JP2009530847A - Optoelectronic devices exhibiting improved efficiency - Google Patents
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Abstract
本明細書中には、1種以上のゼロ原子価金属からなる陰極、陽極及び光電子活性有機材料を含んでなる有機光電子デバイスであって、前記陰極が1種以上の有機アンモニウム塩に接触している有機光電子デバイスが記載されている。若干の実施形態では、有機アンモニウム塩は構造式(I)を有する。式中、R1〜R4は各々独立にC1〜C20脂肪族基、C3〜C20脂環式基又はC3〜C20芳香族基であり、X−は一価無機陰イオン、一価有機陰イオン、多価無機陰イオン、多価有機陰イオン及びこれらの混合物からなる群から選択される。
【選択図】 図1、化1In the present specification, an organic optoelectronic device comprising a cathode, an anode and a photoelectroactive organic material made of one or more zero-valent metals, wherein the cathode contacts one or more organic ammonium salts. An organic optoelectronic device is described. In some embodiments, the organic ammonium salt has the structural formula (I). In the formula, R 1 to R 4 are each independently a C 1 to C 20 aliphatic group, a C 3 to C 20 alicyclic group or a C 3 to C 20 aromatic group, and X − is a monovalent inorganic anion. , Selected from the group consisting of monovalent organic anions, polyvalent inorganic anions, polyvalent organic anions and mixtures thereof.
[Selection] Figure 1, Chemical formula 1
Description
本発明は、一般的には電気光学の分野に関し、さらに詳しくは有機電気光学デバイス及びそれの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は現在知られているデバイスに比べて向上した効率で動作する有機電気光学デバイスに関する。 The present invention relates generally to the field of electro-optics, and more particularly to organic electro-optic devices and methods of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to organic electro-optic devices that operate with improved efficiency compared to currently known devices.
ある種類の有機電気光学デバイス、即ち電気エネルギーを光に変換するデバイスである有機発光ダイオード(OLED)は、フラットパネルディスプレイや一般照明のような用途での使用可能性のため、広汎な研究開発努力の対象となっている。別の種類の有機電気光学デバイス、即ち光エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスである光起電デバイスも同様な関心を集めている。現在利用できる有機電気光学デバイス(例えば、OLEDや光起電デバイス)の有用性及び商業的魅力は、かかるデバイスを(例えば、OLEDの場合には消費される電気エネルギーの単位当たりに放出される光の量を増加させることにより)一層高い効率で動作させることができれば向上するであろう。 One type of organic electro-optic device, or organic light-emitting diode (OLED), a device that converts electrical energy into light, has extensive research and development efforts due to its potential for use in applications such as flat panel displays and general lighting. It is the target of. Another type of organic electro-optic device, a photovoltaic device that is a device that converts light energy into electrical energy, is of similar interest. The usefulness and commercial appeal of currently available organic electro-optic devices (eg, OLEDs and photovoltaic devices) makes such devices (eg, light emitted per unit of electrical energy consumed in the case of OLEDs). It would be better if it could be operated with higher efficiency (by increasing the amount).
有機電気光学デバイスの効率向上については印象的な進歩が達成されているものの、一層高い経済性をもって動作させることができるデバイスを得るためにはさらなる向上が必要である。 Although impressive progress has been achieved in improving the efficiency of organic electro-optic devices, further improvements are needed to obtain devices that can be operated more economically.
一実施形態では、本発明は、(a)1種以上のゼロ原子価金属からなる陰極、(b)陽極、及び(c)前記陰極と前記陽極との間に配設された光電子活性有機材料を含んでなる有機光電子デバイスであって、前記陰極が1種以上の有機アンモニウム塩に接触している有機光電子デバイスを提供する。 In one embodiment, the present invention provides (a) a cathode composed of one or more zero-valent metals, (b) an anode, and (c) an optoelectronic active organic material disposed between the cathode and the anode. An organic optoelectronic device comprising: the cathode being in contact with one or more organic ammonium salts.
別の実施形態では、本発明は、(a)1種以上のゼロ原子価金属からなる陰極、(b)陽極、及び(c)前記陰極と前記陽極との間に配設された光電子活性有機材料を含んでなる有機光電子デバイスであって、前記陰極が下記の構造式(I)を有する1種以上の有機アンモニウム塩に接触している有機光電子デバイスを提供する。 In another embodiment, the present invention provides (a) a cathode composed of one or more zero-valent metals, (b) an anode, and (c) an optoelectronically active organic disposed between the cathode and the anode. An organic optoelectronic device comprising a material, wherein the cathode is in contact with one or more organic ammonium salts having the following structural formula (I):
別の実施形態では、本発明は、(a)1種以上のゼロ原子価金属からなる陰極、(b)陽極、(c)前記陰極と前記陽極との間に配設された光電子活性有機材料、及び(d)下記の構造式(I)を有する1種以上の有機アンモニウム塩を含んでなるOLEDデバイスであって、前記アンモニウム塩が光電子活性有機材料と陰極との間に配設され、前記アンモニウム塩が陰極に接触している有機発光ダイオードを提供する。 In another embodiment, the present invention provides: (a) a cathode composed of one or more zero-valent metals, (b) an anode, (c) an optoelectronic active organic material disposed between the cathode and the anode. And (d) an OLED device comprising one or more organic ammonium salts having the following structural formula (I), wherein the ammonium salt is disposed between a photoactive organic material and a cathode: Provided is an organic light emitting diode in which an ammonium salt is in contact with a cathode.
図面の簡単な説明
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳しい説明を読んだ場合に一層よく理解されよう。添付の図面中では、図面全体を通じて類似の部品は同一の符号で表されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS These and other features, aspects and advantages of the present invention will become better understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings, in which: In the accompanying drawings, like parts are designated by like numerals throughout.
図1は、本発明の実施形態に従って有機アンモニウム塩に接触した陰極を含む第1の光電子デバイス構造の略図である。 FIG. 1 is a schematic illustration of a first optoelectronic device structure including a cathode in contact with an organic ammonium salt in accordance with an embodiment of the present invention.
図2は、本発明の実施形態に従って有機アンモニウム塩及び電荷注入材料層を含む第2の光電子デバイス構造の略図である。 FIG. 2 is a schematic diagram of a second optoelectronic device structure including an organic ammonium salt and a charge injection material layer in accordance with an embodiment of the present invention.
図3は、本発明の実施形態に従って有機アンモニウム塩からなる層を含む第3の光電子デバイス構造の略図である。 FIG. 3 is a schematic diagram of a third optoelectronic device structure including a layer of an organic ammonium salt in accordance with an embodiment of the present invention.
図4は、光電子活性材料としての発光ポリマー(LEP)及び陰極としてのアルミニウム(Al)を含むデバイスである比較例1(C.Ex.1)のOLEDデバイスに関する効率対電流密度プロットを示している。 4 shows the efficiency versus current density plot for the OLED device of Comparative Example 1 (C. Ex. 1), which is a device comprising a light emitting polymer (LEP) as the photoelectroactive material and aluminum (Al) as the cathode. .
図5は、順バイアス及び逆バイアス下における実施例1のOLEDデバイスのI−V挙動を示している。 FIG. 5 shows the IV behavior of the OLED device of Example 1 under forward and reverse bias.
図6は、実施例1のOLEDの効率を電流密度の関数としてプロットしたグラフである。 FIG. 6 is a graph plotting the efficiency of the OLED of Example 1 as a function of current density.
図7は、照明下及び暗所において測定した本発明の例示的な実施形態の電流対バイアス電圧のプロットである。 FIG. 7 is a plot of current versus bias voltage for an exemplary embodiment of the invention measured under illumination and in the dark.
本発明の好ましい実施形態及びその実施例に関する以下の詳しい説明を参照することで本発明の理解を深めることができよう。本明細書及び特許請求の範囲では多くの用語を用いるが、これらは以下の意味をもつものと定義される。 A better understanding of the present invention can be obtained by reference to the following detailed description of the preferred embodiment of the invention and its examples. A number of terms are used throughout the specification and claims, which are defined to have the following meanings:
単数形で記載したものであっても、前後関係から明らかでない限り、複数の場合も含めて意味する。 Even in the singular form, it includes plural cases unless it is clear from the context.
「任意の」又は「任意には」という用語は、その用語に続いて記載された事象又は状況が起きても起きなくてもよいことを意味しており、かかる記載はその事象が起こる場合と起こらない場合を包含する。 The term “optional” or “optionally” means that the event or situation described following the term may or may not occur, and such a description may be used when the event occurs. Includes cases that do not occur.
