JP2010514174A - 少なくとも1つの有機層配列を有する電子素子 - Google Patents
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Abstract
Description
このような電子素子は、様々な実施形態において知られている。前記様々な実施形態には、例えば、有機発光ダイオード(OLED)、有機ダイオード、有機太陽電池、および有機トランジスタといった有機発光素子が含まれる。一実施例では、特に発光領域を含む多数の独立した有機層配列がアノードとカソードとの間に積層されたスタック型の有機発光素子も知られている。つまり、例えばスタック型構造のOLEDが知られている。
本発明の課題は、改善された動作特性を有する、アノード、カソード、および、アノードとカソードとの間に配置された少なくとも1つの有機層配列を備える電子素子を実現することにある。
本発明を以下に、実施形態に基づいて、図面を参照しながらより詳細に説明する。
−アノード/n型ドープされたETL/p型ドープされたHTL/EBL/EL/HBL/n型ドープされたETL/p型ドープされたHTL/カソード、
−アノード/n型ドープされたETL/p型ドープされたHTL/EBL/EL/HBL/n型ドープされたETL/カソード、
−アノード/p型ドープされたHTL/EBL/EL/HBL/n型ドープされたETL/p型ドープされたHTL/カソード、
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−カソード/n型ドープされたETL/HBL/EL/EBL/n型ドープされたETL/アノード、
−カソード/p型ドープされたHTL/HBL/EL/EBL/p型ドープされたHTL/アノード。
参考に、実施例1として、従来のpin構造で有機電子素子を製造した。この素子は、次の層構造を有している。基板:ガラス/アノード:90nmのITO/p型ドープされた層:50nm、STTB中のPdop(1.5重量パーセント)/真性層:10nmのNPB/真性EL:20nm、NPB中のORE(10%)/真性中間層:10nmのETM/n型ドープされた層:55nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/カソード:100nmのAl。
実施例2として、npin構造で有機電子素子を製造した。ガラス/アノード:90nmのITO/45nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/5nm、HTM中のPdop(1.5重量パーセント)/10nmのNPB/NPB中の20nmのORE(10%)/10nmのETM/55nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/100nmのAl。ETM中のNdopから成る層の導電率は、約2×10−5S/cmである。
さらなる実施例3として、次のpinp層構造で有機電子素子を製造した。ガラス/アノード:90nmのITO/50nm、STTB中のPdop(1.5重量パーセント)/10nmのNPB/20nm、NPB中のORE(10%)/10nmのETM/55nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/5nm、HTM中のPdop(1.5重量パーセント)/100nmのAl。HTM中のPdopから成る層の導電率は、約4×10−5S/cmである。
さらに実施例4として、次の層構成(npinp)で有機電子素子を製造した。ガラス/アノード:90nmのITO/45nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/5nm、HTM中のPdop(1.5重量パーセント)/10nmのNPB/20nm、NPB中のORE(10%)/10nmのETM/55nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/5nm、HTM中のPdop(1.5重量パーセント)/100nmのAl。
さらに実施例5として、次の層構成(pnipn)で有機電子素子を製造した。ガラス/90nmのITO/5nm、HTM中のPdop(1.5重量パーセント)/45nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/10nmのETM/NPB中の20nmのORE(10%)/10nmのNPB/5nm、HTM中のPdop(1.5重量パーセント)/55nm、ETM中のNdop(8重量パーセント)/アノード:100nmのAl。
実施例6として、次のような簡素化した構造で有機電子素子を製造した。ガラス/アノード:ITO/Ndop(50nm)でドープされた1,3,4,5,7,8−ヘキサフルオロナフト−2,6−キノンテトラシアノメタン/NPD:ORE(20nm、10重量パーセント)/BPhen(10nm)/BPhen:Cs(8:1、60nm)/Al。2.8Vの動作電圧で、10mA/cm2の電流密度を測定した。Ndopでドープされた1,3,4,5,7,8−ヘキサフルオロナフト−2,6−キノンテトラシアノメタンから成る層の導電率は、約g×10−5S/cmである。
比較のために、実施例7として1つの構造を製造した。ガラス/アノード:ITO/1,3,4,5,7,8−ヘキサフルオロナフト−2,6−キノンテトラシアノメタン(50nm)/NPD:ORE(20nm、10重量パーセント)/BPhen(10nm)/BPhen:Cs(60nm)/Al。3.3Vの動作電圧で、10mA/cm2の電流密度を測定した。
実施例8として、次のような簡素化した構造で有機電子素子を製造した。ガラス/アノード:ITO/Ndop(50nm)でドープされたHAT/NPD:ORE(20nm、10重量パーセント)/BPhen(10nm)/BPhen:Cs(8:1、60nm)/Al。4.4Vの動作電圧で、10mA/cm2の電流密度を測定した。Ndopでドープされた層HATの導電率は、約5×10−5S/cmである。
実施例9として、次の層構成でさらなる有機電子素子を製造した。
1.透明なガラス基板
2.金属片、間隔450μm(アノード)
3.ドナー状の有機分子でn型ドープされたフラーレン層
4.閉鎖されていない金層、中程度の厚さ1nm
5.正孔輸送層
6.電子ブロック層
7.発光層
8.正孔ブロック層
9.電子輸送層
10.アルミニウムカソード
