α 560 nm (cm^-1) ) und ein kleines Koeffizientenverhältnis. Darüber hinaus sind die Dunkelstromcharakteristik und die EQE-Charakteristik im Wesentlichen die gleichen wie jene in Beispiel 1, ist aber die Ansprechcharakteristik schlechter, da im Wesentlichen keine Substanz (3) (DNTT) als Löcher transportierendes Material enthalten ist.
(Beispiel 7)
Wie in der siebten Zeile unter der Kopfzeile von 7 dargestellt ist, ist Beispiel 7 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die siebte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,00 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Das heißt, in Beispiel 7 enthält die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Wesentlichen keine Substanz (4) (C60) als den dritten organischen Halbleiter.
Im Fall von Beispiel 7 in der siebten Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten Halbleiters dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 5 : 5 : 0 (= 0,50 Ä/s : 0,50 Å/s : 0, 00 Å/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 1,3E+5, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 1,5E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 87.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 23,0 in Bezug auf jenen in Beispiel 1, beträgt die EQE 0,45 in Bezug auf jene in Beispiel 1, ist die Ansprechzeit nicht messbar (n/a), da der Dunkelstrom zu groß ist, und sind die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, der spektrale Dunkelstrom, EQE und die Ansprechzeit.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 7 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 0 : 5 : 5 enthält, und das Ergebnis zeigt einen hohen Absorptionskoeffizienten für blaues Licht (α 450 nm (cm^-1))und ein großes Koeffizientenverhältnis. Jedoch sind die Dunkelstromcharakteristik, die EQE-Charakteristik und die Ansprechcharakteristik alle schlecht. Es kann davon ausgegangen werden, dass der Grund dafür die Tatsache ist, dass im Wesentlichen keine Substanz (4), C60, die ein Elektronen transportierendes Material sein soll, enthalten war, keine Donator/Akzeptor-Grenzfläche in der organischen Materialschicht (fotoelektrischen Umwandlungsschicht) 53 ausgebildet wurde und infolgedessen eine Exzitonen-Dissoziation selten auftrat.
(Beispiel 8)
Wie in der achten Zeile unter der Kopfzeile von 7 dargestellt ist, ist Beispiel 8 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (6) (BTBT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die achte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm¹)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,5 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Das heißt, in Beispiel 8 ist der zweite organische Halbleiter die Substanz (6) (BTBT).
Im Fall des Beispiels 8 in der achten Zeile unter der Kopfzeile von 7 entspricht das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 4 : 4 : 2 (= 0,50 Å/s : 0,50 Å/s : 0,25 Å/s) .
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 3,8E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1) ) 4,2E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 9.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 1,00 in Bezug auf jenen in Beispiel 1, beträgt die EQE 0,63 in Bezug auf jene in Beispiel 1, beträgt die Ansprechzeit 1,00 in Bezug auf jene in Beispiel 1 und sind die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 1 sind, das Koeffizientenverhältnis als eine spektrale Charakteristik und die EQE.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 8 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (2) (SG5), die Substanz (6) (BTBT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt einen niedrigen Absorptionskoeffizienten von blauem Licht (α 450 nm (cm^-1)), eine schlechte Selektivität für blaues Licht und ein kleines Koeffizientenverhältnis. Darüber hinaus sind die Dunkelstromcharakteristik und die EQE-Charakteristik schlecht. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund darin besteht, dass die Absorptionsrate von blauem Licht niedrig ist.
Nach einem Vergleich unter den in 7 oben veranschaulichten Beispielen 1 bis 8 kann davon ausgegangen werden, dass das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die in den Beispielen 1 bis 4 ausgebildete fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 enthält, blaues Licht selektiv mit hoher Effizienz fotoelektrisch umwandeln kann.
Das heißt, man kann davon ausgehen, dass erwünschte Charakteristiken in einem Fall erhalten werden können, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), die Substanz (3) (DNTT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so ausgebildet ist, dass sie ein Verhältnis von jedem organischen Halbleiter, a : b : c, so aufweist, dass der Anteil der Substanz (4) (C60) am Ganzen etwa 20 % bis 30 % beträgt, die verbleibenden 70 % bis 80 % von der Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)) und der Substanz (3) (DNTT) eingenommen werden und die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)) und die Substanz (3) (DNTT) bei einem Verhältnis von annähernd 3 : 5 bis annähernd 5 : 3 gemischt sind.
<Zweites Beispiel von Charakteristiken einer organischen Materialschicht, die von einer Kombination und Mischungsverhältnissen von Materialien eines ersten organischen Halbleiters, eines zweiten organischen Halbleiters und eines dritten organischen Halbleiters abhängen>
Als Nächstes wird mit Verweis auf 8 ein zweites Beispiel der Charakteristiken einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 beschrieben, die von der Kombination und den Mischverhältnissen der Materialien des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters abhängen.
Ein Vergleich der Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 wurde oben in Fällen beschrieben, in denen der erste organische Halbleiter die durch die chemische Formel (2) repräsentierte Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)) ist, der zweite organische Halbleiter die durch die chemische Formel (3) repräsentierte Substanz (3) (DNTT) oder die durch die chemische Formel (6) repräsentierte Substanz (6) (BTBT) ist, der dritte organische Halbleiter die durch die chemische Formel (4) repräsentierte Substanz (4) (C60) ist und die Filmausbildungsrate jedes organischen Halbleiters eingestellt wurde, um das Mischverhältnis zu ändern.
Der erste organische Halbleiter kann jedoch eine andere Substanz als die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)) sein, solange die Substanz ein Halbleiter ist, der blaues Licht absorbiert und ein Elektron (Ladung) durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt. Darüber hinaus kann der zweite organische Halbleiter eine andere Substanz als die Substanz (3) (DNTT) und die Substanz (6) (BTBT) sein, solange die Substanz ein Löcher transportierendes Material ist, das blaues Licht absorbiert und Kristallinität aufweist.
Daher kann der erste organische Halbleiter beispielsweise eine durch die chemische Formel (7) repräsentierte Substanz (7) (3-(2-Benzothiazolyl)-7-(diethylamino)kumarin (Kumarin 6)) als ein Halbleiter sein, der blaues Licht absorbiert und ein Elektron (Ladung) durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt.
[Chem. 7]
Darüber hinaus kann der zweite organische Halbleiter beispielsweise eine durch die folgende chemische Formel (8) repräsentierte Substanz (8) (2,9-bis([1,1'-Biphenyl]-benzo [ 1'' , 2 '' : 4, 5; 4'' , 5'' : 4' , 5' ] dithieno [ 3, 2-b : 3' , 2' - b']bis[1]benzothiophen (DBP-BTBDT))) als ein Löcher transportierendes Material sein, das blaues Licht absorbiert und Kristallinität aufweist.
[Chem. 8]
Daher wird hier ein Vergleich der Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 in Fällen beschrieben, in denen der erste organische Halbleiter die durch die chemische Formel (7) repräsentierte Substanz (7) (Kumarin 6) ist, der zweite organische Halbleiter die durch die chemische Formel (8) repräsentierte Substanz (8) (DBP-BTBDT) oder die durch die chemische Formel (6) repräsentierte Substanz (6) (BTBT) ist, der dritte organische Halbleiter die durch die chemische Formel (4) repräsentierte Substanz (4) (C60) ist und die Filmausbildungsrate jedes organischen Halbleiters eingestellt wird, um das Mischverhältnis zu ändern.
(Beispiel 11)
Wie in der obersten Zeile unter der Kopfzeile von 8 dargestellt, ist Beispiel 11 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die oberste Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall von Beispiel 11 in der obersten Zeile unter der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 4 : 4 : 2 (= 0,50 Å/s : 0,50 Å/s : 0,25 Å/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 1,9E+5, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 6,2E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 31.
Man beachte, dass Beispiel 11 als Referenz dient und daher der Dunkelstrom, die EQE und die Ansprechzeit alle 1,00 sind.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 11 verwendet wird, wird unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht erhalten, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik.
(Beispiel 12)
Wie in der zweiten Zeile unter der Kopfzeile von 8 dargestellt ist, ist Beispiel 12 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die zweite Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 11 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,30 Å/s bzw. 0,20 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall der zweiten Zeile unter der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 5 : 3 : 2 (= 0,50 Å/s : 0,30 Å/s : 0,20 Ä/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 2,1E+5, beträgt der Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)) 5,4E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 39.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 0,91 in Bezug auf jenen in Beispiel 11, beträgt die EQE 0,97 in Bezug auf jene in Beispiel 11 und beträgt die Ansprechzeit 1,21 in Bezug auf jene in Beispiel 11.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 12 verwendet wird, wird unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht erhalten, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 5 : 3 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt Werte nahe jenen in Beispiel 11, wie etwa einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik. Daher kann in Beispiel 12 davon ausgegangen werden, dass es keine Charakteristik gibt, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 ist.
(Beispiel 13)
Wie in der dritten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 dargestellt ist, ist Beispiel 13 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die dritte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 11 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,30 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,20 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall der dritten Zeile unter der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 3 : 5 : 2 (= 0,30 Ä/s : 0,50 Ä/s : 0,20 Ä/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 1,8E+5, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 6,5E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 28.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 1,24 in Bezug auf jenen im Beispiel 11, beträgt die EQE 1,08 in Bezug auf jene im Beispiel 11 und beträgt die Ansprechzeit 0,93 in Bezug auf jene im Beispiel 11.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Beispiel 13 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 3 : 5 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt Werte nahe jenen in Beispiel 11, wie etwa einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik. Daher kann man in Beispiel 13 davon ausgehen, dass es keine Charakteristik gibt, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 ist.
(Beispiel 14)
Wie in der vierten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 dargestellt ist, ist Beispiel 14 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die vierte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 11 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,35 Å/s, 0,30 Å/s bzw. 0,30 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Im Fall der vierten Zeile unter der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 3,5 : 3,5 : 3 (= 0,35 Å/s : 0,35 Å/s : 0,30 Å/s) .
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 1,8E+5, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 8,1E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 22.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 1,73 in Bezug auf jenen im Beispiel 11, beträgt die EQE 1,08 in Bezug auf jene in Beispiel 11 und beträgt die Ansprechzeit 0,97 in Bezug auf jene in Beispiel 11.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 14 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 3,5 : 3,5 : 3 enthält, und das Ergebnis zeigt Werte nahe jenen in Beispiel 11, wie etwa einen verhältnismäßig hohen Absorptionskoeffizienten bei 450 nm im Bereich blauen Lichts, einen verhältnismäßig niedrigen Absorptionskoeffizienten bei 560 nm im Bereich grünen Lichts, eine gute Dunkelstromcharakteristik, eine gute EQE-Charakteristik und eine gute Ansprechcharakteristik. Daher kann man in Beispiel 14 davon ausgehen, dass es keine Charakteristik gibt, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 ist.
(Beispiel 15)
Wie in der fünften Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 dargestellt ist, ist Beispiel 15 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die fünfte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,00 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,50 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Das heißt, in Beispiel 15 enthält die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Wesentlichen keine Substanz (7) (Kumarin 6) als den ersten organischen Halbleiter.
Im Fall der fünften Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 0 : 5 : 5 (= 0,00 Ä/s : 0,50 Ä/s : 0,50 Ä/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 5,9E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 1,7E+4 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 3.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 1,02 in Bezug auf jenen in Beispiel 11, beträgt die EQE 0,70 in Bezug auf jene in Beispiel 11, beträgt die Ansprechzeit 1,01 in Bezug auf jene in Beispiel 11 und sind die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, das Koeffizientenverhältnis als spektrale Charakteristik und die EQE.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 15 verwendet wird, wird unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht erhalten, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 0 : 5 : 5 enthält, und das Ergebnis zeigt einen niedrigen Absorptionskoeffizienten von blauem Licht (α 450 nm (cm^-1))und ein kleines Koeffizientenverhältnis, da die Blau-Selektivität als die Charakteristik der Substanz (7) aufgrund der Tatsache gering ist, dass im Wesentlichen keine Substanz (7) enthalten ist. Darüber hinaus sind die Dunkelstromcharakteristik und die Ansprechcharakteristik im Wesentlichen die gleichen wie jene im Beispiel 11, ist aber die EQE-Charakteristik schlechter, da die Absorption von blauem Licht schlechter ist.
(Beispiel 16)
Wie in der sechsten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 dargestellt ist, ist Beispiel 16 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die sechste Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 1 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,00 Å/s bzw. 0,50 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Das heißt, in Beispiel 16 enthält die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 keine Substanz (8) (DBP-BTBDT) als den zweiten organischen Halbleiter.
Im Fall der sechsten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 5 : 0 : 5 (= 0,50 Å/s : 0,00 Å/s : 0,50 Å/s) .
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 1,8E+5, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 2,2E+4 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 8.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 1,32 in Bezug auf jenen in Beispiel 11, beträgt die EQE 0,43 in Bezug auf jene in Beispiel 11, beträgt die Ansprechzeit 12,5 in Bezug auf jene in Beispiel 11 und sind die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, das Koeffizientenverhältnis als eine spektrale Charakteristik und die Ansprechzeit.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Beispiel 16 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 5 : 0 : 5 enthält, und das Ergebnis zeigt einen hohen Absorptionskoeffizienten von grünem Licht (α 560 nm (cm^-1)) und ein kleines Koeffizientenverhältnis. Darüber hinaus sind die Dunkelstromcharakteristik und die EQE-Charakteristik im Wesentlichen die gleichen wie jene in Beispiel 11, ist aber die Ansprechcharakteristik schlechter, da im Wesentlichen keine Substanz (8) (DBP-BTBDT) als Löcher transportierendes Material enthalten ist.
(Beispiel 17)
Wie in der siebten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 dargestellt ist, ist Beispiel 17 ein Fall, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die siebte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 11 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,00 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Das heißt, in Beispiel 17 enthält die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Wesentlichen keine Substanz (4) (C60) als den dritten organischen Halbleiter.
Im Fall der siebten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des dritten organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 5 : 5 : 0 (= 0,50 Å/s : 0,50 Å/s : 0,00 Ä/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 2,3E+5, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 1,9E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 121.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 53,1 in Bezug auf jenen in Beispiel 11, beträgt die EQE 0,12 in Bezug auf jene in Beispiel 11, ist die Ansprechzeit nicht messbar (n/a), da der Dunkelstrom zu groß ist, und sind die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, der spektrale Dunkelstrom, die EQE und die Ansprechzeit.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 17 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 5 : 5 : 0 enthält, und das Ergebnis zeigt einen hohen Absorptionskoeffizienten von blauem Licht (α 450 nm (cm^-1)) und ein großes Koeffizientenverhältnis. Jedoch sind die Dunkelstromcharakteristik, die EQE-Charakteristik und die Ansprechsprechcharakteristik alle schlecht. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund darin besteht, dass aufgrund der Tatsache, dass im Wesentlichen keine Substanz (4), C60, das ein Elektronen transportierendes Material sein soll, enthalten war, keine Donator/Akzeptor-Grenzfläche in der organischen Materialschicht (fotoelektrischen Umwandlungsschicht) 53 ausgebildet wurde und infolgedessen eine Exzitonen-Dissoziation selten auftrat.
(Beispiel 18)
Wie in der achten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 dargestellt ist, ist Beispiel 18 ein Fall, in dem dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind, und die achte Zeile zeigt den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm^-1)), den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm^-1)), das Verhältnis des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte des Dunkelstroms, der EQE und der Ansprechzeit in Bezug auf jene in Beispiel 11 und die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, falls der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter bei Filmausbildungsraten von 0,50 Ä/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so auszubilden, dass sie eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 200 nm) aufweist.
Das heißt, in Beispiel 18 ist der zweite organische Halbleiter die Substanz (6) (BTBT).
Im Fall der achten Zeile unterhalb der Kopfzeile von 8 entspricht das Verhältnis a : b : c, das heißt das Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters : des zweiten organischen Halbleiters : des organischen Halbleiters, dem Verhältnis der Filmausbildungsrate und ist daher 4 : 4 : 2 (= 0,50 Å/s : 0,50 Å/s : 0,25 Ä/s).
Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm^-1)) 1,2E+5, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm^-1)) 5,3E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 23.
Außerdem beträgt der Dunkelstrom 53,1 in Bezug auf jenen in Beispiel 11, beträgt die EQE 0,12 in Bezug auf jene in Beispiel 11, beträgt die Ansprechzeit 1,02 in Bezug auf jene in Beispiel 11 und sind die Charakteristiken, die signifikant schlechter als jene in Beispiel 11 sind, das Koeffizientenverhältnis als spektrale Charakteristik und die EQE.
Das experimentelle Ergebnis für das fotoelektrische Umwandlungselement 21, worin die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 in Beispiel 18 verwendet wird, wird erhalten unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (6) (BTBT) und die Substanz (4) (C60) bei einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, und das Ergebnis zeigt einen niedrigen Absorptionskoeffizienten von blauem Licht (α 450 nm (cm^-1)) . Darüber hinaus ist die EQE-Charakteristik schlecht. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund darin besteht, dass die Absorptionsrate für blaues Licht niedrig ist.
Nach einem Vergleich unter den in 8 veranschaulichten Beispielen 11 bis 18 oben wird davon ausgegangen, dass das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die in Beispielen 11 bis 14 ausgebildete fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 enthält, blaues Licht selektiv mit hoher Effizienz fotoelektrisch umwandeln kann.
Das heißt, man kann davon ausgehen, dass wünschenswerte Charakteristiken in einem Fall erhalten werden können, in dem der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter die Substanz (7) (Kumarin 6), die Substanz (8) (DBP-BTBDT) bzw. die Substanz (4) (C60) sind und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 mit einem Verhältnis jedes organischen Halbleiters, a : b : c, so ausgebildet ist, dass der Anteil der Substanz (4) (C60) am Ganzen etwa 20 % bis 30 % beträgt, die restlichen 70 % bis 80 % von der Substanz (7) (Kumarin 6) und der Substanz (6) (BTBT) eingenommen werden und die Substanz (7) (Kumarin 6) und die Substanz (6) (BTBT) mit einem Verhältnis von annähernd 3 : 5 bis annähernd 5 : 3 gemischt sind.
Man beachte, dass obgleich oben Beispiele beschrieben wurden, in denen die Substanz (2) (SG5) und die Substanz (7) (Kumarin 6) als der erste organische Halbleiter verwendet werden, der erste organische Halbleiter ein anderer Halbleiter sein kann, solange beispielsweise der andere Halbleiter blaues Licht absorbiert und durch fotoelektrische Umwandlung ein Elektron (Ladung) erzeugt.
Konkreter ist der erste organische Halbleiter ein Film, der blaues Licht (das blaues Licht im Bereich von beispielsweise 400 bis 500 nm umfasst, worin die im Experiment genutzte Wellenlänge, 450 nm, enthalten ist) absorbiert, aber grünes Licht (das grünes Licht im Bereich von beispielsweise 500 bis 600 nm umfasst, worin die im Experiment genutzte Wellenlänge, 560 nm, als Mitte enthalten ist) und rotes Licht (das rotes Licht im Bereich von beispielsweise 600 bis 700 nm umfasst) nicht absorbiert. Konkret reicht es aus, falls der erste organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten für blaues Licht (das blaues Licht im Bereich von zum Beispiel 400 bis 500 nm umfasst, worin die im Experiment genutzte Wellenlänge, 450 nm, enthalten ist) von 40000 cm^-1 oder mehr und Absorptionskoeffizienten für grünes Licht (das grünes Licht im Bereich von zum Beispiel 500 bis 600 nm umfasst, worin die im Experiment genutzte Wellenlänge, 560 nm, enthalten ist) und rotes Licht (das rotes Licht im Bereich von zum Beispiel 500 bis 700 nm umfasst) von 10000 cm^-1 oder weniger aufweist. Beispielsweise kann der erste organische Halbleiter Dipyrromethan, Azadipyrromethan, Dipyridyl, Azadipyridyl, Kumarin, Perylen, Pyren, Naphthalenediimid, Xanthen, Xanthenoxanthen, Phenoxazin, Indigo, Azooxazin, Benzodithiophen, Naphthodithiophen, Anthradithiophen, Anthracen, Tetracen, Anthrachinon, Tetrachinon, Dinaphthothienothiophen, Oligothiophen, Cyanin, Squalium, Porphyrin, Phthalocyanin oder ein Derivat davon sein.
Obgleich Beispiele oben beschrieben wurden, in denen die Substanz (3) (DNTT), die Substanz (6) (BTBT) und die Substanz (8) (DBP-BTBDT) als der zweite organische Halbleiter verwendet werden, kann der zweite organische Halbleiter ein anderer Halbleiter sein, solange der andere Halbleiter ein Löcher transportierendes Material ist, das blaues Licht absorbiert und Kristallinität aufweist.
Konkreter ist die erste Bedingung, dass der Film, in dem der zweite organische Halbleiter abgeschieden ist, blaues Licht (das blaues Licht im Bereich von zum Beispiel 400 bis 500 nm umfasst, worin die im Experiment genutzte Wellenlänge, 450 nm, enthalten ist) absorbiert, aber grünes Licht (das grünes Licht im Bereich von zum Beispiel 500 bis 600 nm umfasst, worin die im Experiment genutzte Wellenlänge, 560 nm, enthalten ist) und rotes Licht (das rotes Licht im Bereich von zum Beispiel 500 bis 700 nm umfasst) nicht absorbiert, und einen Absorptionskoeffizienten für blaues Licht von 40000 cm^-1 oder mehr und eine Absorptionsrate von blauem Licht von 80 % oder mehr und einen Absorptionskoeffizienten für grünes und rotes Licht von 10000 cm^-1 oder weniger und eine Absorptionsrate von grünem und rotem Licht von weniger als 20 % aufweist.
Darüber hinaus ist die zweite Bedingung, dass der Film, in dem der zweite organische Halbleiter abgeschieden ist, ein Löcher transportierendes Material ist, das ein Energieniveau des höchsten besetzten molekularen Orbitals (HOMO) von 5,0 bis 6,2 eV aufweist und eine Lochbeweglichkeit von 1E-6 cm^-2/Vs oder mehr aufweist.
Außerdem ist die dritte Bedingung, dass der Film, in dem das zweite organische Halbleitermaterial abgeschieden ist, eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene zeigt und die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht im fotoelektrischen Umwandlungselement 21, die das zweite organische Halbleitermaterial enthält, eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene an einer Position aufweist, die jener der Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene des Einzelfilms aus dem zweiten organischen Halbleiter äquivalent ist.
Das heißt, es reicht aus, dass der zweite organische Halbleiter die oben beschriebenen ersten bis dritten Bedingungen erfüllt, und der zweite Halbleiter kann beispielsweise irgendeine von Substanzen (9) bis (25) sein, die jeweils durch die folgenden chemischen Formeln (9) bis (25) repräsentiert werden.
[Chem. 9]

