JP2008050529A - 有機発光トランジスタ材料およびこれを用いた有機発光トランジスタ素子、ならびに表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記の式(1)または式(2)で表されるジアリルフルオレン化合物からなる有機発光トランジスタ材料およびこれを用いた有機発光トランジスタ素子。
(式(1)中、R1およびR2は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基を有していてもよい直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示す。Zは、C−Hまたは窒素原子Nを示す。nは2または3を示す。また、式(2)中、R1およびR2は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基を有していてもよい直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示す。nは、2または3を示す。)
【選択図】なし
Description
ここで、上記式(1)において、R1およびR2がともに水素原子であり、ZがC−Hであり、かつnが2または3であることが好ましい。
本発明の有機発光トランジスタ材料は、下記の式(1)または式(2)で表されるジアリルフルオレン化合物からなることを特徴とする。
上記式(1)または式(2)で表されるジアリルフルオレン化合物は、従来公知の方法により合成することができる。たとえば、前記非特許文献1(第64頁右欄「Experimental」)および非特許文献2(第993頁左欄第17行〜同頁右欄第3行、Scheme 1、および第995頁右欄「Experimental」)に記載の方法に従って、またはこれらの方法と同様の方法で合成することができる。
次に、上記式(1)または式(2)で表されるジアリルフルオレン化合物を有機発光トランジスタ材料として含む有機発光トランジスタ素子について説明する。図2は、本発明の有機発光トランジスタ素子の好ましい一例を示す概略断面図である。このように、本発明の有機発光トランジスタ素子は、電界効果トランジスタ(FET)の基本構造を好ましく採用することができる。
本発明の有機発光トランジスタ素子は、表示装置に好適に用いることができる。このような本発明の表示装置は、発光部とこれを駆動する駆動部とが一体化された有機発光トランジスタ素子を用いているため、従来と比較してコンパクト化が可能であるとともに、構造が比較的簡単であるため、作製プロセスも簡略化されている。
<実施例1>
図2に示される構造を有する有機発光トランジスタ素子を、次の方法により作製した。まず、ゲート電極204としての高ドープN+シリコン基板(0.5mm厚)上に、300nmの膜厚の酸化シリコン(SiO2)層を熱蒸着し、絶縁層205を形成した。ついで、当該絶縁層上に、Cr(厚さ1nm)/Au(厚さ40nm)からなる第1の電極201(ソース電極)および第2の電極202(ドレイン電極)を、図3に示すような、それぞれの櫛歯形状部が交互に配されるように形成した。両電極の形成には、従来公知のフォトリソグラフィおよびリフトオフ技術を用いた。第1の電極201(ソース電極)−第2の電極202(ドレイン電極)間の距離LSDは、10μmとした。また、チャネルの長さ、すなわち各電極の櫛歯形状部が交差している部分の長さは2mmとした。ついで、基材をアセトンおよびイソプロパノールで洗浄した後、上記化合物B3を用い、1×10-3Pa未満の高真空下で、第1の電極201(ソース電極)および第2の電極202(ドレイン電極)を覆うように蒸着することにより、有機半導体層203(厚さ80nm)を形成し、有機発光トランジスタ素子を得た。
第1の電極201(ソース電極)−第2の電極202(ドレイン電極)間の距離LSDを3、1、0.8、0.6および0.4μm(それぞれ実施例2、3、4、5、6とする)としたこと以外は、実施例1と同様にして有機発光トランジスタ素子を作製した。
有機半導体層203に用いる有機発光トランジスタ材料が、上記化合物B2、T2、T3、B3N(それぞれ実施例7、8、9、10とする)であること以外は、実施例1と同様にして有機発光トランジスタ素子を作製した。いずれにおいても第1の電極201(ソース電極)−第2の電極202(ドレイン電極)間の距離LSDは、10μmとした。
有機半導体層203に用いる有機発光トランジスタ材料が、下記の式(8)で示される比較化合物1を用いたこと以外は、実施例1と同様にして有機発光トランジスタ素子を作製した。第1の電極201(ソース電極)−第2の電極202(ドレイン電極)間の距離LSDは、10μmとした。
(1)Id−Vd特性