本明細書中で使用する「芳香族基」という用語は、1以上の芳香族原子団を含む原子価1以上の原子配列をいう。1以上の芳香族原子団を含む原子価1以上の原子配列は、窒素、硫黄、セレン、ケイ素及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよく、或いは炭素及び水素のみから構成されていてもよい。本明細書中で使用する「芳香族基」という用語は、特に限定されないが、フェニル基、ピリジル基、フラニル基、チエニル基、ナフチル基、フェニレン基及びビフェニル基を包含する。上述の通り、芳香族基は1以上の芳香族原子団を含む。芳香族原子団は常に4n+2(式中、「n」は1以上の整数である。)の「非局在化」電子を有する環状構造であり、フェニル基(n=1)、チエニル基(n=1)、フラニル基(n=1)、ナフチル基(n=2)、アズレニル基(n=2)、アントラセニル基(n=3)などで例示される。芳香族基はまた、非芳香族成分も含み得る。例えば、ベンジル基はフェニル環(芳香族原子団)及びメチレン基(非芳香族成分)からなる芳香族基である。同様に、テトラヒドロナフチル基は芳香族原子団(C6H3)が非芳香族成分−(CH2)4−に縮合してなる芳香族基である。便宜上、本明細書中での「芳香族基」という用語は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、ハロ芳香族基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基(例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体)、アミン基、ニトロ基などの広範囲の官能基を含むものと定義される。例えば、4−メチルフェニル基はメチル基を含むC7芳香族基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、2−ニトロフェニル基はニトロ基を含むC6芳香族基であり、ニトロ基が官能基である。芳香族基は、4−トリフルオロメチルフェニル、ヘキサフルオロイソプロピリデンビス(4−フェニルオキシ)(即ち、−OPhC(CF3)2PhO−)、4−クロロメチルフェニル、3−トリフルオロビニル−2−チエニル、3−トリクロロメチルフェニル(即ち、3−CCl3Ph−)、4−(3−ブロモプロピル)フェニル(即ち、4−BrCH2CH2CH2Ph−)などのハロゲン化芳香族基を包含する。芳香族基のさらに他の例には、4−アリルオキシフェノキシ、4−アミノフェニル(即ち、4−H2NPh−)、3−アミノカルボニルフェニル(即ち、NH2COPh−)、4−ベンゾイルフェニル、ジシアノメチリデンビス(4−フェニルオキシ)(即ち、−OPhC(CN)2PhO−)、3−メチルフェニル、メチレンビス(4−フェニルオキシ)(即ち、−OPhCH2PhO−)、2−エチルフェニル、フェニルエテニル、3−ホルミル−2−チエニル、2−ヘキシル−5−フラニル、ヘキサメチレン−1,6−ビス(4−フェニルオキシ)(即ち、−OPh(CH2)6PhO−)、4−ヒドロキシメチルフェニル(即ち、4−HOCH2Ph−)、4−メルカプトメチルフェニル(即ち、4−HSCH2Ph−)、4−メチルチオフェニル(即ち、4−CH3SPh−)、3−メトキシフェニル、2−メトキシカルボニルフェニルオキシ(例えば、メチルサリチル)、2−ニトロメチルフェニル(即ち、2−NO2CH2Ph)、3−トリメチルシリルフェニル、4−t−ブチルジメチルシリルフェニル、4−ビニルフェニル、ビニリデンビス(フェニル)などがある。「C3〜C10芳香族基」という用語は、3以上で10以下の炭素原子を含む芳香族基を包含する。芳香族基1−イミダゾリル(C3H2N2−)はC3芳香族基を代表する。ベンジル基(C7H8−)はC7芳香族基を代表する。 As used herein, the term “aromatic group” refers to an atomic arrangement having a valence of at least one comprising at least one aromatic group. The atomic arrangement of one or more valences containing one or more aromatic groups may contain heteroatoms such as nitrogen, sulfur, selenium, silicon and oxygen, or may be composed solely of carbon and hydrogen. Good. The term “aromatic group” as used herein is not particularly limited, but includes phenyl group, pyridyl group, furanyl group, thienyl group, naphthyl group, phenylene group and biphenyl group. As described above, the aromatic group contains one or more aromatic groups. The aromatic group is always a cyclic structure having “delocalized” electrons of 4n + 2 (where “n” is an integer of 1 or more), a phenyl group (n = 1), a thienyl group (n = 1), furanyl group (n = 1), naphthyl group (n = 2), azulenyl group (n = 2), anthracenyl group (n = 3) and the like. Aromatic groups can also include non-aromatic components. For example, a benzyl group is an aromatic group composed of a phenyl ring (aromatic atomic group) and a methylene group (non-aromatic component). Similarly, the tetrahydronaphthyl group is an aromatic group formed by condensing an aromatic group (C 6 H 3 ) with a non-aromatic component — (CH 2 ) 4 —. For convenience, the term “aromatic group” in this specification refers to an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, haloalkyl group, haloaromatic group, conjugated dienyl group, alcohol group, ether group, aldehyde group, ketone group, It is defined to include a wide range of functional groups such as carboxylic acid groups, acyl groups (for example, carboxylic acid derivatives such as esters and amides), amine groups and nitro groups. For example, the 4-methylphenyl radical is a C 7 aromatic radical comprising a methyl group, the methyl group being a functional group which is an alkyl group. Similarly, the 2-nitrophenyl group is a C 6 aromatic group containing a nitro group, and the nitro group is a functional group. Aromatic groups include 4-trifluoromethylphenyl, hexafluoroisopropylidenebis (4-phenyloxy) (ie —OPhC (CF 3 ) 2 PhO—), 4-chloromethylphenyl, 3-trifluorovinyl-2 A halogenated aromatic group such as thienyl, 3-trichloromethylphenyl (ie 3-CCl 3 Ph—), 4- (3-bromopropyl) phenyl (ie 4-BrCH 2 CH 2 CH 2 Ph—) Include. Still other examples of aromatic groups include 4-allyloxyphenoxy, 4-aminophenyl (ie, 4-H 2 NPh—), 3-aminocarbonylphenyl (ie, NH 2 COPh—), 4-benzoylphenyl. Dicyanomethylidenebis (4-phenyloxy) (ie —OPhC (CN) 2 PhO—), 3-methylphenyl, methylenebis (4-phenyloxy) (ie —OPhCH 2 PhO—), 2-ethylphenyl , phenylethenyl, 3-formyl-2-thienyl, 2-hexyl-5-furanyl, hexamethylene-1,6-bis (4-phenyloxy) (i.e., -OPh (CH 2) 6 PhO -), 4 - hydroxymethylphenyl (i.e., 4-HOCH 2 Ph -) , 4- mercaptomethylphenyl (i.e., 4-HSCH 2 Ph -) , 4 Methylthiophenyl (i.e., 4-CH 3 SPh -) , 3- methoxyphenyl, 2-methoxycarbonylphenyl oxy (e.g., methyl salicyl), 2-nitro-methylphenyl (i.e., 2-NO 2 CH 2 Ph ), 3- Examples include trimethylsilylphenyl, 4-t-butyldimethylsilylphenyl, 4-vinylphenyl, vinylidenebis (phenyl), and the like. The term “C 3 -C 10 aromatic group” includes aromatic groups containing 3 to 10 carbon atoms. The aromatic group 1-imidazolyl (C 3 H 2 N 2 —) represents a C 3 aromatic group. Benzyl radical (C 7 H 8 -) represents a C 7 aromatic radical.
本明細書中で使用する「脂環式基」という用語は、環状であるが芳香族でない原子配列を含む原子価1以上の基をいう。本明細書中で定義される「脂環式基」は、芳香族原子団を含まない。「脂環式基」は1以上の非環式成分を含み得る。例えば、シクロヘキシルメチル基(C6H11CH2−)は、シクロヘキシル環(環状であるが芳香族でない原子配列)及びメチレン基(非環式成分)からなる脂環式基である。脂環式基は、窒素、硫黄、セレン、ケイ素及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよく、或いは炭素及び水素のみから構成されていてもよい。便宜上、本明細書中での「脂環式基」という用語は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基(例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体)、アミン基、ニトロ基などの広範囲の官能基を含むものと定義される。例えば、4−メチルシクロペンチル基はメチル基を含むC6脂環式基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、2−ニトロシクロブチル基はニトロ基を含むC4脂環式基であり、ニトロ基が官能基である。脂環式基は、同一のもの又は相異なるものであり得る1以上のハロゲン原子を含み得る。ハロゲン原子には、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素がある。1以上のハロゲン原子を含む脂環式基には、2−トリフルオロメチルシクロヘキシル、4−ブロモジフルオロメチルシクロオクチル、2−クロロジフルオロメチルシクロヘキシル、ヘキサフルオロイソプロピリデン−2,2−ビス(シクロヘキサ−4−イル)(即ち、−C6H10C(CF3)2C6H10−)、2−クロロメチルシクロヘキシル、3−ジフルオロメチレンシクロヘキシル、4−トリクロロメチルシクロヘキシルオキシ、4−ブロモジクロロメチルシクロヘキシルチオ、2−ブロモエチルシクロペンチル、2−ブロモプロピルシクロヘキシルオキシ(例えば、CH3CHBrCH2C6H10O−)などがある。脂環式基のさらに他の例には、4−アリルオキシシクロヘキシル、4−アミノシクロヘキシル(即ち、H2NC6H10−)、4−アミノカルボニルシクロペンチル(即ち、NH2COC5H8−)、4−アセチルオキシシクロヘキシル、2,2−ジシアノイソプロピリデンビス(シクロヘキサ−4−イルオキシ)(即ち、−OC6H10C(CN)2C6H10O−)、3−メチルシクロヘキシル、メチレンビス(シクロヘキサ−4−イルオキシ)(即ち、−OC6H10CH2C6H10O−)、1−エチルシクロブチル、シクロプロピルエテニル、3−ホルミル−2−テトラヒドロフラニル、2−ヘキシル−5−テトラヒドロフラニル、ヘキサメチレン−1,6−ビス(シクロヘキサ−4−イルオキシ)(即ち、−OC6H10(CH2)6C6H10O−)、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル(即ち、4−HOCH2C6H10−)、4−メルカプトメチルシクロヘキシル(即ち、4−HSCH2C6H10−)、4−メチルチオシクロヘキシル(即ち、4−CH3SC6H10−)、4−メトキシシクロヘキシル、2−メトキシカルボニルシクロヘキシルオキシ(2−CH3OCOC6H10O−)、4−ニトロメチルシクロヘキシル(即ち、NO2CH2C6H10−)、3−トリメチルシリルシクロヘキシル、2−t−ブチルジメチルシリルシクロペンチル、4−トリメトキシシリルエチルシクロヘキシル(例えば、(CH3O)3SiCH2CH2C6H10−)、4−ビニルシクロヘキセニル、ビニリデンビス(シクロヘキシル)などがある。「C3〜C10脂環式基」という用語は、3以上で10以下の炭素原子を含む脂環式基を包含する。脂環式基2−テトラヒドロフラニル(C4H7O−)はC4脂環式基を代表する。シクロヘキシルメチル基(C6H11CH2−)はC7脂環式基を代表する。 