[Chem. 10]

[Chem. 11]

[Chem. 12]

[Chem. 13]

[Chem. 14]

[Chem. 15]

[Chem. 16]

[Chem. 17]

[Chem. 18]

[Chem. 19]

[Chem. 20]

[Chem. 21]

[Chem. 22]

[Chem. 23]

[Chem. 24]

[Chem. 25]
Außerdem kann der zweite organische Halbleiter, der die oben beschriebenen ersten bis dritten Bedingungen erfüllt, eine Substanz (26) sein, die eine durch die folgende chemische Formel (26) repräsentierte Verbindung auf Naphthodichalcogenophen-Basis enthält.
[Chem. 26]
X repräsentiert hier Sauerstoff, Schwefel oder Selen. Darüber hinaus ist zumindest einer von R1, R2, R3 oder R4 ein anderer Substituent als Wasserstoff.
Beispiele des von Wasserstoff verschiedenen Substituenten umfassen nicht substituiertes oder substituiertes Phenyl, Biphenyl, Terphenyl, Naphthalen, Phenylnaphthalen, Biphenylnaphthalen, Binaphthalen, Thiophen, Bithiophen, Terthiophen, Bbenzothiophen, Phenylbenzothiophen, Biphenylbenzothiophenbenzofuran, Phenylbenzofuran, Biphenylbenzothiophen, Alkane, Ccloalkane, Fluoren und Phenylfluoren.
Detaillierter dargelegt ist die Substanz (26), die eine Verbindung auf Naphthodichalcogenophen-Basis enthält, beispielsweise irgendeine von Substanzen (27) bis (44), die ein Naphthodifuran-Derivat, ein Naphthonaphthodithiophen-Derivat oder ein Naphthodiselenophen-Derivat einschließen und jeweils durch die folgenden chemischen Formeln (27) bis (44) repräsentiert werden.
[Chem. 27]

[Chem. 28]

[Chem. 29]

[Chem. 30]

[Chem. 31]

[Chem. 32]

[Chem. 33]

[Chem. 34]

[Chem. 35]

[Chem. 36]

[Chem. 37]

[Chem. 38]

[Chem. 39]

[Chem. 40]

[Chem. 41]

[Chem. 42]

[Chem. 43]