P型駆動した場合における実施例1〜6で得られた有機発光トランジスタ素子のId(ドレイン電流)−Vd(ドレイン電圧)特性を図7に示す。図7(a)〜(f)はそれぞれ、実施例1〜6の有機発光トランジスタ素子のId(ドレイン電流)−Vd(ドレイン電圧)特性である。図7(a)〜(f)の各グラフにおける6つの曲線は、上から順に、ゲート電圧Vdを−100、−80、−60、−40、−20、0Vとしたときのデータを示す(ゲート電圧Vdが−40〜0Vの場合においては曲線は一部重複している場合がある)。図7に示されるように、特に実施例1〜5の有機発光トランジスタ素子においては、あるドレイン電圧Vdにおける、ゲート電圧Vgの変化によるドレイン電流Idの差が十分に大きく、スイッチング素子としての機能を十分に有していることがわかる。なお、Id−Vd特性は、半導体パラメータアナライザ(Agilent 4145)を用いて測定した。
実施例1および実施例7〜10の有機発光トランジスタ素子についてのキャリヤ移動度およびHOMO/LUMOエネルギーレベルを表2に示す。表2に示すキャリヤ移動度は、ホールの移動度である。本発明の有機発光トランジスタ素子は、比較例1の有機発光トランジスタ素子と同等またはそれ以上のキャリヤ移動度を有していることがわかる。なお、HOMO/LUMOエネルギーレベルは、紫外光電子分光器(AC−1、Riken Keiki Co.)を用いて測定した。また、キャリヤ移動度は、以下のようにして算出した。
LSD :チャネル長(cm)
W :チャネル幅(cm)
Ci :ゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量(F/cm2)
μ :半導体のキャリヤ移動度(cm2/V・s)
Id :ドレイン電流(A)
Vd :ドレイン電圧(V)
Vg :ゲート電圧(V)
VT :ゲート閾値電圧(V) (飽和領域におけるドレイン電圧Vdが一定の下でドレイン電流Idの1/2乗をゲート電圧Vgに対してプロットし、漸近線が横軸と交わる点を示す。)
この飽和領域におけるIdの1/2乗とVgの関係からキャリヤ移動度μを算出することができる。本実施例においては、真空度約1×10-3Pa、室温の条件下、半導体パラメータアナライザ(Agilent 4145)を用いて、ドレイン電圧Vdを10Vから−100Vまで、−1Vのステップで、ゲート電圧Vgを0Vから−100Vまで、−20Vのステップでスキャンし、上記式[2]を用いてキャリヤ移動度μを算出した。
実施例1〜6の有機発光トランジスタ素子についてのEL発光効率ηextを表2に示す。本発明の有機発光トランジスタ素子は、高いEL発光効率を有し、特に実施例2、3(LSD=3、1μm)では0.6%という非常に高いEL発光効率を示すことがわかる。
NPC :フォトンカウンタによって観測した光子数(CPS)
XPC :光子数を光束(lm)に変換した値
r :フォトンカウンタ計測部の開口部分における円錐または円の半径(cm)
h :フォトンカウンタとサンプルとの距離(cm)
base :発光していないときの光子数(ダークカレント)
Claims (9)
- 上記式(1)のR1およびR2がともに水素原子であり、ZがC−Hであり、かつnが2または3である請求項1に記載の有機発光トランジスタ材料。
- 上記式(2)のR1およびR2がともにメチル基であり、nが2または3である請求項1に記載の有機発光トランジスタ材料。
- 上記式(1)のR1およびR2がともに水素原子であり、Zが窒素原子Nであり、かつnが3である請求項1に記載の有機発光トランジスタ材料。
- 互いに離れた第1の電極および第2の電極と、
前記第1の電極および前記第2の電極に接し、請求項1〜4のいずれかに記載の有機発光トランジスタ材料を含む有機半導体層と、
前記第1の電極および前記第2の電極に対向する第3の電極と、
前記第1の電極および前記第2の電極と、前記第3の電極との間に設けられた絶縁層と、を含むことを特徴とする有機発光トランジスタ素子。 - 前記第1の電極および前記第2の電極は、前記絶縁層に接していることを特徴とする請求項5に記載の有機発光トランジスタ素子。
- 前記第1の電極および前記第2の電極は、前記有機半導体層の面上であって、前記絶縁層と接する面とは反対側の面上に設けられることを特徴とする請求項5に記載の有機発光トランジスタ素子。
- 前記第1の電極および前記第2の電極は、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部を有し、かつ前記第1の電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯と、前記第2の電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯とを、所定間隔をあけて交互に配置したことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子。
- 請求項5〜8のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子を用いた表示装置。
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