As used herein, the term “alicyclic group” refers to a group having a valence of at least one comprising a cyclic but non-aromatic atomic arrangement. An “alicyclic group” as defined herein does not include an aromatic group. An “alicyclic group” can include one or more acyclic components. For example, a cyclohexylmethyl group (C 6 H 11 CH 2 —) is an alicyclic group composed of a cyclohexyl ring (a cyclic but non-aromatic atomic arrangement) and a methylene group (acyclic component). The alicyclic group may contain heteroatoms such as nitrogen, sulfur, selenium, silicon and oxygen, or may consist solely of carbon and hydrogen. For convenience, the term “alicyclic group” in this specification refers to an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a haloalkyl group, a conjugated dienyl group, an alcohol group, an ether group, an aldehyde group, a ketone group, a carboxylic acid group, Defined as containing a wide range of functional groups such as acyl groups (eg carboxylic acid derivatives such as esters and amides), amine groups, nitro groups and the like. For example, a 4-methylcyclopentyl group is a C 6 alicyclic group containing a methyl group, and the methyl group is a functional group that is an alkyl group. Similarly, the 2-nitrocyclobutyl group is a C 4 alicyclic group containing a nitro group, and the nitro group is a functional group. The alicyclic groups can contain one or more halogen atoms that can be the same or different. Halogen atoms include, for example, fluorine, chlorine, bromine and iodine. Alicyclic groups containing one or more halogen atoms include 2-trifluoromethylcyclohexyl, 4-bromodifluoromethylcyclooctyl, 2-chlorodifluoromethylcyclohexyl, hexafluoroisopropylidene-2,2-bis (cyclohexa-4 - yl) (i.e., -C 6 H 10 C (CF 3) 2 C 6 H 10 -), 2- chloro-methylcyclohexyl, 3-difluoromethylene-cyclohexyl, 4-trichloromethyl-cyclohexyloxy, 4-bromo-dichloromethyl cyclohexylthio 2-bromoethylcyclopentyl, 2-bromopropylcyclohexyloxy (for example, CH 3 CHBrCH 2 C 6 H 10 O—) and the like. Still other examples of alicyclic groups include 4-allyloxycyclohexyl, 4-aminocyclohexyl (ie, H 2 NC 6 H 10 —), 4-aminocarbonylcyclopentyl (ie, NH 2 COC 5 H 8 —). , 4-acetyloxy-cyclohexyl, 2,2-dicyano isopropylidene bis (cyclohex-4-yloxy) (i.e., -OC 6 H 10 C (CN ) 2 C 6 H 10 O -), 3- methylcyclohexyl, methylenebis ( cyclohex-4-yloxy) (i.e., -OC 6 H 10 CH 2 C 6 H 10 O -), 1- ethyl-cyclobutyl, cyclopropyl ethenyl, 3-formyl-2-tetrahydrofuranyl, 2-hexyl-5- Tetrahydrofuranyl, hexamethylene-1,6-bis (cyclohex-4-yloxy) (i.e.,- OC 6 H 10 (CH 2) 6 C 6 H 10 O -), 4- hydroxymethylcyclohexyl (i.e., 4-HOCH 2 C 6 H 10 -), 4- mercaptomethyl cyclohexyl (i.e., 4-HSCH 2 C 6 H 10 -), 4-methylthio-cyclohexyl (i.e., 4-CH 3 SC 6 H 10 -), 4- methoxy-cyclohexyl, 2-methoxycarbonyl-cyclohexyloxy (2-CH 3 OCOC 6 H 10 O -), 4- nitro methylcyclohexyl (i.e., NO 2 CH 2 C 6 H 10 -), 3- trimethylsilyl cyclohexyl, 2-t-butyldimethylsilyl cyclopentyl, 4-trimethoxysilyl ethyl cyclohexyl (e.g., (CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 C 6 H 10 -), 4- vinyl cyclohexenyl, Biniri Nbisu (cyclohexyl), and the like. The term “C 3 -C 10 alicyclic group” includes alicyclic groups containing 3 to 10 carbon atoms. The alicyclic group 2-tetrahydrofuranyl (C 4 H 7 O—) represents a C 4 alicyclic group. The cyclohexylmethyl group (C 6 H 11 CH 2 —) represents a C 7 alicyclic group.
本明細書中で使用する「脂肪族基」という用語は、環状でない線状又は枝分れ原子配列からなる原子価1以上の有機基をいう。脂肪族基は1以上の炭素原子を含むものと定義される。脂肪族基をなす原子配列は、窒素、硫黄、ケイ素、セレン及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよく、或いは炭素及び水素のみから構成されていてもよい。便宜上、本明細書中での「脂肪族基」という用語は、「環状でない線状又は枝分れ原子配列」の一部として、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基(例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体)、アミン基、ニトロ基などの広範囲の官能基を含むものと定義される。例えば、4−メチルペンチル基はメチル基を含むC6脂肪族基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、4−ニトロブチル基はニトロ基を含むC4脂肪族基であり、ニトロ基が官能基である。脂肪族基は、同一のもの又は相異なるものであり得る1以上のハロゲン原子を含むハロアルキル基であり得る。ハロゲン原子には、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素がある。1以上のハロゲン原子を含む脂肪族基には、ハロゲン化アルキルであるトリフルオロメチル、ブロモジフルオロメチル、クロロジフルオロメチル、ヘキサフルオロイソプロピリデン、クロロメチル、ジフルオロビニリデン、トリクロロメチル、ブロモジクロロメチル、ブロモエチル、2−ブロモトリメチレン(例えば、−CH2CHBrCH2−)などがある。脂肪族基のさらに他の例には、アリル、アミノカルボニル(即ち、−CONH2)、カルボニル、2,2−ジシアノイソプロピリデン(即ち、−CH2C(CN)2CH2−)、メチル(即ち、−CH3)、メチレン(即ち、−CH2−)、エチル、エチレン、ホルミル(即ち、−CHO)、ヘキシル、ヘキサメチレン、ヒドロキシメチル(即ち、−CH2OH)、メルカプトメチル(即ち、−CH2SH)、メチルチオ(即ち、−SCH3)、メチルチオメチル(即ち、−CH2SCH3)、メトキシ、メトキシカルボニル(即ち、CH3OCO−)、ニトロメチル(即ち、−CH2NO2)、チオカルボニル、トリメチルシリル(即ち、(CH3)3Si−)、t−ブチルジメチルシリル、3−トリメトキシシリルプロピル(即ち、(CH3O)3SiCH2CH2CH2−)、ビニル、ビニリデンなどがある。さらに他の例としては、C1〜C10脂肪族基は1以上で10以下の炭素原子を含む。メチル基(即ち、CH3−)はC1脂肪族基の例である。デシル基(即ち、CH3(CH2)9−)はC10脂肪族基の例である。 As used herein, the term “aliphatic group” refers to an organic group having a valence of at least one consisting of a linear or branched atom array that is not cyclic. An aliphatic group is defined as containing one or more carbon atoms. The atomic arrangement forming the aliphatic group may contain heteroatoms such as nitrogen, sulfur, silicon, selenium and oxygen, or may be composed only of carbon and hydrogen. For convenience, the term “aliphatic group” as used herein refers to an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, haloalkyl group, conjugated dienyl group, as part of a “non-cyclic linear or branched atom array”, Defined as containing a wide range of functional groups such as alcohol groups, ether groups, aldehyde groups, ketone groups, carboxylic acid groups, acyl groups (eg carboxylic acid derivatives such as esters and amides), amine groups and nitro groups. . For example, a 4-methylpentyl group is a C 6 aliphatic group containing a methyl group, and the methyl group is a functional group that is an alkyl group. Similarly, 4-nitrobutyl group is a C 4 aliphatic radical comprising a nitro group, the nitro group being a functional group. Aliphatic groups can be haloalkyl groups containing one or more halogen atoms, which can be the same or different. Halogen atoms include, for example, fluorine, chlorine, bromine and iodine. Aliphatic groups containing one or more halogen atoms include alkyl halides trifluoromethyl, bromodifluoromethyl, chlorodifluoromethyl, hexafluoroisopropylidene, chloromethyl, difluorovinylidene, trichloromethyl, bromodichloromethyl, bromoethyl, 2-bromotrimethylene (eg, —CH 2 CHBrCH 2 —) and the like. Still other examples of aliphatic groups include allyl, aminocarbonyl (ie, —CONH 2 ), carbonyl, 2,2-dicyanoisopropylidene (ie, —CH 2 C (CN) 2 CH 2 —), methyl ( That is, —CH 3 ), methylene (ie, —CH 2 —), ethyl, ethylene, formyl (ie, —CHO), hexyl, hexamethylene, hydroxymethyl (ie, —CH 2 OH), mercaptomethyl (ie, -CH 2 SH), methylthio (i.e., -SCH 3), methylthiomethyl (i.e., -CH 2 SCH 3), methoxy, methoxycarbonyl (i.e., CH 3 OCO-), nitromethyl (i.e., -CH 2 NO 2) , thiocarbonyl, trimethylsilyl (i.e., (CH 3) 3 Si - ), t- butyldimethylsilyl, 3-trimethoxysilylpropyl Pro Le (i.e., (CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 -), vinyl, vinylidene, and the like. As yet another example, C 1 -C 10 aliphatic groups contain 10 or fewer carbon atoms in one or more. A methyl group (ie, CH 3 —) is an example of a C 1 aliphatic group. Decyl group (i.e., CH 3 (CH 2) 9 -) is an example of a C 10 aliphatic group.