[Chem. 44]
Der zweite organische Halbleiter, der die durch die chemische Formel (26) repräsentierte Substanz (26) enthält, wie etwa eine beliebige der Substanzen (27) bis (44), die ein Naphthodifuran-Derivat, ein Naphthonaphthodithiophen-Derivat oder ein Naphthodiselenophen-Derivat enthalten und jeweils durch die chemischen Formeln (27) bis (44) repräsentiert werden, weist eine Face-on-Orientierung auf, bei der die Hauptachse eines Moleküls zur Substratoberfläche parallel ist.
Darüber hinaus kann der die Substanz (26) enthaltende zweite organische Halbleiter ein für einen Trägertransport vorteilhafter Kristall vom Fischgrät-Typ durch eine starke intermolekulare Wechselwirkung aufgrund des Naphthodichalcogenophen-Skeletts sein.
Daher zeigt der die Substanz (26) enthaltende zweite organische Halbleiter eine höhere Trägerbeweglichkeit in der Richtung senkrecht zu den oberen und unteren Elektroden und weist eine ausgezeichnete An/Aus-Ansprechcharakteristik des Fotostroms als Reaktion auf das Vorhandensein oder Fehlen einer Lichtbestrahlung auf.
Die Substanz (26) hat beispielsweise einen niedrigeren Dunkelstromwert (Jdk), eine höhere externe Quanteneffizienz (EQE), eine kürzere Ansprechzeit und eine höhere Reaktivität als die oben beschriebene Substanz (3) (DNTT).
Darüber hinaus weist der die Substanz (26) enthaltende zweite organische Halbleiter ein Übergangs-Dipolmoment parallel zur Lichteinfallsrichtung (Substratoberfläche) auf und kann daher Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von annähernd 400 nm bis 550 nm stark absorbieren.
In einem Fall, in dem eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung das fotoelektrische Umwandlungselement enthält, ist daher ein On-Chip-Farbfilter unnötig und kann das fotoelektrische Umwandlungselement mehrschichtig sein.
Darüber hinaus kann der dritte organische Halbleiter eine andere Substanz als die Substanz (4) (C60) sein, solange der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist, und kann beispielsweise eine Substanz (45) (C70) sein, die durch die folgende chemische Formel (45) repräsentiert wird.
[Chem. 45]
<Konfiguration eines Festkörper-Bildgebungselements>
Als Nächstes wird mit Verweis auf 9 eine Konfiguration eines Festkörper-Bildgebungselements beschrieben, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird. 9 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Festkörper-Bildgebungselements veranschaulicht, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
In 9 sind hier Pixelgebiete 201, 211 und 231 ein Gebiet, in dem ein fotoelektrische Umwandlungselement, das den fotoelektrischen Umwandlungsfilm gemäß der vorliegenden Technologie enthält, angeordnet ist. Darüber hinaus sind Steuerungsschaltungen 202, 212 und 242 eine Schaltung zur arithmetischen Verarbeitung, die jede Konfiguration des Festkörper-Bildgebungselements steuert, und Logikschaltungen 203, 223 und 243 sind eine Signalverarbeitungsschaltung, die dafür konfiguriert ist, ein durch das fotoelektrische Umwandlungselement im Pixelgebiet fotoelektrisch umgewandeltes Signal zu verarbeiten.
Wie in der Konfiguration A in 9 veranschaulicht ist, kann beispielsweise das Festkörper-Bildgebungselement, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, das Pixelgebiet 201, die Steuerungsschaltung 202 und die Logikschaltung 203 enthalten, die in einem Halbleiterchip 200 ausgebildet sind.
Wie in der Konfiguration B in 9 veranschaulicht ist, kann darüber hinaus das Festkörper-Bildgebungselement, für das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, ein laminiertes fotoelektrisches Umwandlungselement sein, in dem das Pixelgebiet 211 und die Steuerungsschaltung 212 in einem ersten Halbleiterchip 210 ausgebildet sind und die Logikschaltung 223 in einem zweiten Halbleiterchip 220 ausgebildet ist.
Darüber hinaus kann, wie in der Konfiguration C in 9 veranschaulicht ist, das Festkörper-Bildgebungselement, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, ein laminiertes Festkörper-Bildgebungselement sein, in dem das Pixelgebiet 231 in einem ersten Halbleiterchip 230 ausgebildet ist und die Steuerungsschaltung 242 und die Logikschaltung 243 in einem zweiten Halbleiterchip 240 ausgebildet sind.
In dem in den Konfigurationen B und C in 9 veranschaulichten Festkörper-Bildgebungselement ist zumindest eine der Steuerungsschaltung oder der Logikschaltung in einem anderen Halbleiterchip als dem Halbleiterchip ausgebildet, in dem das Pixelgebiet ausgebildet ist. Daher kann das Pixelgebiet in dem in den Konfigurationen B und C in 9 veranschaulichten Festkörper-Bildgebungselement größer als in dem in der Konfiguration A veranschaulichten Festkörper-Bildgebungselement sein, um die Anzahl an im Pixelgebiet installierten Pixeln zu erhöhen und die laterale Auflösung zu verbessern. Deshalb ist das Festkörper-Bildgebungselement, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, bevorzugter das in den Konfigurationen B und C in 9 veranschaulichte laminierte Festkörper-Bildgebungselement.
<Konfiguration einer elektronischen Einrichtung>
Als Nächstes wird mit Verweis auf 10 eine Konfiguration einer elektronischen Einrichtung beschrieben, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer elektronischen Einrichtung veranschaulicht, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
Wie in 10 veranschaulicht ist, enthält eine elektronische Einrichtung 400 ein optisches System 402, ein Festkörper-Bildgebungselement 404, eine Schaltung 406 eines Digitalsignalprozessors (DSP), einen Steuerungsteil 408, ein Ausgabeteil 412, ein Eingabeteil 414, einen Frame-Speicher 416, einen Aufzeichnungsteil 418 und einen Stromversorgungsteil 420.
Die DSP-Schaltung 406, der Steuerungsteil 408, der Ausgabeteil 412, der Eingabeteil 414, der Frame-Speicher 416, der Aufzeichnungsteil 418 und der Stromversorgungsteil 420 sind hier über eine Busleitung 410 miteinander verbunden.
Einfallendes Licht von einem Objekt tritt in das optische System 402 ein, und das optische System 402 erzeugt ein Bild des einfallenden Lichts auf der Abbildungs- bzw. Bildgebungsoberfläche des Festkörper-Bildgebungselements 404. Darüber hinaus enthält das Festkörper-Bildgebungselement 404 das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie. Das Festkörper-Bildgebungselement 404 wandelt die Menge an einfallendem Licht, das durch das optische System 402 auf der Bildgebungsoberfläche als das Bild erzeugt wird, in ein elektrisches Signal in Einheiten von Pixeln bzw. pixelweise um und gibt das elektrische Signal als Pixelsignal ab.
Die DSP-Schaltung 406 verarbeitet das vom Festkörper-Bildgebungselement 404 übertragene Pixelsignal und gibt das verarbeitete Pixelsignal an den Ausgabeteil 412, den Frame-Speicher 416, den Aufzeichnungsteil 418 und dergleichen ab. Darüber hinaus enthält der Steuerungsteil 408 beispielsweise eine Schaltung zur arithmetischen Verarbeitung und dergleichen und steuert den Betrieb bzw. die Operation jeder Konfiguration der elektronischen Einrichtung 400.
Der Ausgabeteil 412 ist beispielsweise eine Panel-Anzeigevorrichtung wie etwa eine Flüssigkristallanzeige oder eine organische Elektrolumineszenzanzeige und zeigt ein Bewegtbild oder ein Standbild an, das mittels des Festkörper-Bildgebungselements 404 aufgenommen wurde. Man beachte, dass der Ausgabeteil 412 eine Audio-Ausgabevorrichtung wie etwa einen Lautsprecher oder einen Kopfhörer enthalten kann. Darüber hinaus ist der Eingabeteil 414 eine Vorrichtung für einen Nutzer zur Eingabe einer Operation, wie etwa beispielsweise ein Touch-Panel oder eine Taste, und gibt einen Operationsbefehl für verschiedene Funktionen der elektronischen Einrichtung 400 gemäß der Bedienung durch den Nutzer aus.
Der Frame-Speicher 416 speichert vorübergehend das Bewegtbild, das Standbild oder dergleichen, das mittels des Festkörper-Bildgebungselements 404 aufgenommen wurde. Darüber hinaus zeichnet der Aufzeichnungsteil 418 das Bewegtbild, das Standbild oder dergleichen, das mittels des Festkörper-Bildgebungselements 404 aufgenommen wurde, auf einem herausnehmbaren Speichermedium wie etwa einer Magnetplatte, einer optischen Platte, einer magnetooptischen Platte oder einem Halbleiterspeicher auf.
Der Stromversorgungsteil 420 stellt in geeigneter Art und Weise verschiedene Leistungsquellen bereit, die als Leistungsquellen für einen Betrieb der DSP-Schaltung 406, des Steuerungsteil 408, des Ausgabeteils 412, des Eingabeteils 414, des Frame-Speicher 416 und des Aufzeichnungsteils 418 dienen, diesen Versorgungszielen bereit.
Die elektronische Einrichtung 400, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, wurde oben beschrieben. Die elektronische Einrichtung 400, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, kann zum Beispiel eine Bildgebungsvorrichtung sein.
Obgleich das Festkörper-Bildgebungselement und die elektronische Einrichtung, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, oben beschrieben wurden, kann darüber hinaus das fotoelektrische Umwandlungselement auch für eine andere Technologie verwendet werden und kann beispielsweise auch als Sensor verwendet werden, in dem eine Solarzelle oder Licht genutzt wird.
Mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen wurde oben eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie im Detail beschrieben; der technische Umfang der vorliegenden Technologie ist aber nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Es ist offensichtlich, dass ein Fachmann auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Technologie verschiedene Änderungen oder Modifikationen innerhalb des Umfangs des in den Ansprüchen beschriebenen technischen Konzepts konzipieren kann, und es versteht sich natürlich, dass diese Änderungen oder Modifikationen ebenfalls zum technischen Umfang der vorliegenden Technologie gehören.
Darüber hinaus sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Effekte nur veranschaulichend oder beispielhaft und nicht einschränkend. Das heißt, die vorliegende Technologie kann zusammen mit den oben beschriebenen Effekten oder stattdessen einen anderen Effekt zeigen, der für den Fachmann aus der Beschreibung in der vorliegenden Beschreibung offensichtlich ist.
<Anwendungsbeispiel für ein System für endoskopische Chirurgie>
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) für verschiedene Produkte verwendet werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie veranschaulicht, für das die Technologie der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
11 veranschaulicht einen Zustand, in welchem ein Bediener (Arzt) 11131 gerade einen chirurgischen Eingriff an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 unter Verwendung eines Systems 11000 für endoskopische Chirurgie durchführt. Wie veranschaulicht umfasst das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und ein Energiebehandlungsinstrument 11112, eine Trägerarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 trägt, und einen Rollwagen 11200, auf dem verschiedene Vorrichtungen für eine endoskopische Chirurgie montiert sind.
Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101, in dem ein Bereich einer vorbestimmten Länge vom Distalende aus in den Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt wird, und umfasst einen Kamerakopf 11102, der mit dem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden ist. Im veranschaulichten Beispiel ist das Endoskop 11100 veranschaulicht, das als ein sogenanntes hartes bzw. unflexibles Endoskop mit dem harten bzw. unflexiblen Linsentubus 11101 konfiguriert ist; das Endoskop 11100 kann aber als sogenanntes weiches bzw. flexibles Endoskop mit einem Linsentubus konfiguriert sein.
Das Distalende des Linsentubus 11101 ist mit einer Öffnung versehen, in die eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden, und von der Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugtes Licht wird in das Distalende des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung geführt, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und wird in Richtung eines Beobachtungsziels im Körperhohlraum des Patienten 11132 über die Objektlinse emittiert. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Endoskop 11100 ein Endoskop für Geradeaussicht, ein Endoskop für Schrägsicht oder ein Endoskop für eine Seitensicht sein kann.