層3、すなわちドナー状の有機分子でドープされたフラーレン層と、層5、すなわち正孔輸送層とが、pn接合を形成する。これら両方の層の間には、安定化金属層として、層4が配置される。
さらに、実施例10として、次の層構成で有機電子素子を製造した。
20. 透明なガラス基板
21. クロム片、間隔450μm、幅50μm、厚さ10n(アノード)
22. 2モル%の[Ru(t−ブチル−trpy)2]0でドープされた30nmのC60
23. 呼び寸法1nmの金(閉鎖されていない層)
24. 4モル%のF4−TCNQでドープされた95nmのMeO−TPD
25. 10nmのスピロ−TAD
26. 20重量%のIr(piq)3でドープされた20nmのBAlq
27. 10nmのBPhen
28. Csでドープされた65nmのBPhen
29. 100nmのAl(カソード)
本実施形態では、層22と層24とがpn接合を形成する。これらの層の間には、それ自体は閉鎖されていない安定化金属層として、金から成る層23を設ける。層22の導電率は0,5S/cmよりも少なかった。図5および図6は、実施例10のデータを示すものである。
さらに比較のために、実施例11として、次の層構成(nip)で有機電子素子を製造した。カソードITO/Ndopでドープされた75nmのETM(9重量パーセント)/10nmのETM/Ir(pic)3でドープされた20nmのBAlq(10重量パーセント)/10nmのNPB/Pdopでドープされた45nmのSTTB(6重量パーセント)/アノード100nmのAl。ここではITOから成るカソードが、透明なガラス基板上に配置される。
さらに実施例12として、次の層構成(nipn)で有機電子素子を製造した。カソードITO/Ndopでドープされた75nmのETM(9重量パーセント)/10nmのETM/Ir(pic)3でドープされた20nmのBAlq(10重量パーセント)/10nmのNPB/Pdopでドープされた20nmのSTTB(6重量パーセント)/Ndopでドープされた25nmのETM(9重量パーセント)/アノード100nmのAl。実施例11と比較すると、アノードとのpn接合を用いた場合に、より低い動作電圧、および、より高い電流効率が測定された。
次の層構成を用いて、有機電子素子を製造した。アノード:90nmのITO/STTB中の50nmのPdop(1.5重量パーセント)/10nmのNPB/NPB中の20nmのORE(10%)/10nmのETM/ETM中の10nmのNdop(8重量パーセント)/HTM中の5nmのPdop(1.5重量パーセント)/STTB中の40nmのPdop(1.5重量パーセント)/100nmのAl。ここで、p型ドープされたp型の層を多層に構成して、上記素子の安定性を向上させる。
Claims (12)
- アノードと、カソードと、少なくとも1つの有機層配列とを有する電子素子、特に発光電子素子であって、
上記少なくとも1つの有機層配列は、上記アノードと上記カソードとの間に配置されると共に上記アノードおよび上記カソードに電気接触しており、
−上記アノードと上記カソードとに電位が印加されると電荷を生成する領域であって、p型の有機半導体材料から成る層と、上記アノードの導電層と接触しているn型の有機半導体材料から成るn型ドープされた層とによって形成されるnp接合を有する領域、および
−上記アノードと上記カソードとに電位が印加されると、さらなる電荷を生成する領域であって、n型の有機半導体材料から成る層と、上記カソードの導電層と接触しているp型の有機半導体材料から成るp型ドープされた層とによって形成されるpn接合を有する領域のうちの少なくとも1つの領域を有する電子素子。 - 上記n型の有機半導体材料から成る層は、別のn型ドープされた層であることを特徴とする、請求項1に記載の電子素子。
- 上記p型の有機半導体材料から成る層は、別のp型ドープされた層であることを特徴とする、請求項1または2に記載の電子素子。
- 上記n型の有機半導体材料から成る層は、電子輸送層および正孔ブロック層から成る層の種類の群から選択された少なくとも1つの層の種類として形成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子素子。
- 上記p型の有機半導体材料から成る層は、正孔輸送層および電子ブロック層から成る層の種類の群から選択された少なくとも1つの層の種類として形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子素子。
- 上記少なくとも1つの有機層配列は、選択的に単層または多層に形成された発光領域を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子素子。
- 上記p型の有機半導体材料から成る層は、上記発光領域の一部として形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の電子素子。
- 上記n型の有機半導体材料から成る層は、上記発光領域の一部として形成されていることを特徴とする、請求項6または7に記載の電子素子。
- 上記n型の有機半導体材料から成る層は多層に形成されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子素子。
- 上記p型の有機半導体材料から成る層は多層に形成されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電子素子。
- 上記p型ドープされた層のp型の有機半導体材料は、トリアリールアミンと、フタロシアニンと、コバルトセンといった有機金属錯化合物と、Cr(hpp)4といった金属錯体と、ペンタフェニルシクロペンタジエニルといった遊離基と、テトラチアフルバレン誘導体またはアミノ置換ポリサイクルといった有機還元剤とから成る有機半導体材料群から選択された1つの有機半導体材料であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電子素子。
- 有機発光素子、有機ダイオード、有機太陽電池、有機トランジスタ、および、有機発光ダイオードから成る素子群から選択された1つの素子として実施される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電子素子。
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