前述の通り、本発明は、1種以上のゼロ原子価金属を含む陰極、陽極、及び前記陰極と前記陽極との間に配設された光電子活性有機材料を含んでなる有機光電子デバイスであって、前記陰極が1種以上の有機アンモニウム塩に接触している有機光電子デバイスを提供する。一実施形態では、陰極は下記の構造式(I)を有する1種以上の有機アンモニウム塩に接触している。 As described above, the present invention is an organic optoelectronic device comprising a cathode containing one or more zero-valent metals, an anode, and a photoelectroactive organic material disposed between the cathode and the anode. An organic optoelectronic device in which the cathode is in contact with one or more organic ammonium salts. In one embodiment, the cathode is in contact with one or more organic ammonium salts having the following structural formula (I):
一実施形態では、陰極は負電荷キャリヤー(電子)を電気活性有機層中に注入する目的に役立つ。一実施形態では、陰極は、K、Li、Na、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ag、Au、In、Sn、Zn、Zr、Sc、Y、ランタニド系列の元素、これらの合金又はこれらの混合物のような金属からなる。陰極層を形成するための好適な合金材料は、Ag−Mg、Al−Li、In−Mg、Al−Ca及びAl−Au合金である。金属(例えば、カルシウム)又は金属フッ化物(例えば、LiF)の薄層をゼロ原子価金属(例えば、アルミニウム又は銀)の厚い層で被覆したもののような層状の非合金構造物も使用可能である。一実施形態では、陰極はゼロ原子価金属からなる。一実施形態では、陰極は、アルミニウム、銅、亜鉛、銀、ニッケル、パラジウム、白金、イリジウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム及び上述のものの2種以上の混合物からなる群から選択されるゼロ原子価金属からなる。陰極は、物理蒸着、化学蒸着、スパッタリング又は類似の技法によって下方に位置する構成要素上に堆積させることができる。一実施形態では、陰極は透明である。「透明」という用語は、10度以下の入射角で可視波長域の光の50%以上、通常は80%以上、さらに通常は90%以上を透過させることを意味する。これは、「透明」として記載されたデバイス又は物品(例えば、透明な陰極)が約10度以下の入射角でデバイス又は物品に入射した可視域の光の50%以上を透過させることを意味する。 In one embodiment, the cathode serves the purpose of injecting negative charge carriers (electrons) into the electroactive organic layer. In one embodiment, the cathode comprises K, Li, Na, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ag, Au, In, Sn, Zn, Zr, Sc, Y, lanthanide series elements, and alloys thereof Or a metal such as a mixture thereof. Suitable alloy materials for forming the cathode layer are Ag-Mg, Al-Li, In-Mg, Al-Ca and Al-Au alloys. Layered non-alloy structures such as a thin layer of metal (eg calcium) or metal fluoride (eg LiF) coated with a thick layer of zero-valent metal (eg aluminum or silver) can also be used. . In one embodiment, the cathode comprises a zero valent metal. In one embodiment, the cathode is selected from the group consisting of aluminum, copper, zinc, silver, nickel, palladium, platinum, iridium, lithium, sodium, potassium, calcium, barium, strontium and mixtures of two or more of the foregoing. Made of zero-valent metal. The cathode can be deposited on the underlying component by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, sputtering or similar techniques. In one embodiment, the cathode is transparent. The term “transparent” means that 50% or more, usually 80% or more, more usually 90% or more of light in the visible wavelength region is transmitted at an incident angle of 10 degrees or less. This means that a device or article described as “transparent” (eg, a transparent cathode) transmits at least 50% of visible light incident on the device or article at an incident angle of about 10 degrees or less. .
陽極は、一般に、四点プローブ技法で測定して100ジーメンス/センチメートル以上のバルク導電率を有する材料からなる。陽極としては、酸化インジウムスズ(ITO)が通例使用される。これは、ITOが光の透過に対して実質的に透明であり、したがって電気活性有機層から放出された光が顕著な減衰なしにITO陽極層を通って脱出することを容易にするからである。陽極層として使用できる他の材料には、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛インジウムスズ、酸化アンチモン及びこれらの混合物がある。陰極及び陽極は「導電層」といわれる。 The anode is generally composed of a material having a bulk conductivity of 100 Siemens / centimeter or more as measured by a four-point probe technique. As the anode, indium tin oxide (ITO) is usually used. This is because ITO is substantially transparent to light transmission and thus facilitates light emitted from the electroactive organic layer to escape through the ITO anode layer without significant attenuation. . Other materials that can be used as the anode layer include tin oxide, indium oxide, zinc oxide, indium zinc oxide, zinc indium tin oxide, antimony oxide, and mixtures thereof. The cathode and anode are referred to as “conductive layers”.
本発明のデバイスの製造に際しては、物理蒸着、化学蒸着、スパッタリング又は類似の方法によって下方に位置する構成要素上に導電層を堆積させることができ、或いは上述の技法の2以上の組合せを使用することもできる。各導電層の厚さは独立に変化し得るが、一般的には約10〜約500ナノメートルの範囲内にある。即ち、一実施形態では、導電層の厚さは一実施形態では約10〜約500ナノメートル、別の実施形態では約10〜約200ナノメートル、さらに別の実施形態では約50〜約200ナノメートルの範囲内にある。例えば約50ナノメートル未満の厚さを有する薄くて実質的に透明な金属層を好適な導電層として使用することもできる。好適で例示的な金属には、銀、銅、タングステン、ニッケル、コバルト、鉄、セレン、ゲルマニウム、金、白金、アルミニウム又は上述のものの2種以上の混合物、及び上述のものの1種以上を含む合金がある。一実施形態では、陽極は実質的に透明な基板(例えば、ガラス基板又は有機ポリマー基板)上に配設される。 In manufacturing the device of the present invention, the conductive layer can be deposited on the underlying component by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, sputtering or similar methods, or a combination of two or more of the techniques described above is used. You can also. The thickness of each conductive layer can vary independently, but is generally in the range of about 10 to about 500 nanometers. That is, in one embodiment, the thickness of the conductive layer is from about 10 to about 500 nanometers in one embodiment, from about 10 to about 200 nanometers in another embodiment, and from about 50 to about 200 nanometers in yet another embodiment. Within the range of meters. For example, a thin and substantially transparent metal layer having a thickness of less than about 50 nanometers can be used as a suitable conductive layer. Suitable exemplary metals include silver, copper, tungsten, nickel, cobalt, iron, selenium, germanium, gold, platinum, aluminum or a mixture of two or more of the foregoing, and alloys containing one or more of the above. There is. In one embodiment, the anode is disposed on a substantially transparent substrate (eg, a glass substrate or an organic polymer substrate).
一実施形態では、光電子活性材料は層として配設され、光電子デバイス中において正孔及び電子の両方に対する輸送媒体として役立つ。OLEDでは、光電子デバイス中の正孔及び電子が結合して励起状態の化学種を形成し、これが可視域内の電磁放射を放出する。若干の実施形態では、OLEDにおいて電気エネルギーを光エネルギーに変換するために使用される電気バイアスを逆転することで、OLEDは光エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電デバイスに転換される。光起電デバイスでは、光電子活性材料に入射する光及び印加される電圧バイアスの総合効果によって正孔及び電子が生成される。次いで、こうして生成された正孔及び電子が電流の流れを生じる。かくして本発明の光電子デバイスは、電気エネルギーを光エネルギーに変換する能力によって特徴づけられる(OLED)と共に、電圧バイアスを逆転することで、光エネルギーを電気エネルギーに変換する能力によって特徴づけられる(光起電デバイス(PV))。光電子活性有機材料は、通例、所望の波長範囲内でエレクトロルミネセンスを示すように選択される。 In one embodiment, the optoelectronic active material is arranged as a layer and serves as a transport medium for both holes and electrons in the optoelectronic device. In OLEDs, holes and electrons in an optoelectronic device combine to form an excited state species that emits electromagnetic radiation in the visible range. In some embodiments, reversing the electrical bias used to convert electrical energy into light energy in the OLED converts the OLED into a photovoltaic device that converts light energy into electrical energy. In photovoltaic devices, holes and electrons are generated by the combined effect of light incident on the optoelectronic active material and applied voltage bias. The holes and electrons thus generated then cause a current flow. Thus, the optoelectronic device of the present invention is characterized by its ability to convert electrical energy to light energy (OLED) and by its ability to convert light energy to electrical energy by reversing the voltage bias (photovoltaic). Electrical device (PV)). The optoelectronically active organic material is typically selected to exhibit electroluminescence within the desired wavelength range.
上述の通り、光電子活性材料は通例は光電子デバイス中に光電子活性層として配設され、前記層はデバイスの導電層間に配設される。光電子活性層の厚さは、通例、約10〜約300ナノメートルの例示的な範囲内にある。光電子活性層を形成するために使用される光電子活性材料は、ポリマー、コポリマー、ポリマー又はコポリマーの混合物、或いは不飽和結合を有する低分子量有機分子であり得る有機材料である。かかる材料は一般に非局在化π電子系を有しており、それによってポリマー鎖又は有機分子は比較的高い移動度を有する正及び負電荷キャリヤーを支持できるのが通例である。好適な光電子活性ポリマーは、ポリ(n−ビニルカルバゾール)(「PVK」、約380〜約500ナノメートルの波長範囲内の紫色ないし青色の光を放出する)及びポリ(n−ビニルカルバゾール)誘導体、ポリフルオレン及びポリ(アルキルフルオレン)(例えば、ポリ(9,9−ジヘキシルフルオレン)(約410〜約550ナノメートルの波長範囲内の光を放出する)、ポリ(ジオクチルフルオレン)(436ナノメートルのピークエレクトロルミネセント(EL)発光波長)及びポリ{9,9−ビス(3,6−ジオキサヘプチル)フルオレン−2,7−ジイル}(約410〜約550ナノメートルの波長範囲内の光を放出する))のようなポリフルオレン誘導体、ポリ(パラフェニレン)(「PPP」)及びポリ(2−デシルオキシ−1,4−フェニレン)(約400〜約550ナノメートルの波長範囲内の光を放出する)やポリ(2,5−ジヘプチル−1,4−フェニレン)のようなそれの誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)(「PPV」)及びジアルコキシ置換PPVやシアノ置換PPVのようなそれの誘導体、ポリチオフェン及びポリ(3−アルキルチオフェン)やポリ(4,4′−ジアルキル−2,2′−ビチオフェン)やポリ(2,5−チエニレンビニレン)のようなそれの誘導体、ポリ(ピリジンビニレン)及びそれの誘導体、ポリキノキサリン及びそれの誘導体、並びにポリキノリン及びそれの誘導体である。これらのポリマーの混合物及び/又は上述のポリマーの2種以上に共通する構造単位を含むコポリマーも、有機光電子デバイス(例えば、OLED)から放出される光の色を調整するために使用できる。 As described above, the photoelectroactive material is typically disposed as a photoelectroactive layer in an optoelectronic device, the layer being disposed between the conductive layers of the device. The thickness of the optoelectronic active layer is typically in the exemplary range of about 10 to about 300 nanometers. The photoactive material used to form the photoactive layer is an organic material that can be a polymer, copolymer, polymer or mixture of copolymers, or a low molecular weight organic molecule having an unsaturated bond. Such materials generally have a delocalized π-electron system so that polymer chains or organic molecules can support positive and negative charge carriers with relatively high mobility. Suitable photoactive polymers are poly (n-vinylcarbazole) ("PVK", which emits violet to blue light in the wavelength range of about 380 to about 500 nanometers) and poly (n-vinylcarbazole) derivatives, Polyfluorene and poly (alkylfluorene) (eg, poly (9,9-dihexylfluorene) (emits light in the wavelength range of about 410 to about 550 nanometers), poly (dioctylfluorene) (436 nanometer peak) Electroluminescent (EL) emission wavelength) and poly {9,9-bis (3,6-dioxaheptyl) fluorene-2,7-diyl} (emitting light in the wavelength range of about 410 to about 550 nanometers) Polyfluorene derivatives such as poly (paraphenylene) ("PPP") and poly (2-decyloxy) -1,4-phenylene) (which emits light in the wavelength range of about 400 to about 550 nanometers) and derivatives thereof such as poly (2,5-diheptyl-1,4-phenylene), poly (p -Phenylene vinylene) ("PPV") and derivatives thereof such as dialkoxy-substituted PPV and cyano-substituted PPV, polythiophene and poly (3-alkylthiophene) and poly (4,4'-dialkyl-2,2'-bithiophene) ) And its derivatives such as poly (2,5-thienylene vinylene), poly (pyridine vinylene) and its derivatives, polyquinoxaline and its derivatives, and polyquinoline and its derivatives. Mixtures of these polymers and / or copolymers containing structural units common to two or more of the aforementioned polymers can also be used to tune the color of light emitted from organic optoelectronic devices (eg, OLEDs).