Der Kamerakopf 11102 ist mit einem optischen System und einem Bildgebungselement im Innern versehen, und reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel durch das optische System auf dem Bildgebungselement gebündelt. Das Bildgebungselement wandelt das Beobachtungslicht fotoelektrisch um, und somit wird ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, das heißt ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, erzeugt. Das Bildsignal wird in Form von ROH-Daten zu einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) 11201 übertragen.
Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und dergleichen und steuert integral den Betrieb des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202. Außerdem empfängt die CCU 11201 das Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt basierend auf dem Bildsignal verschiedene Bildverarbeitungen zur Anzeige eines Bildes wie etwa eine Entwicklungsverarbeitung (Demosaicing-Verarbeitung) am Bildsignal durch.
Als Reaktion auf die Steuerung der CCU 11201 zeigt die Anzeigevorrichtung 11202 basierend auf dem der Bildverarbeitung durch die CCU 11201 unterzogenen Bildsignal ein Bild an.
Die Lichtquellenvorrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle wie etwa eine lichtemittierende Diode (LED) und versorgt das Endoskop 11100 zur Zeit einer Bildaufnahme eines Operationsbereichs oder dergleichen mit Bestrahlungslicht.
Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für endoskopische Chirurgie. Der Nutzer kann über die Eingabevorrichtung 11204 verschiedene Informationen und Anweisungen in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingeben. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung oder dergleichen ein, um Abbildungs- bzw. Bildgebungsbedingungen (wie etwa die Art des Bestrahlungslichts, die Vergrößerung oder die Brennweite) des Endoskops 11100 zu ändern.
Eine Vorrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung des Energiebehandlungsinstruments 11112 für eine Kauterisierung und einen Schnitt eines Gewebes, ein Verschließen eines Blutgefäßes und dergleichen. Um das Sichtfeld des Endoskops 11100 zu gewährleisten und den Arbeitsraum für den Bediener sicherzustellen, speist eine Pneumoperitoneum-Vorrichtung 11206 über das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in den Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum des Patienten 11132 auszudehnen. Eine Aufzeichnungsvorrichtung 11207 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Informationen in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Informationen in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff in verschiedenen Formaten wie etwa als Text, Bild oder grafische Darstellung drucken kann.
Es ist besonders zu erwähnen, dass die Lichtquellenvorrichtung 11203, die das Endoskop 11100 mit Bestrahlungslicht beim Aufnehmen des Operationsbereichs versorgt, zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Weißlichtquelle enthalten kann, die eine LED und eine Laserlichtquelle in Kombination enthält. Falls die Weißlichtquelle RGB-Laserlichtquellen in Kombination enthält, können die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt jeder Farbe (bei jeder Wellenlänge) mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann, und daher kann ein Weißabgleich des aufgenommenen Bildes in der Lichtquellenvorrichtung 11203 eingestellt werden. Überdies ist es in diesem Fall auch möglich, ein Bild entsprechend jeder von RGB in Zeitmultiplex-Weise aufzunehmen, indem das Beobachtungsziel mit Laserlicht von jeder der RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Weise bestrahlt und die Ansteuerung des Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Bestrahlungszeitpunkt gesteuert wird. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, ohne einen Farbfilter für das Bildgebungselement vorzusehen.
Ferner kann die Ansteuerung der Lichtquellenvorrichtung 11203 gesteuert, um die Abgabelichtintensität zu jeder vorbestimmten Zeit zu ändern. Es ist möglich, ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne sogenannte Unterbelichtung und Überbelichtung zu erzeugen, indem die Ansteuerung des Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Lichtintensität gesteuert wird, um Bilder in Zeitmultiplex-Weise zu erfassen, und die Bilder kombiniert bzw. synthetisiert werden.
Darüber hinaus kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so konfiguriert sein, dass sie Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband zur Beobachtung mit speziellem Licht bereitstellen kann. Bei der Beobachtung mit speziellem Licht wird eine sogenannte Schmalband-Bildgebung durchgeführt, bei der beispielsweise unter Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtabsorption in einem Körpergewebe ein vorbestimmtes Gewebe wie etwa ein Blutgefäß in einer mukosalen Oberflächenschicht Licht in einem schmaleren Band als das Bestrahlungslicht zur Zeit einer normalen Beobachtung (das heißt Weißlicht) bestrahlt wird, um mit hohem Kontrast abgebildet zu werden. Alternativ dazu kann bei der Beobachtung mit speziellem Licht eine Beobachtung mittels Fluoreszenz durchgeführt werden, bei der ein Bild unter Ausnutzung einer Fluoreszenz zu erhalten, die durch Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei der Bobachtung mittels Fluoreszenz ist es möglich, beispielsweise ein Körpergewebe mit Anregungslicht zu bestrahlen und die Fluoreszenz vom Körpergewebe zu beobachten (Eigenfluoreszenz-Beobachtung) oder ein Reagenzmittel wie etwa Indocyaningrün (ICG) lokal in das Körpergewebe zu injizieren und das Körpergewebe mit Anregungslicht zu bestrahlen, das der Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels entspricht, um ein Fluoreszenzbild zu erhalten. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann dafür konfiguriert sein, schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht für eine derartige Beobachtung mit speziellem Licht bereitzustellen.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 11 veranschaulicht sind.
Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, einen Bildgebungsteil 11402, einen Ansteuerungsteil 11403, einen Kommunikationsteil 11404 und einen Kamerakopf-Steuerungsteil 11405. Die CCU 11201 enthält einen Kommunikationsteil 11411, einen Bildverarbeitungsteil 11412 und einen Steuerungsteil 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind durch ein Übertragungskabel 11400 kommunikationsfähig miteinander verbunden.
Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das bei einem Verbindungsbereich mit dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Vom Distalende des Linsentubus 11101 aufgenommenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und tritt in die Linseneinheit 11401 ein. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
Der Bildgebungsteil 11402 enthält ein Bildgebungselement. Der Bildgebungsteil 11402 kann ein Bildgebungselement (das ein sogenannter Einzelplatten-Bildgebungsteil sein kann) enthalten oder kann eine Vielzahl von Bildgebungselementen (die ein sogenannter Mehrplatten-Bildgebungsteil sein können) enthalten. Falls der Bildgebungsteil 11402 beispielsweise ein Mehrplatten-Bildgebungsteil ist, können die Bildgebungselemente Bildsignale erzeugen, die jeweils RGB entsprechen, und können die Bildsignale synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Alternativ dazu kann der Bildgebungsteil 11402 ein Paar Bildgebungselemente enthalten, die jeweils dafür konfiguriert sind, Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge für eine dreidimensionale (3D) Anzeige zu erfassen. Indem man eine 3D-Anzeige vornimmt, kann der Bediener 11131 ferner die Tiefe des lebenden Gewebes im Operationsbereich genau erfassen. Es ist besonders zu erwähnen, dass, falls der Bildgebungsteil 11402 ein Mehrplatten-Bildgebungsteil ist, eine Vielzahl von Linseneinheiten 11401 entsprechend den Bildgebungselementen jeweils vorgesehen sein kann.
Darüber hinaus dem muss der Bildgebungsteil 11402 nicht notwendigerweise für den Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Bildgebungsteil 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 vorgesehen sein.
Der Ansteuerungsteil 11403 enthält einen Aktuator und bewegt als Reaktion auf die Steuerung des Kamerakopf-Steuerungsteils 11405 die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang der optischen Achse. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt des vom Bildgebungsteil 11402 aufgenommenen Bildes geeignet eingestellt werden.
Der Kommunikationsteil 11404 enthält eine Kommunikationsvorrichtung, die dafür konfiguriert ist, verschiedene Informationen zu der CCU 11201 zu übertragen und von ihr zu empfangen. Der Kommunikationsteil 11404 erhält das Bildsignal vom Bildgebungsteil 11402 und überträgt das Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als ROH-Daten zur CCU 11201.
Überdies empfängt der Kommunikationsteil 11404 von der CCU 11201 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 und stellt das Steuerungssignal dem Kamerakopf-Steuerungsteil 11405 bereit. Das Steuerungssignal enthält Informationen in Bezug auf Abbildungs- bzw. Bildgebungsbedingungen, wie etwa Informationen, die die Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes spezifizieren, Informationen, die den Belichtungswert zur Zeit der Abbildung bzw. Bildgebung spezifizieren, und/oder Informationen, die die Vergrößerung und den Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes spezifizieren.
Es ist besonders zu erwähnen, dass die oben beschriebenen Bildgebungsbedingungen wie etwa die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung und der Fokus durch den Nutzer geeignet spezifiziert werden können oder durch den Steuerungsteil 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine sogenannte Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) installiert.
Der Kamerakopf-Steuerungsteil 11405 empfängt das Steuerungssignal von der CCU 11201 über den Kommunikationsteil 11404 und steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis des Steuerungssignals.
Der Kommunikationsteil 11411 enthält eine Kommunikationsvorrichtung, die dafür konfiguriert ist, verschiedene Informationen zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen. Der Kommunikationsteil 11411 empfängt ein über das Übertragungskabel 11400 vom Kamerakopf 11102 übertragenes Bildsignal.
Darüber hinaus überträgt der Kommunikationsteil 11411 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuerungssignal können mittels elektrischer Kommunikation, optischer Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
Der Bildverarbeitungsteil 11412 führt verschiedene Arten einer Bildverarbeitung am vom Kamerakopf 11102 in Form von ROH-Daten übertragenen Bildsignal durch.
Der Steuerungsteil 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Abbildung bzw. Bildgebung des Operationsbereichs oder dergleichen mittels des Endoskops 11100 und einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das durch Abbilden des Operationsbereichs oder dergleichen erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt der Steuerungsteil 11413 ein Steuerungssignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
Außerdem führt der Steuerungsteil 11413 auf der Basis des Bildsignals, das einer Bildverarbeitung durch den Bildverarbeitungsteil 11412 unterzogen, eine Steuerung durch, so dass die Anzeigevorrichtung 11202 ein aufgenommenes Bild des Operationsbereichs oder dergleichen anzeigt. Zu dieser Zeit kann der Steuerungsteil 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte im aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann der Steuerungsteil 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen bestimmten Bereich des lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst zu der Zeit, zu der das Energiebehandlungsinstrument 11112 verwendet wird, und dergleichen erkennen, indem die Form des Rands, die Farbe und dergleichen des Objekts im aufgenommenen Bild detektiert werden. Der Steuerungsteil 11413 kann unter Verwendung der Erkennungsergebnisses eine Steuerung durchführen, so dass, wenn die Anzeigevorrichtung 11202 das aufgenommene Bild anzeigt, verschiedene Informationen zur Unterstützung eines chirurgischen Eingriffs auf dem Bild des Operationsbereichs überlagert und angezeigt werden. Die überlagerte Anzeige der Informationen zur Unterstützung eines chirurgischen Eingriffs für den Bediener 11131 führt zu einer Reduzierung der Belastung für den Bediener 11131 und einem sicheren chirurgischen Eingriff durch den Bediener 11131.
Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel für eine Kommunikation elektrischer Signale, eine Lichtleitfaser für eine optische Kommunikation oder ein Verbundkabel davon.
Im veranschaulichten Beispiel wird hier eine Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 drahtgebunden durchgeführt; jedoch kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 drahtlos durchgeführt werden.
Ein Beispiel des Systems für endoskopische Chirurgie, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den oben beschriebenen Konfigurationen für das Endoskop 11100 und den Bildgebungsteil 11402 des Kamerakopfes 11102 verwendet werden. Konkret kann das Festkörper-Bildgebungselement 11 in 2 und 3 für einen Bildgebungsteil 11402 verwendet werden. Durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsteil 11402 ist es möglich, eine fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht mit hoher Effizienz zu realisieren.
Es ist hier besonders zu erwähnen, dass das System für endoskopische Chirurgie hier als ein Beispiel beschrieben wurde, die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung aber für ein anderes System wie etwa ein System für mikroskopische Chirurgie oder dergleichen verwendet werden kann.
<Anwendungsbeispiel für einen beweglichen Körper>
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die in jeder beliebigen Art von beweglichem Körper wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Vorrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff oder einem Roboter montiert wird.
13 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung eines beweglichen Körpers veranschaulicht, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 13 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Außerdem sind als die funktionale Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Programmen den Betrieb bzw. die Operationen von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem eines Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, die dafür konfiguriert ist eine Antriebskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, wie etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, der dafür konfiguriert ist, eine Antriebskraft auf Räder zu übertragen, eines Lenkmechanismus, der dafür konfiguriert ist, den Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, einer Bremsvorrichtung, die dafür konfiguriert ist, eine Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Vorrichtungen, die an der Fahrzeugkarosserie montiert sind, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fensterhebevorrichtung oder verschiedene Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal und eine Nebelleuchte. In diesem Fall kann eine Funkwelle, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, gesendet wird, oder können Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt die Einspeisung der Funkwelle oder der Signale und steuert die Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fensterhebevorrichtung, die Leuchte und dergleichen des Fahrzeugs.
Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen über die äußere Umgebung des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist ein Bildgebungsteil 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst den Bildgebungsteil 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zur Objektdetektion oder eine Verarbeitung zur Abstandsdetektion für ein Ziel wie etwa eine Person, ein Fahrzeug, ein Hindernis, ein Verkehrsschild oder ein Zeichen auf einer Straßenoberfläche durchführen.
Der Bildgebungsteil 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal gemäß der Menge des empfangenen Lichts abgibt. Der Bildgebungsteil 12031 kann das elektrische Signal als Bild oder als Information der Abstandsmessung abgeben. Darüber hinaus kann das durch den Bildgebungsteil 12031 empfangene Licht sichtbares Licht oder unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen sein.
Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs detektiert Informationen aus dem Inneren des Fahrzeugs. Beispielsweise ist ein Teil 12041 zur Detektion des Fahrerzustands, der den Zustand eines Fahrers detektiert, mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt, und die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs kann auf der Basis der vom Teil 12041 zur Detektion des Fahrerzustands eingegebenen detektierten Information den Ermüdungsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
Der Mikrocomputer 12051 kann den Steuerungszielwert der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung auf der Basis der Informationen aus dem Inneren und über die äußere Umgebung des Fahrzeugs, welche durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erhalten werden, berechnen und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck durchführen, um Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, die eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt basierend auf dem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs und dergleichen einschließen.
Außerdem steuert der Mikrocomputer 12051 die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Informationen um das Fahrzeug herum, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erfasst werden, und kann somit eine kooperative Steuerung zum Zweck eines automatischen Fahrens oder dergleichen durchführen, bei dem das Fahrzeug ohne Eingriff durch den Fahrer autonom fährt.
Der Mikrocomputer 12051 kann darüber hinaus einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Informationen über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche von der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erfasst werden. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck, eine Blendung zu verhindern, wie etwa ein Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht, durchführen, indem die Frontleuchte gemäß der Position des vorausfahrenden Fahrzeugs oder des entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird.
Der Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes zu einer Ausgabevorrichtung, die einen Insassen des Fahrzeugs oder einer Person außerhalb des Fahrzeugs optisch oder akustisch eine Information übermitteln kann. Im Beispiel von 13 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, ein Anzeigeteil 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Der Anzeigeteil 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
14 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installationsposition des Bildgebungsteils 12031 veranschaulicht.
In 14 enthält ein Fahrzeug 12100 Bildgebungsteile 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als den Bildgebungsteil 12031 enthalten.
Die Bildgebungsteile 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen wie etwa der Frontpartie, den Seitenspiegeln, der hinteren Stoßstange, der Hecktür und dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs 12100 angeordnet. Der an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungsteil 12101 und der am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungsteil 12105 erfassen vorwiegend Bilder vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungsteile 12102 und 12103 erfassen vorwiegend Bilder an den Seiten des Fahrzeugs 12100. Der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungsteil 12104 erfasst vorwiegend ein Bild hinter dem Fahrzeug 12100. Die Bilder von vor dem Fahrzeug, die durch die Bildgebungsteile 12101 und 12105 erfasst werden, werden vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
Man beachte, dass 14 ein Beispiel von Aufnahme- bzw. Abbildungsbereichen der Bildgebungsteile 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Abbildungsbereich 12111 gibt den Abbildungsbereich des an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungsteils 12101 an, Abbildungsbereiche 12112 und 12113 geben die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungsteile 12102 bzw. 12103 an und ein Abbildungsbereich 12114 gibt den Abbildungsbereich des an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungsteils 12104 an. Beispielsweise ist es möglich, ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, zu erhalten, indem durch die Bildgebungsteile 12101 bis 12104 aufgenommene Bilddaten aufeinander gelegt werden.
Zumindest einer der Bildgebungsteile 12101, 12102, 12104 oder 12104 kann eine Funktion zum Erfassen einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest einer der Bildgebungsteile 12101, 12102, 12104 oder 12104 eine Stereokamera sein, die eine Vielzahl von Bildgebungselementen enthält, oder kann ein Bildgebungselement sein, das ein Pixel zur Detektion von Phasendifferenzen enthält.
Der Mikrocomputer 12051 erhält beispielsweise Abstände zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und die zeitliche Änderung der Abstände (Relativgeschwindigkeiten in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation und kann somit als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein dreidimensionales Objekt extrahieren, das insbesondere dem Fahrzeug 12100 auf dem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 am Nächsten ist und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (von zum Beispiel 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Überdies kann der Mikrocomputer 12051 einen Folgeabstand, der hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug sichergestellt werden soll, vorher festlegen und kann eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Folge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folge-Start-Steuerung) und dergleichen durchführen. Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, eine kooperative Steuerung zum Zweck eines automatischen Fahrens oder dergleichen durchzuführen, bei dem das Fahrzeug ohne Eingriff des Fahrers autonom fährt.
Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten in Bezug auf dreidimensionale Objekte in einem Zustand, in dem sie in ein zweirädriges Fahrzeug, ein gewöhnliches Fahrzeug, ein großes Fahrzeug, einen Fußgänger und ein anderes dreidimensionales Objekt wie etwa einen Strommasten, auf der Basis der Abstandsinformation extrahieren, die von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 erhalten werden, und kann die dreidimensionalen Objektdaten nutzen, um Hindernissen automatisch auszuweichen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 ein Hindernis um das Fahrzeug 12100 herum als ein Hindernis, das vom Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkannt werden kann, oder als ein Hindernis, das optisch schwer zu erkennen ist. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann das Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt, und, wenn das Kollisionsrisiko ein eingestellter Wert oder höher ist und eine Möglichkeit einer Kollision besteht, kann der Mikrocomputer 12051 eine Fahrunterstützung zur Kollisionsvermeidung durchführen, indem über den Lautsprecher 12061 oder den Anzeigeteil 12062 eine Warnung an den Fahrer gegeben wird oder eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 durchgeführt wird.
Zumindest einer der Bildgebungsteile 12101, 12102, 12103 oder 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotlicht detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob ein Fußgänger in den von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern vorhanden ist oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird mittels beispielsweise einer Prozedur, um Merkmalspunkte in den von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 wie Infrarotkameras aufgenommenen Bildern zu extrahieren, und einer Prozedur durchgeführt, um eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe von Merkmalspunkten, die eine Kontur eines Objekts angeben, durchzuführen, um zu bestimmen, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den von den Bildgebungsteilen 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern vorhanden ist, und den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 den Anzeigeteil 12062, so dass eine viereckige Kontur zur Hervorhebung dem Bild des erkannten Fußgängers überlagert und angezeigt wird. Darüber hinaus kann der Ton/Bild-Ausgabeteil 12052 den Anzeigeteil 12062 steuern, so dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger angibt, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
Ein Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystems, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für den Bildgebungsteil 12031 unter den oben beschriebenen Konfigurationen verwendet werden. Konkret kann das Festkörper-Bildgebungselement 11 in 2 und 3 für den Bildgebungsteil 12031 verwendet werden. Indem man die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für den Bildgebungsteil 12031 verwendet, ist es möglich, eine fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht mit hoher Effizienz zu realisieren.
Man beachte, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.