光電子活性有機材料として使用できる別の部類の好適な有機材料はポリシランである。通例、ポリシランは各種のアルキル基及び/又はアリール基で置換された線状のケイ素主鎖ポリマーである。ポリシランは、ポリマー主鎖に沿って非局在化σ共役電子を有する準一次元物質である。好適なポリシランの例には、特に限定されないが、ポリ(ジ−n−ブチルシラン)、ポリ(ジ−n−ペンチルシラン)、ポリ(ジ−n−ヘキシルシラン)、ポリ(メチルフェニルシラン)及びポリ{ビス(p−ブチルフェニル)シラン}がある。これらのポリシランは、一般に約320〜約420ナノメートルの範囲内の波長の光を放出する。 Another class of suitable organic material that can be used as the photoelectroactive organic material is polysilane. Typically, polysilanes are linear silicon backbone polymers substituted with various alkyl and / or aryl groups. Polysilane is a quasi-one-dimensional material with delocalized σ conjugated electrons along the polymer backbone. Examples of suitable polysilanes include, but are not limited to, poly (di-n-butylsilane), poly (di-n-pentylsilane), poly (di-n-hexylsilane), poly (methylphenylsilane) and poly {Bis (p-butylphenyl) silane}. These polysilanes emit light of wavelengths generally in the range of about 320 to about 420 nanometers.
若干の実施形態では、約5000グラム/モル未満の分子量を有すると共に1以上の芳香族基を含む有機材料も、発光性の光電子活性有機材料として適用できる。かかる材料の例は1,3,5−トリス{n−(4−ジフェニルアミノフェニル)フェニルアミノ}ベンゼンであり、これは約380〜約500ナノメートルの波長範囲内の光を放出する。発光性有機層はまた、フェニルアントラセン、テトラアリールエテン、クマリン、ルブレン、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、これらの誘導体、又は上述のものの2種以上の組合せのようなさらに低分子量の有機分子も含み得る。これらの材料は、一般に約520ナノメートルの最大波長を有する光を放出する。さらに他の有利な材料は、約415〜約457ナノメートルの波長範囲内の光を放出するアルミニウムアセチルアセトネートやガリウムアセチルアセトネートやインジウムアセチルアセトネートのような低分子量の金属有機錯体である。約420〜約433ナノメートルの波長範囲内の光を放出するスカンジウム−(4−メトキシ−ピコリルメチルケトン)−ビス(アセチルアセトネート)も使用できる。若干の実施形態(例えば、白色光用途)では、有益な発光性有機材料は青緑色波長範囲内の光を放出するものである。 In some embodiments, organic materials having a molecular weight of less than about 5000 grams / mole and containing one or more aromatic groups can also be applied as the luminescent photoelectroactive organic material. An example of such a material is 1,3,5-tris {n- (4-diphenylaminophenyl) phenylamino} benzene, which emits light in the wavelength range of about 380 to about 500 nanometers. The emissive organic layer may also include lower molecular weight organic molecules such as phenylanthracene, tetraarylethene, coumarin, rubrene, tetraphenylbutadiene, anthracene, perylene, coronene, derivatives thereof, or combinations of two or more of the foregoing. May also be included. These materials generally emit light having a maximum wavelength of about 520 nanometers. Yet another advantageous material is a low molecular weight metal-organic complex such as aluminum acetylacetonate, gallium acetylacetonate or indium acetylacetonate that emits light in the wavelength range of about 415 to about 457 nanometers. Scandium- (4-methoxy-picolylmethylketone) -bis (acetylacetonate) that emits light in the wavelength range of about 420 to about 433 nanometers can also be used. In some embodiments (eg, white light applications), useful luminescent organic materials are those that emit light in the blue-green wavelength range.
可視波長範囲内の光を放出すると共に、本発明の技法で使用できる他の光電子活性有機材料は、U.Mitschke and P.Bauerle,“The Electroluminescence of Organic Materials”,J.Mater.Chem.,Vol.10,pp.1471−1507(2000)(その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす)に開示されているトリス(8−キノリノラト)アルミニウム及び他の物質のような8−ヒドロキシキノリンの有機金属錯体である。本発明の光電子活性層中で使用できる追加の例示的な有機材料には、Akcelrudが“Electroluminescent Polymers”,Progress in Polymer Scienc,Vol.28(2003),pp.875−962(その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす)に開示したものがある。本発明で使用される光電子活性有機材料は、活性を示すことが当技術分野で知られ又はそれを示すことが予想される構造又は構造単位と、デバイス性能を高める他の機能(例えば、正孔輸送、電子輸送、電荷輸送及び電荷閉込めなど)を果たすことが知られ又は果たすことが潜在的に予想される構造との様々な組合せを含む構造を有するポリマー材料を包含し得る。 Other photoactive organic materials that emit light in the visible wavelength range and that can be used in the techniques of the present invention are described in US Pat. Mitschke and P.M. Bauerle, “The Electroluminescence of Organic Materials”, J. Am. Mater. Chem. , Vol. 10, pp. 1471-1507 (2000), the disclosure of which is incorporated herein by reference, organometallics of 8-hydroxyquinoline such as tris (8-quinolinolato) aluminum and other materials. It is a complex. Additional exemplary organic materials that can be used in the photoactive layers of the present invention include Akcelrud, “Electroluminescent Polymers”, Progress in Polymer Science, Vol. 28 (2003), pp. 875-962, the disclosure of which is incorporated herein by reference. The optoelectronically active organic materials used in the present invention are structural or structural units known in the art to be active or expected to exhibit other functions that enhance device performance (eg, hole Transport materials, electron transport, charge transport and charge confinement, etc.) can include polymeric materials having structures that include various combinations with structures known or potentially expected to perform.
一実施形態では、本発明によって提供される有機光電子デバイスは光電子活性有機材料を含む複数の層を含み、前記層は同一の又は相異なる光電子活性有機材料を含む。一実施形態では、本発明は、各々が光電子活性有機材料を含む複数の電気活性層を含む有機光電子デバイスを提供する。この場合、前記層は、光電子活性有機材料を含む1つの層上に光電子活性有機材料を含む別の層を順次に堆積させることで形成される。一実施形態では、各層は異なる波長範囲内の光を放出する異種の光電子活性有機材料を含む。本発明の別の実施形態では、各層は2種以上の光電子活性有機材料の混合物を含む。一実施形態では、有機光電子デバイスは複数の電気活性層を含むOLEDであり、前記層の各々は異種の発光性有機材料を含み、前記異種の発光性有機材料の各々は異なる波長範囲内の光を放出する。 In one embodiment, the organic optoelectronic device provided by the present invention comprises a plurality of layers comprising an optoelectronic active organic material, said layers comprising the same or different optoelectronic active organic materials. In one embodiment, the present invention provides an organic optoelectronic device that includes a plurality of electroactive layers, each including an optoelectronic active organic material. In this case, the layer is formed by sequentially depositing another layer containing the photoelectron active organic material on one layer containing the photoelectron active organic material. In one embodiment, each layer comprises a dissimilar photoactive organic material that emits light in different wavelength ranges. In another embodiment of the invention, each layer comprises a mixture of two or more photoactive organic materials. In one embodiment, the organic optoelectronic device is an OLED comprising a plurality of electroactive layers, each of the layers comprising a dissimilar luminescent organic material, each of the dissimilar luminescent organic materials being in a different wavelength range. Release.
本発明の様々な実施形態では、陰極は有機アンモニウム塩に接触しており、この有機アンモニウム塩は若干の実施形態では下記の構造式(I)を有する有機アンモニウム塩である。 In various embodiments of the present invention, the cathode is in contact with an organic ammonium salt, which in some embodiments is an organic ammonium salt having the following structural formula (I):
一実施形態では、構造式(I)で表されるアンモニウム塩中のR1、R2、R3及びR4は同一のもの又は相異なるものであり、各々は1〜20の炭素原子を有する炭化水素基を表す。この場合、R1、R2、R3及びR4は各々独立に脂肪族及び芳香族炭化水素基からなる群から選択される。例えば、R1、R2、R3及びR4は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、アリル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、2−ブテニル、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2−メチル−1−ブチル、イソペンチル、tert−ペンチル、3−メチル−2−ブチル、ネオペンチル、n−ヘキシル、4−メチル−2−ペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−ヘプチル、3−ヘプチル、1−オクチル、2−オクチル、2−エチル−1−ヘキシル、1,1−ジメチル−3,3−ジメチルブチル(慣用名:tert−オクチル)、ノニル、デシル、フェニル、4−トルイル、ベンジル、1−フェニルエチル及び2−フェニルエチルであり得る。一実施形態では、R1、R2、R3及びR4は1〜12の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、tert−ブチル、tert−ペンチル及び1,1−ジメチル−3,3−ジメチルブチルである。 In one embodiment, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the ammonium salt represented by Structural Formula (I) are the same or different and each has 1 to 20 carbon atoms. Represents a hydrocarbon group. In this case, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of aliphatic and aromatic hydrocarbon groups. For example, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, allyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, 2-butenyl, 1-pentyl, 2-pentyl. 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, isopentyl, tert-pentyl, 3-methyl-2-butyl, neopentyl, n-hexyl, 4-methyl-2-pentyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 1-heptyl, 3 -Heptyl, 1-octyl, 2-octyl, 2-ethyl-1-hexyl, 1,1-dimethyl-3,3-dimethylbutyl (common name: tert-octyl), nonyl, decyl, phenyl, 4-toluyl, It can be benzyl, 1-phenylethyl and 2-phenylethyl. In one embodiment, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, tert-butyl, tert-pentyl and 1,1-dimethyl-3,3-dimethylbutyl.