<1> Ein Festkörper-Bildgebungselement, aufweisend:
- ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, worin
- eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist,
- die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält,
- der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält,
- der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und
- der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
<2> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <1>, worin die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht blaues Licht stark absorbiert, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 400 bis 500 nm ist, und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert.
<3> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <2>, worin die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht einen Absorptionskoeffizienten für das blaue Licht von mehr als 40000 cm^-1, eine Absorptionsrate des blauen Lichts von mehr als 80 %, einen Absorptionskoeffizienten für das grüne Licht und das rote Licht von weniger als 10000 cm^-1 und eine Absorptionsrate des grünen Lichts und des roten Lichts von weniger als 20 % aufweist.
<4> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem der Punkt <1> bis <3>, worin der erste organische Halbleiter blaues Licht stark absorbiert, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 400 bis 500 nm ist, und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert.
<5> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <4>, worin der erste organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten für das blaue Licht von mehr als 40000 cm^-1 und einen Absorptionskoeffizienten für das grüne Licht und das rote Licht von weniger als 10000 cm^-1 aufweist.
<6> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <5>, worin der erste organische Halbleiter Dipyrromethan, Azadipyrromethan, Dipyridyl, Azadipyridyl, Kumarin, Perylen, Pyren, Naphthalenediimid, Xanthen, Xanthenoxanthen, Phenoxazin, Indigo, Azooxazin, Benzodithiophen, Naphthodithiophen, Anthradithiophen, Anthracen, Tetracen, Anthrachinon, Tetrachinon, Dinaphthothienothiophen, Oligothiophen, Cyanin, Squalium, Porphyrin, Phthalocyanin, eine Substanz, die durch eine unten beschriebene chemische Formel (2) repräsentiert wird, oder eine Substanz, die durch eine unten beschriebene chemische Formel (7) repräsentiert wird, oder ein Derivat von Dipyrromethan, Azadipyrromethan, Dipyridyl, Azadipyridyl, Kumarin, Perylen, Pyren, Naphthalenediimid, Xanthen, Xanthenoxanthen, Phenoxazin, Indigo, Azooxazin, Benzodithiophen, Naphthodithiophen, Anthradithiophen, Anthracen, Tetracen, Anthrachinon, Tetrachinon, Dinaphthothienothiophen, Oligothiophen, Cyanin, Squalium, Porphyrin, Phthalocyanin, der durch die chemische Formel (2) repräsentierten Substanz oder der durch die chemische Formel (7) repräsentierten Substanz enthält: [Chem. 46]
[Chem. 47]
<7> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem der Punkte <1> bis <6>, worin der zweite organische Halbleiter blaues Licht stark absorbiert, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 400 bis 500 nm ist, und grünes Licht, das Licht mit einem Wellenlängenband in der Umgebung von 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in der Umgebung von 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert, der zweite organische Halbleiter ein Löcher transportierendes Material ist und der zweite organische Halbleiter eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene zeigt.
<8> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <7>, worin der zweite organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten für das blaue Licht von mehr als 40000 cm^-1 und einen Absorptionskoeffizienten für das grüne Licht und das rote Licht von weniger als 10000 cm^-1 aufweist, der zweite organische Halbleiter eine Lochbeweglichkeit von 1E-6 cm^-2/Vs oder mehr aufweist, der zweite organische Halbleiter ein Löcher transportierendes Material mit einem HOMO-Energieniveau von 5,3 bis 6,2 eV ist und die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene an einer Position aufweist, die einer Position einer Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene eines Einzelfilms des zweiten organischen Halbleiters äquivalent ist.
<9> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <8>, worin der zweite organische Halbleiter eine Substanz enthält, die durch eine beliebige einer chemischen Formel (3), einer chemischen Formel (6) und chemischer Formeln (8) bis (26), die unten beschrieben werden, repräsentiert wird, X in der chemischen Formel (26) Sauerstoff, Schwefel oder Selen ist und zumindest einer von R1, R2, R3 oder R4 ein anderer Substituent als Wasserstoff ist: [Chem. 48]
[Chem. 49]
[Chem. 50]
[Chem. 51]
[Chem. 52]
[Chem. 53]
[Chem. 54]
[Chem. 55]
[Chem. 56]
[Chem. 57]
[Chem. 58]
[Chem. 59]
[Chem. 60]
[Chem. 61]
[Chem. 62]
[Chem. 63]
[Chem. 64]
[Chem. 65]
[Chem. 66]
[Chem. 67]
[Chem. 68]
<10> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <9>, worin die durch die chemische Formel (26) repräsentierte Substanz eine Substanz enthält, die durch eine beliebige der unten beschriebenen chemischen Formeln (27) bis (44) repräsentiert wird: [Chem. 69]
[Chem. 70]
[Chem. 71]
[Chem. 72]
[Chem. 73]
[Chem. 74]
[Chem. 75]
[Chem. 76]
[Chem. 77]
[Chem. 78]
[Chem. 79]
[Chem. 80]
[Chem. 81]
[Chem. 82]
[Chem. 83]