別の実施形態では、R1、R2、R3及びR4は1以上のヘテロ原子を含む環状構造を形成できる。例えば、R1及びR2の両方が同じ窒素原子に結合しかつR1及びR2の両方が脂肪族基を表す場合、R1及びR2は一緒になって1以上のヘテロ原子を含む環状構造を形成できる。 In another embodiment, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 can form a cyclic structure containing one or more heteroatoms. For example, if both R 1 and R 2 are bonded to the same nitrogen atom and both R 1 and R 2 represent an aliphatic group, then R 1 and R 2 together are cyclic containing one or more heteroatoms A structure can be formed.
構造式Iの陰イオン化学種X−は、一価無機陰イオン、一価有機陰イオン、多価無機陰イオン、多価有機陰イオン及びこれらの混合物からなる群から選択される。一価無機陰イオンには、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、メタンスルホン酸イオン、硫酸水素イオン、重炭酸イオンなどがある。多価無機陰イオンには、炭酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオンなどがある。一価有機陰イオンには、メタンスルホン酸イオン、酢酸イオン、アルコキシドイオン、アセチルアセトン酸イオンなどがある。多価有機陰イオンには、マロン酸イオン、コハク酸イオン、エチレンスルホン酸イオン(即ち、−O3SCH2CH2SO3 −)などがある。 Structure anionic species X of I - is a monovalent inorganic anions, monovalent organic anions, polyvalent inorganic anions, selected from polyvalent organic anions, and mixtures thereof. Examples of monovalent inorganic anions include chloride ions, bromide ions, fluoride ions, methanesulfonate ions, hydrogen sulfate ions, and bicarbonate ions. The polyvalent inorganic anion includes carbonate ion, sulfate ion, sulfite ion and the like. The monovalent organic anion includes methanesulfonate ion, acetate ion, alkoxide ion, acetylacetonate ion, and the like. The multivalent organic anions, malonate ion, succinate ion, ethylene sulfonate ion (i.e., - O 3 SCH 2 CH 2 SO 3 -) and the like.
多種多様の有機アンモニウム塩が本発明の有機光電子デバイスの構成材料として使用できる。使用できる有機アンモニウム塩には、下記の構造式(I)を有するアンモニウム塩があり、これらは表1中に例示されている。(破線(------)は基の結合点を示している。)当業者には、構造式(I)が本発明で使用できるすべての好適な有機アンモニウム塩を例示するものでないことが理解されよう。例えば、イミダゾリウム塩である1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド及び1−エチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェートは構造式(I)で定義される部類の範囲外にあるが、それでも本発明の実施に際して有機アンモニウム塩として使用できる。その上、当業者には容易に理解される通り、有機アンモニウム塩の混合物も本発明の実施に際して有利に使用できる。当業者にはさらに、使用する有機アンモニウム塩の構造及び/又は物理的性質を変化させることにより、本発明の有機光電子デバイスの性能特性を調整できることが理解されよう。一実施形態では、有機アンモニウム塩はイオン性液体であるアンモニウム塩である。別の実施形態では、2種以上の有機アンモニウム塩を含む混合物が使用される。使用する有機アンモニウム塩は、本質的に純粋な形態で使用してもよいし、或いは有機アンモニウム塩及び1種以上のアジュバントを含む混合物として使用してもよい。好適なアジュバントには、溶媒、油、ろうむなどがある。 A wide variety of organic ammonium salts can be used as the constituent material of the organic optoelectronic device of the present invention. Organic ammonium salts that can be used include ammonium salts having the following structural formula (I), which are illustrated in Table 1. (The dashed line (------) indicates the point of attachment of the group.) For those skilled in the art, structural formula (I) does not exemplify all suitable organic ammonium salts that can be used in the present invention. Will be understood. For example, the imidazolium salts 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate are in the class defined by structural formula (I). Although it is outside, it can still be used as an organic ammonium salt in the practice of the present invention. Moreover, as will be readily appreciated by those skilled in the art, mixtures of organic ammonium salts can be advantageously used in the practice of the present invention. One skilled in the art will further appreciate that the performance characteristics of the organic optoelectronic devices of the present invention can be adjusted by changing the structure and / or physical properties of the organic ammonium salt used. In one embodiment, the organic ammonium salt is an ammonium salt that is an ionic liquid. In another embodiment, a mixture comprising two or more organic ammonium salts is used. The organic ammonium salt used may be used in essentially pure form or may be used as a mixture comprising the organic ammonium salt and one or more adjuvants. Suitable adjuvants include solvents, oils, waxes and the like.
一実施形態では、有機アンモニウム塩は、トリヘキシルテトラデシルアンモニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミド、トリヘキシル(テトラデシル)アンモニウムヘキサフルオロホスフェート、トリヘキシル(テトラデシル)アンモニウムジシアナミド、メチルトリイソブチルアンモニウムトシレート、テトラデシルトリヘキシルアンモニウムデカノエート、テトラデシルトリヘキシルアンモニウムビス(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフィネート、テトラデシルトリヘキシルアンモニウムブロミド、テトラヘキシルアンモニウムテトラフルオロボレート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート及びこれらの混合物からなる群から選択される。
In one embodiment, the organic ammonium salt is trihexyl tetradecyl ammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide, trihexyl (tetradecyl) ammonium hexafluorophosphate, trihexyl (tetradecyl) ammonium dicyanamide, methyl triisobutyl ammonium tosylate, tetradecyl Trihexylammonium decanoate, tetradecyltrihexylammonium bis (2,4,4-trimethylpentyl) phosphinate, tetradecyltrihexylammonium bromide, tetrahexylammonium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis ( Trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate and It is selected from the group consisting of these.
図1〜3は本発明の実施形態を示している。図1には、陰極10及び陽極14間に印加された電圧バイアスの作用下で光を放出する光電子活性有機材料中に有機アンモニウム塩を分散させた例示的な光電子デバイスを示す。アンモニウム塩及び光電子活性有機材料の組合せは、層12として図1中に示されている。有機アンモニウム塩は光電子活性有機材料中に分散させたことによって陽極に接触しており、陰極と光電子活性有機材料との間に介在層は存在していない。図2は、構造式(I)を有するアンモニウム塩を光電子活性有機材料中に分散させた混合物からなる層12に接触した陰極10を含む光電子デバイスである本発明の別の実施形態を示している。図2に示す光電子デバイスは、陽極14及び電荷注入層16も含んでいる。図3は、陰極10が構造式(I)を有するアンモニウム塩を含むイオン性液体の層18に直接接触している本発明のさらに別の実施形態を示している。イオン性液体の層18は光電子活性有機材料を含む層20との間の介在層として役立ち、この光電子活性有機材料は一実施形態では2種以上の電気活性ポリマーの混合物である。図3の有機光電子デバイスは、陰極10及び陽極14間に電圧バイアスを印加することでOLEDとして動作させることができる。図3の有機光電子デバイスは、陰極10及び陽極14間に(光電子デバイスをOLEDとして動作させる場合に使用する電圧バイアスに対して)逆の電圧バイアスを印加することで光起電(PV)デバイスとして動作させることができる。 1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 illustrates an exemplary optoelectronic device having an organic ammonium salt dispersed in an optoelectronic active organic material that emits light under the action of a voltage bias applied between a cathode 10 and an anode 14. The combination of ammonium salt and optoelectronically active organic material is shown in FIG. The organic ammonium salt is in contact with the anode by being dispersed in the photoelectron active organic material, and no intervening layer exists between the cathode and the photoelectron active organic material. FIG. 2 shows another embodiment of the present invention which is an optoelectronic device comprising a cathode 10 in contact with a layer 12 comprising a mixture of ammonium salts having structural formula (I) dispersed in a photoelectroactive organic material. . The optoelectronic device shown in FIG. 2 also includes an anode 14 and a charge injection layer 16. FIG. 3 shows yet another embodiment of the present invention in which the cathode 10 is in direct contact with a layer 18 of an ionic liquid comprising an ammonium salt having the structural formula (I). The layer 18 of ionic liquid serves as an intervening layer between the layer 20 containing the photoactive organic material, which in one embodiment is a mixture of two or more electroactive polymers. The organic optoelectronic device of FIG. 3 can be operated as an OLED by applying a voltage bias between the cathode 10 and the anode 14. The organic optoelectronic device of FIG. 3 is a photovoltaic (PV) device by applying a reverse voltage bias between the cathode 10 and the anode 14 (relative to the voltage bias used when operating the optoelectronic device as an OLED). It can be operated.