[Chem. 84]
[Chem. 85]
[Chem. 86]
<11> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem der Punkte <1> bis <9>, worin der dritte organische Halbleiter eine Substanz enthält, die durch eine chemische Formel (4) oder eine chemische Formel (45), die unten beschrieben sind, repräsentiert wird: [Chem. 87]
[Chem. 88]
<12> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem der Punkte <1> bis <11>, worin der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt sind, um jeden des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters mit einer vorbestimmten Filmausbildungsrate zu bilden, so dass die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht ausgebildet wird.
<13> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß dem Punkt <12>, worin der dritte organische Halbleiter in einem Verhältnis von annähernd 20 % des organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht enthalten ist, der erste organische Halbleiter und der zweite organische Halbleiter in einem Verhältnis von annähernd 70 % bis annähernd 80 % der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht gemischt sind und der erste organische Halbleiter und der zweite organische Halbleiter mit annähernd 3 : 5 bis annähernd 5 : 3 gemischt sind.
<14> Ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements, wobei das Verfahren aufweist:
- einen ersten Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode;
- einen zweiten Schritt zum Ausbilden einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht über der ersten Elektrode; und
- einen dritten Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode über der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht, worin
- die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält,
- der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält,
- der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und
- der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
<15> Ein fotoelektrisches Umwandlungselement, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, worin eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
<16> Eine Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, worin eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
<17> Eine elektronische Einrichtung, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, worin eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.