本発明によって提供される有機光電子デバイス中には、光電子材料を含む層に加えて、導電層間に配設された1以上の層も存在できる。かかる層は、通例は光電子材料を含む層と1以上の導電層との間に位置するので、時には「介在層」といわれる。例えば図3は、陽極14と光電子活性有機材料を含む層12との間に介在層16を含んでいる。例示的な光電子デバイスの効率をさらに高めるため、各種の介在層を光電子デバイス中に含めることができる。例えば、介在層は光電子デバイス中への正電荷(「正孔」)の注入及び/又は輸送を向上させるために役立ち得る。これらの層の各々の厚さは、通例、500ナノメートル未満、通常は100ナノメートル未満に保たれる。これらの介在層用の例示的な材料は、若干の実施形態では、(二三の例を挙げれば)低分子量ないし中分子量(例えば、分子量約2000グラム/モル未満)の有機分子、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(「PEDOT:PSS」)及びポリアニリンである。これらは、吹付け塗り、漬け塗り、物理蒸着又は化学蒸着及び他の方法のような通常の方法により、デバイスの製造中に適用できる。本発明の一実施形態では、所定の順バイアスの下で一層高い注入電流を得るため及び/又はデバイスの破損までに一層高い最大電流を得るため、陽極層と活性有機材料層との間に正孔注入増強層を導入できる。このようにすれば、正孔注入増強層は陽極からの正孔の注入を容易にする。正孔注入増強層用の例示的な材料は、米国特許第5,998,803号(その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす)に開示されているもののようなアリーレン系化合物である。特定の例には、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びビス(1,2,5−チアジアゾロ)−p−キノビス(1,3−ジチオール)がある。 In addition to the layer containing the optoelectronic material, one or more layers disposed between the conductive layers can also be present in the organic optoelectronic device provided by the present invention. Such layers are sometimes referred to as “intervening layers” because they are typically located between a layer containing an optoelectronic material and one or more conductive layers. For example, FIG. 3 includes an intervening layer 16 between the anode 14 and the layer 12 containing the photoelectroactive organic material. Various intervening layers can be included in the optoelectronic device to further increase the efficiency of the exemplary optoelectronic device. For example, the intervening layer can serve to improve the injection and / or transport of positive charges (“holes”) into the optoelectronic device. The thickness of each of these layers is typically kept below 500 nanometers, usually below 100 nanometers. Exemplary materials for these intervening layers include, in some embodiments, organic molecules of low to medium molecular weight (eg, less than about 2000 grams / mole molecular weight), polystyrene sulfonic acid (to name a few examples) Doped poly (3,4-ethylenedioxythiophene) ("PEDOT: PSS") and polyaniline. These can be applied during the manufacture of the device by conventional methods such as spray coating, dipping, physical vapor deposition or chemical vapor deposition and other methods. In one embodiment of the present invention, a positive injection between the anode layer and the active organic material layer to obtain a higher injection current under a given forward bias and / or to obtain a higher maximum current before device failure. A hole injection enhancement layer can be introduced. In this way, the hole injection enhancement layer facilitates the injection of holes from the anode. Exemplary materials for the hole injection enhancement layer are arylene systems such as those disclosed in US Pat. No. 5,998,803, the disclosure of which is incorporated herein by reference. A compound. Specific examples include 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride and bis (1,2,5-thiadiazolo) -p-quinobis (1,3-dithiol).
一実施形態では、例示的なデバイスは正孔輸送層である介在層を含んでいる。一実施形態では、正孔輸送層は正孔注入増強層と光電子活性有機材料を含む層との間に配設される。正孔輸送層は正孔を輸送すると共に電子の輸送をブロックする結果、正孔及び電子が活性有機材料層中で実質的に最適に結合できる。正孔輸送層用の例示的な材料には、若干の例を挙げれば、トリアリールアミン、トリアリールジアミン、テトラフェニルジアミン、芳香族第三アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、及びポリチオフェンがある。 In one embodiment, the exemplary device includes an intervening layer that is a hole transport layer. In one embodiment, the hole transport layer is disposed between the hole injection enhancement layer and the layer comprising the photoactive organic material. The hole transport layer transports holes and blocks electron transport, so that holes and electrons can be substantially optimally combined in the active organic material layer. Exemplary materials for the hole transport layer include triarylamine, triaryldiamine, tetraphenyldiamine, aromatic tertiary amine, hydrazone derivative, carbazole derivative, triazole derivative, imidazole derivative, to name a few examples. There are oxadiazole derivatives having amino groups and polythiophenes.
他の実施形態では、介在層は追加層として「電子注入及び輸送増強層」を含み、これは通例は電子供与材料と光電子活性有機材料層との間に配設される。電子注入及び輸送増強層として使用される典型的な材料には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウムのような有機金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体及びニトロ置換フルオレン誘導体などがある。 In other embodiments, the intervening layer includes an “electron injection and transport enhancement layer” as an additional layer, which is typically disposed between the electron donating material and the photoelectroactive organic material layer. Typical materials used as electron injection and transport enhancement layers include organometallic complexes such as tris (8-quinolinolato) aluminum, oxadiazole derivatives, perylene derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives. , Diphenylquinone derivatives and nitro-substituted fluorene derivatives.
一実施形態では、光電子活性材料は、母材ポリマーとして役立ち得るポリマー材料と混合することもできる。一般に、公知ポリマー材料のいずれもが使用できる。 In one embodiment, the optoelectronically active material can also be mixed with a polymeric material that can serve as a matrix polymer. In general, any known polymeric material can be used.
一実施形態では、光電子活性材料を含む層はさらに、蛍光染料又はりん光染料を含む。一実施形態では、本発明は有機発光ダイオード(OLED)である有機光電子デバイスを提供し、前記OLEDはフォトルミネセント(「PL」)層を含む。一実施形態では、フォトルミネセント層は1種以上の蛍光物質を含む蛍光層である。本発明の別の実施形態では、フォトルミネセント層は1種以上のりん光物質を含むりん光層である。一実施形態では、本発明によって提供される光電子デバイスは蛍光層及びりん光層の両方を含む。かかる層中で使用するための好適なフォトルミネセント物質は、例えば、米国特許第6,847,162号に開示されているものである。 In one embodiment, the layer comprising the photoelectroactive material further comprises a fluorescent dye or a phosphorescent dye. In one embodiment, the present invention provides an organic optoelectronic device that is an organic light emitting diode (OLED), wherein the OLED includes a photoluminescent ("PL") layer. In one embodiment, the photoluminescent layer is a fluorescent layer that includes one or more fluorescent materials. In another embodiment of the present invention, the photoluminescent layer is a phosphorescent layer comprising one or more phosphorescent materials. In one embodiment, the optoelectronic device provided by the present invention includes both a fluorescent layer and a phosphorescent layer. Suitable photoluminescent materials for use in such layers are, for example, those disclosed in US Pat. No. 6,847,162.
本発明によって提供される光電子デバイスは、一般に、1種以上のゼロ原子価金属からなりかつ構造式(I)を有する有機アンモニウム塩に接触している陰極、陽極、介在層及び光電子活性有機材料層を含んでいる。一実施形態では、陰極及び陽極の少なくとも一方が透明である。別の実施形態では、光電子デバイス中に存在するすべての層が本明細書中に定義されたように透明である。一実施形態では、本発明によって提供される光電子デバイスは、一実施形態では約90%以上、別の実施形態では95%以上の光透過率を示す透明電極を含んでいる。一実施形態では、本発明は、透明電極と隣接する活性有機材料との間の界面を横切る効率的な電子輸送を示す光起電(「PV」)セルである光電子デバイスを提供する。 The optoelectronic device provided by the present invention generally comprises a cathode, an anode, an intervening layer, and an optoelectronic active organic material layer that are in contact with an organic ammonium salt comprising one or more zero-valent metals and having the structural formula (I) Is included. In one embodiment, at least one of the cathode and the anode is transparent. In another embodiment, all layers present in the optoelectronic device are transparent as defined herein. In one embodiment, an optoelectronic device provided by the present invention includes a transparent electrode that exhibits a light transmission of about 90% or more in one embodiment and 95% or more in another embodiment. In one embodiment, the present invention provides an optoelectronic device that is a photovoltaic (“PV”) cell that exhibits efficient electron transport across the interface between a transparent electrode and an adjacent active organic material.
別の実施形態では、本発明は光電子デバイスの動作方法を包含する。かかる方法は、光電子デバイスに電界又は光エネルギーを印加して電気エネルギー及び光エネルギーの間で変換を行うことを含んでいる。さらに別の実施形態では、光電子デバイスは有機光起電デバイス、光検出器、ディスプレイデバイス及び有機発光デバイスであり得る。ディスプレイデバイスは、ビジュアルサイン伝達のために使用されるデバイスによって例示される。一実施形態では、かかるデバイスは直流モードで動作させることができる。別法として、かかるデバイスは交流モードで動作させることができる。 In another embodiment, the present invention encompasses a method of operating an optoelectronic device. Such methods include applying an electric field or light energy to the optoelectronic device to convert between electrical energy and light energy. In yet another embodiment, the optoelectronic devices can be organic photovoltaic devices, photodetectors, display devices and organic light emitting devices. A display device is exemplified by a device used for visual sign transmission. In one embodiment, such a device can be operated in a direct current mode. Alternatively, such a device can be operated in an alternating mode.
一般手順:
以下の実施例では、ポリスチレンスルホネートをドープしたポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT:PSS)は、Bayer CorporationからBaytron(登録商標)Pの商品名で購入した。緑色発光ポリマー(LEP)は、Dow Chemical CompanyからLumation(登録商標)1304の商品名で商業的に入手した。デバイスは以下のようにして製造した。陽極基板として使用する予備パターン化ITO被覆ガラスを紫外線−オゾンで10分間クリーニングした。次いで、スピンコーティングにより、{ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホネート}(PEDOT:PSS)ポリマーの層(60nm)をITO上に堆積させ、この集成体を空気中において180℃で約1時間ベークした。発光層は、発光ポリマーLumation 1304とアンモニウム塩イオン性液体との混合物からなっていた。比較例1では、発光層中にアンモニウム塩イオン性液体を含めなかった。発光層は、LEP及びアンモニウム塩イオン性液体の溶液をPEDOT:PSS層上にスピンコートすることで形成した。次いで、アルゴン(水分及び酸素は公称的にそれぞれ1ppm未満及び10ppm未満であった。)を満たしたグローブボックス内に試料を移した。次いで、発光層上に110nmのAl陰極層を熱蒸着した。金属被覆後、Norland products,Inc.(クランベリー、米国ニュージャージー州08512)から入手した光学接着剤NORLAND 68でシールしたカバーガラスを用いてデバイスを封入した。活性面積は約0.2cm2であった。
General procedure:
In the following examples, poly (3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT: PSS) doped with polystyrene sulfonate was purchased from Bayer Corporation under the trade name Baytron® P. Green light emitting polymer (LEP). Was commercially obtained from the Dow Chemical Company under the trade name Lumation® 1304. The device was manufactured as follows: Pre-patterned ITO coated glass used as the anode substrate was UV-ozone for 10 minutes. A layer of {poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonate} (PEDOT: PSS) polymer (60 nm) was then deposited on the ITO by spin coating and the assembly was placed in air. And baked for about 1 hour at 180 ° C. The light emitting layer was composed of a mixture of the light emitting polymer Lumation 1304 and an ammonium salt ionic liquid, and in Comparative Example 1, no ammonium salt ionic liquid was included in the light emitting layer. The emissive layer was formed by spin coating a solution of LEP and ammonium salt ionic liquid onto the PEDOT: PSS layer, followed by argon (moisture and oxygen were nominally less than 1 ppm and less than 10 ppm, respectively). The sample was then transferred into a glove box filled with a glass substrate, and then a 110 nm Al cathode layer was thermally deposited on the light-emitting layer.After metallization, optics obtained from Norland products, Inc. (Cranberry, NJ 08512, USA) Cover glass sealed with adhesive NORLAND 68 . Active area encapsulating devices using was about 0.2 cm 2.
比較例1
一般手順に記載したようにしてOLEDを製造した。発光層中にアンモニウム塩を含めなかった点を除けば、このOLEDは実施例1及び2のOLEDと全く同じであった。
Comparative Example 1
OLEDs were prepared as described in the general procedure. The OLED was exactly the same as the OLEDs of Examples 1 and 2 except that no ammonium salt was included in the light emitting layer.
実施例1及び2のOLED並びに比較例1のOLEDの性能を、各OLEDの電流−電圧−輝度(I−V−L)特性を測定することで評価した。輝度計(Minolta LS−110)で較正したフォトダイオードを用いて輝度を(カンデラ/平方メートル(cd/m2)単位で)測定した。各デバイスに関し、それのI−V−Lデータから、(カンデラ/アンペア(cd/A)単位で測定した)効率を(ミリアンペア/平方センチメートル(mA/cm2)単位で測定した)電流密度の関数としてプロットしたグラフを得た。図4は、光電子活性材料としての発光ポリマー(LEP)及び陰極としてのアルミニウム(Al)を含むデバイスである比較例1(C.Ex.1)のOLEDデバイスに関する効率対電流密度プロットを示している。 The performance of the OLEDs of Examples 1 and 2 and the OLED of Comparative Example 1 was evaluated by measuring the current-voltage-luminance (IV-L) characteristics of each OLED. Luminance was measured (in candela / square meter (cd / m 2 )) using a photodiode calibrated with a luminance meter (Minolta LS-110). For each device, from its IVL data, efficiency (measured in candela / ampere (cd / A) units) as a function of current density (measured in milliamps per square centimeter (mA / cm 2 )). A plotted graph was obtained. 4 shows the efficiency versus current density plot for the OLED device of Comparative Example 1 (C. Ex. 1), which is a device comprising a light emitting polymer (LEP) as the photoelectroactive material and aluminum (Al) as the cathode. .
実施例1(Ex.1)
一般手順に記載したようにして例示的なOLEDを製造した。使用したアンモニウム塩は、Sigma−Aldrich社から入手したイオン性液体トリヘキシルテトラデシルアンモニウムテトラフルオロボレート{CH3(CH2)5}4N(BF4)(CAS#15553−50−1)であった。LEP及びイオン性液体の溶液は、LEPの1.0wt%テトラヒドロフラン溶液2ミリリットル及びトリヘキシルテトラデシルアンモニウムテトラフルオロボレートの0.5%テトラヒドロフラン溶液0.20ミリリットルを混合することで調製した。
Example 1 (Ex. 1)
An exemplary OLED was fabricated as described in the general procedure. The ammonium salt used was the ionic liquid trihexyl tetradecyl ammonium tetrafluoroborate {CH 3 (CH 2 ) 5 } 4 N (BF 4 ) (CAS # 15553-50-1) obtained from Sigma-Aldrich. It was. A solution of LEP and ionic liquid was prepared by mixing 2 ml of a 1.0 wt% tetrahydrofuran solution of LEP and 0.20 ml of a 0.5% tetrahydrofuran solution of trihexyltetradecyl ammonium tetrafluoroborate.
図5及び6を考察すれば、高度に非対称的なI−V曲線(図5)(即ち、順バイアス下での電流が逆バイアス下での電流より5桁以上も大きいこと)によって証明されるように、アンモニウム塩イオン性液体を含むOLEDが有機発光ダイオードとして機能することがはっきりとわかる。図5に示すI−V測定では、バイアス電圧を0.2Vのステップで−10ボルトから10ボルトまで変化させた。効率対電流密度プロットを示す図6は、実施例1の例示的なOLEDの効率が比較例1で観察された効率より優れていることを示している(図4及び図6を比較されたい)。 Considering FIGS. 5 and 6, this is evidenced by a highly asymmetric IV curve (FIG. 5) (ie, current under forward bias is more than five orders of magnitude greater than current under reverse bias). Thus, it can be clearly seen that an OLED containing an ammonium salt ionic liquid functions as an organic light emitting diode. In the IV measurement shown in FIG. 5, the bias voltage was changed from -10 volts to 10 volts in steps of 0.2V. FIG. 6 showing the efficiency vs. current density plot shows that the efficiency of the exemplary OLED of Example 1 is superior to the efficiency observed in Comparative Example 1 (compare FIGS. 4 and 6). .
実施例2
実施例1と同様にして、OLED及び光起電デバイス(例えば、光検出器)の両方として使用できる例示的な有機光電子デバイスを製造した。使用したアンモニウム塩は、イオン性液体トリヘキシルテトラデシルアンモニウムテトラフルオロボレートであった。図7は、紫外線照明下及び暗所における実施例2のデバイスのI−V特性を示している。このデバイスを光起電デバイスとして動作させた場合、364nmで約3mW/cm2の強度を有するハンドヘルド長波長紫外線ランプを照明光源として使用した。デバイスは透明なITO電極を通して照明された。
Example 2
Similar to Example 1, an exemplary organic optoelectronic device that can be used as both an OLED and a photovoltaic device (eg, a photodetector) was fabricated. The ammonium salt used was the ionic liquid trihexyl tetradecyl ammonium tetrafluoroborate. FIG. 7 shows the IV characteristics of the device of Example 2 under UV illumination and in the dark. When this device was operated as a photovoltaic device, a handheld long wavelength ultraviolet lamp having an intensity of about 3 mW / cm 2 at 364 nm was used as the illumination light source. The device was illuminated through a transparent ITO electrode.
図7からわかる通り、例示的なデバイスは(約1×10−5mA/cm2に相当する)約2×10−6アンペアの短絡電流(Isc)を示しているが、これは2.05Vの開放電圧で暗所において測定した電流より3桁以上高い。観察された光応答は、例示的なデバイスが光起電デバイスとして使用できることをはっきりと示している。図7では、照明下及び暗所において、電流を印加される電圧バイアスに対してプロットした。図7では、「Isc」(「短絡電流」)とは照明下において測定したゼロ電圧バイアスでの電流をいい、「Voc」(「開放電圧」)とは電流が最小値に達した場合に対応する電圧をいう。 As can be seen from FIG. 7, the exemplary device exhibits a short circuit current (Isc) of about 2 × 10 −6 amps (corresponding to about 1 × 10 −5 mA / cm 2 ), which is 2.05V More than three orders of magnitude higher than the current measured in the dark at an open circuit voltage of. The observed optical response clearly shows that the exemplary device can be used as a photovoltaic device. In FIG. 7, current is plotted against applied voltage bias under illumination and in the dark. In FIG. 7, “Isc” (“short-circuit current”) refers to current at zero voltage bias measured under illumination, and “Voc” (“open-circuit voltage”) corresponds to when the current reaches a minimum value. Voltage.
上述の実施例は単に本発明を例示するものであって、本発明の特徴の一部のみを例示するために役立つにすぎない。特許請求の範囲は想定された限り広い範囲で本発明を権利主張するものであり、本明細書中に示した実施例は多数のあらゆる可能な実施形態から選択された実施形態を例示している。したがって、本出願人は、特許請求の範囲が本発明の特徴を例示するために使用した実施例の選択によって限定されるべきでないことを意図している。特許請求の範囲中で使用する「を含む」という用語及びその文法的変形は、論理的には、範囲の異なる語句(例えば、特に限定されないが、「から実質的になる」及び「からなる」)を内包しかつ包含している。必要な範囲が提示された場合、これらの範囲はその範囲内のすべての部分範囲を包含している。これらの範囲内での変更は当業者に想起されるものと予想すべきであり、既に公共の用に供されていない場合には、これらの変更は可能ならば特許請求の範囲に包含されると解すべきである。また、科学及び技術の進歩が言葉の不正確さのために現在想定されていない同等例及び置換例を可能にすることも予想されるが、これらの変更も可能ならば特許請求の範囲に包含されると解すべきである。 The above-described embodiments are merely illustrative of the present invention and serve only to illustrate some of the features of the present invention. The following claims are intended to claim the invention in the broadest possible scope and the examples presented herein illustrate embodiments selected from a multitude of all possible embodiments. . Accordingly, the applicant intends that the scope of the claims should not be limited by the choice of examples used to illustrate features of the invention. As used in the claims, the term “comprising” and grammatical variations thereof logically mean terms with different ranges (eg, but not limited to, “consisting essentially of” and “consisting of” ) Is included and included. Where required ranges are presented, these ranges include all sub-ranges within that range. Changes within these ranges should be expected to occur to those skilled in the art and, if not already in public use, these changes are included in the claims, if possible. Should be understood. It is also anticipated that advances in science and technology will allow equivalents and substitutions not currently envisaged due to language inaccuracies, and these modifications are included in the claims if possible. Should be understood.
以上、本明細書中には本発明の若干の特徴のみを例示し説明してきたが、当業者には多くの修正及び変更が想起されるであろう。したがって、特許請求の範囲は本発明の真の技術思想の範囲内に含まれるすべてのかかる修正及び変更を包括するものであることを理解すべきである。 While only certain features of the invention have been illustrated and described herein, many modifications and changes will occur to those skilled in the art. Therefore, it is to be understood that the claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the true spirit of the invention.
10 陰極
12 アンモニウム塩と光電子活性有機材料の混合物
14 陽極
10 Cathode 12 Mixture of Ammonium Salt and Photoelectroactive Organic Material 14 Anode
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