Bezugszeichenliste

11: Festkörper-Bildgebungselement
21 bis 23: fotoelektrisches Umwandlungselement (fotoelektrischer Umwandlungsfilm)
31: fotoelektrisches Umwandlungselement (Fotodiode)
41: erste Elektrode
42: Ladungsspeicherelektrode
43: Isolierschicht
44: Halbleiterschicht
45: Löcher blockierende Schicht
46: fotoelektrische Umwandlungsschicht
47: Schicht zur Einstellung der Austrittsarbeit
48: zweite Elektrode
50: Auswertungselement
51: erste Elektrode
52: Löcher blockierende Schicht
53: Schicht eines fotoelektrischen Umwandlungsmaterials
54: zweite Elektrode
55: Substrat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006010076 [0005]
JP 2018026559 [0005]

Claims

Festkörper-Bildgebungselement, aufweisend: ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, wobei eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht blaues Licht stark absorbiert, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 400 bis 500 nm ist, und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 2, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht einen Absorptionskoeffizienten für das blaue Licht von mehr als 40000 cm^-1, eine Absorptionsrate des blauen Lichts von mehr als 80 %, einen Absorptionskoeffizienten für das grüne Licht und das rote Licht von weniger als 10000 cm^-1 und eine Absorptionsrate des grünen Lichts und des roten Lichts von weniger als 20 % aufweist.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der erste organische Halbleiter blaues Licht stark absorbiert, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 400 bis 500 nm ist, und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 4, wobei der erste organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten für das blaue Licht von mehr als 40000 cm^-1 und einen Absorptionskoeffizienten für das grüne Licht und das rote Licht von weniger als 10000 cm^-1 aufweist.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 5, wobei der erste organische Halbleiter Dipyrromethan, Azadipyrromethan, Dipyridyl, Azadipyridyl, Kumarin, Perylen, Pyren, Naphthalenediimid, Xanthen, Xanthenoxanthen, Phenoxazin, Indigo, Azooxazin, Benzodithiophen, Naphthodithiophen, Anthradithiophen, Anthracen, Tetracen, Anthrachinon, Tetrachinon, Dinaphthothienothiophen, Oligothiophen, Cyanin, Squalium, Porphyrin, Phthalocyanin, eine Substanz, die durch eine unten beschriebene chemische Formel (2) repräsentiert wird, oder eine Substanz, die durch eine unten beschriebene chemische Formel (7) repräsentiert wird, oder ein Derivat von Dipyrromethan, Azadipyrromethan, Dipyridyl, Azadipyridyl, Kumarin, Perylen, Pyren, Naphthalenediimid, Xanthen, Xanthenoxanthen, Phenoxazin, Indigo, Azooxazin, Benzodithiophen, Naphthodithiophen, Anthradithiophen, Anthracen, Tetracen, Anthrachinon, Tetrachinon, Dinaphthothienothiophen, Oligothiophen, Cyanin, Squalium, Porphyrin, Phthalocyanin, der durch die chemische Formel (2) repräsentierten Substanz oder der durch die chemische Formel (7) repräsentierten Substanz enthält: [Chem. 1]
[Chem. 2]
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der zweite organische Halbleiter blaues Licht stark absorbiert, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 400 bis 500 nm ist, und grünes Licht, das Licht mit einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband in einer Umgebung von 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert, der zweite organische Halbleiter ein Löcher transportierendes Material ist und der zweite organische Halbleiter eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene zeigt.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 7, wobei der zweite organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten für das blaue Licht von mehr als 40000 cm^-1 und einen Absorptionskoeffizienten für das grüne Licht und das rote Licht von weniger als 10000 cm^-1 aufweist, der zweite organische Halbleiter eine Lochbeweglichkeit von 1E-6 cm^-2/Vs oder mehr aufweist, der zweite organische Halbleiter ein Löcher transportierendes Material mit einem HOMO-Energieniveau von 5,3 bis 6,2 eV ist und die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene an einer Position aufweist, die einer Position einer Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene eines Einzelfilms des zweiten organischen Halbleiters äquivalent ist.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 8, wobei der zweite organische Halbleiter eine Substanz enthält, die durch eine beliebige einer chemischen Formel (3), einer chemischen Formel (6) und chemischer Formeln (8) bis (26), die unten beschrieben werden, repräsentiert wird, X in der chemischen Formel (26) Sauerstoff, Schwefel oder Selen ist und zumindest einer von R1, R2, R3 oder R4 ein anderer Substituent als Wasserstoff ist: [Chem. 3]
[Chem. 4]

[Chem. 5]
[Chem. 6]
[Chem. 7]
[Chem. 8]
[Chem. 9]
[Chem. 10]
[Chem. 11]
[Chem. 12]
[Chem. 13]
[Chem. 14]
[Chem. 15]
[Chem. 16]
[Chem. 17]
[Chem. 18]
[Chem. 19]
[Chem. 20]
[Chem. 21]
[Chem. 22]
[Chem. 23]
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 9, wobei die durch die chemische Formel (26) repräsentierte Substanz eine Substanz enthält, die durch eine beliebige der unten beschriebenen chemischen Formeln (27) bis (44) repräsentiert wird: [Chem. 24]

[Chem. 25]
[Chem. 26]
[Chem. 27]
[Chem. 28]
[Chem. 29]
[Chem. 30]
[Chem. 31]

[Chem. 32]
[Chem. 33]
[Chem. 34]
[Chem. 35]
[Chem. 36]
[Chem. 37]
[Chem. 38]
[Chem. 39]
[Chem. 40]
[Chem. 41]
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der dritte organische Halbleiter eine Substanz enthält, die durch eine chemische Formel (4) oder eine chemische Formel (45), die unten beschrieben sind, repräsentiert wird: [Chem. 42]
[Chem. 43]
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt sind, um jeden des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters mit einer vorbestimmten Filmausbildungsrate zu bilden, so dass die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht ausgebildet wird.
Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 12, wobei der dritte organische Halbleiter in einem Verhältnis von annähernd 20 % des organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht enthalten ist, der erste organische Halbleiter und der zweite organische Halbleiter in einem Verhältnis von annähernd 70 % bis annähernd 80 % der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht gemischt sind und der erste organische Halbleiter und der zweite organische Halbleiter mit annähernd 3 : 5 bis annähernd 5 : 3 gemischt sind.
Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode; einen zweiten Schritt zum Ausbilden einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht über der ersten Elektrode; und einen dritten Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode über der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht, worin die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
Fotoelektrisches Umwandlungselement, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, wobei eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, wobei eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.
Elektronische Einrichtung, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, wobei eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, enthält, der zweite organische Halbleiter einen Halbleiter mit einer Charakteristik, blaues Licht zu absorbieren, und einer Charakteristik als Löcher transportierendes Material mit Kristallinität enthält und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat enthält.