JP2013506949A5

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Publication number: JP2013506949A5
Application number: JP2012531418A
Authority: JP
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2030-09-29

Description

本発明の実施形態による有機光電構成素子は、
・第１の電極と、
・該第１の電極の上に配置された第１の平坦化層と、
・該第１の平坦化層の上に配置された第１の注入層と、
・該第１の注入層の上に配置された有機機能層と、
・該有機機能層の上に配置された第２の電極とを有し、
第１の電極がアノードである場合には、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}≦Ｅ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｐｌａｎ．}かつＥ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}＜Ｅ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｆｕｎｋ．}が成り立ち、または
第１の電極がカソードである場合には、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_Ｆ≦Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｐｌａｎ．}−Ｅ_ＦかつＥ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_Ｆ＜Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｆｕｎｋ．}−Ｅ_Ｆが成り立ち、
ここでＥ_Ｆはフェルミエネルギー、Ｅ_ＨＯＭＯはそれぞれの層の最高被占軌道のエネルギーレベルのエネルギー、そしてＥ_ＬＵＭＯはそれぞれの層の最低空軌道のエネルギーレベルのエネルギーである。

本発明の別の実施形態では、第１の注入層は次から選択されるマトリクス材料を有する：
Ａｌｑ_３（ＬＵＭＯ−３．１ｅＶ）、ＢＣＰ（ＬＵＭＯ−２．９ｅＶ）、Ｂｐｈｅｎ（ＬＵＭＯ−２．９ｅＶ）、ＮＴＣＤＡ（ＬＵＭＯ−４．０ｅＶ）、ＺｎＰｃ、ＴＨＡＰ（ＬＵＭＯ−４．６ｅＶ）。ここでこのマトリクス材料は以下の物質の１つによりｎドープされている：Ｌｉ、Ｃｓ、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ、ピロニン−Ｂ−塩化物、Ｃｓ_２ＣＯ_３、Ｒｕ（テルピー）_２、ＣｏＣｐ_２。ここで「ＬＵＭＯ」は最低空軌道である。

以下の表にはそれぞれの物質のそれぞれの最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギーレベルが記入されている。

有機光電構成素子の製造方法の実施形態でこの方法は、
Ａ）第１の電極を準備する工程、
Ｂ）第１の平坦化層を第１の電極上に取り付ける工程、
Ｃ）第１の注入層を第１の平坦化層上に取り付ける工程、
Ｄ）有機機能層を第１の注入層上に取り付ける工程、
Ｅ）第２の電極を有機機能層の上に取り付ける工程、を有し、
第１の電極がアノードである場合には、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}≦Ｅ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｐｌａｎ．}かつＥ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}＜Ｅ_Ｆ−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｆｕｎｋ．}が成り立ち、または
第１の電極がカソードである場合には、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_Ｆ≦Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｐｌａｎ．}−Ｅ_ＦかつＥ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_Ｆ＜Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｆｕｎｋ．}−Ｅ_Ｆが成り立ち、
ここでＥ_Ｆはフェルミエネルギー、Ｅ_ＨＯＭＯはそれぞれの層の最高被占軌道のエネルギーレベルのエネルギー、そしてＥ_ＬＵＭＯはそれぞれの層の最低空軌道のエネルギーレベルのエネルギーである。

図３ａには、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギーレベルが示されている。電極（この場合はアノード）から、図では左から正孔７が第１の平坦化層２に放出される。個々の層のコンタクト形成により、第１の注入層３内にはポテンシャルポットが形成され、この中に正孔７を蓄積することができる。このポテンシャルポットから正孔を、これに続く有機機能層４に放出することができる。これは、隣接する有機機能層４に正孔７を均等かつ持続的に供給することを保証する。このことは構成素子内の電荷輸送の安定化に寄与する。

図３ｂには、最低空軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルが示されている。ここでは電極（この場合はカソード）から、図では右から電子８が平坦化層２に注入される。ここでも物質の適切な選択により、第１の注入層３内にポテンシャルポットが形成され、これにより電子８がポテンシャルポットに収集される。このポテンシャルポットから電子８を、有機機能層４に放出することができる。

Claims

・第１の電極（１）と、
・該第１の電極（１）の上に配置された第１の平坦化層（２）と、
・該第１の平坦化層（２）の上に配置された第１の注入層（３）と、
・該第１の注入層（３）の上に配置された有機機能層（４）と、
・該有機機能層（４）の上に配置された第２の電極（５）と、
・前記第２の電極（５）と前記有機機能層（４）との間に配置された第２の平坦化層（２’）と、
・前記第２の平坦化層（２’）と前記有機機能層（４）との間に配置された第２の注入層（３’）とを有する有機光電構成素子であって、
前記第１の電極（１）がアノードであり、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}≦Ｅ_{Ｆ，Ｐｌａｎ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｐｌａｎ．}かつＥ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}＜Ｅ_{Ｆ，Ｆｕｎｋ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｆｕｎｋ．}が成り立ち、
前記第２の電極（５）がカソードであり、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}≦Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｐｌａｎ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｐｌａｎ．}かつＥ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}＜Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｆｕｎｋ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｆｕｎｋ．}が成り立ち、
Ｅ _{Ｆ，Ｉｎｊ．} −Ｅ _{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．} は、前記第１の注入層のフェルミエネルギーと、前記第１の注入層の最高被占軌道エネルギーレベルのエネルギーとの差であり、
Ｅ _{Ｆ，Ｐｌａｎ．} −Ｅ _{ＨＯＭＯ，Ｐｌａｎ．} は、前記第１の平坦化層のフェルミエネルギーと、前記第１の平坦化層の最高被占軌道エネルギーレベルのエネルギーとの差であり、
Ｅ _{Ｆ，Ｆｕｎｋ．} −Ｅ _{ＨＯＭＯ，Ｆｕｎｋ．} は、前記有機機能層のフェルミエネルギーと、前記有機機能層の最高被占軌道エネルギーレベルのエネルギーとの差であり、
Ｅ _{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．} −Ｅ _{Ｆ，Ｉｎｊ．} は、前記第１の注入層の最低空軌道エネルギーレベルのエネルギーと、前記第１の注入層のフェルミエネルギーとの差であり、
Ｅ _{ＬＵＭＯ，Ｐｌａｎ．} −Ｅ _{Ｆ，Ｐｌａｎ．} は、前記第１の平坦化層の最低空軌道エネルギーレベルのエネルギーと、前記第１の平坦化層のフェルミエネルギーとの差であり、
Ｅ _{ＬＵＭＯ，Ｆｕｎｋ．} −Ｅ _{Ｆ，Ｆｕｎｋ．} は、前記有機機能層の最低空軌道エネルギーレベルのエネルギーと、前記有機機能層のフェルミエネルギーとの差であることを特徴とする、
有機光電構成素子。
前記第１の注入層及び前記第１の平坦化層はドープされており、かつ、それぞれが同一のマトリクス材料を有し、該マトリクス材料は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（９−ビニルカルバゾール）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリアニリンから選択されており、
前記第１の注入層はｐドープされており、かつ、前記第１の注入層のドーピング物質は、ＭｏＯ_２、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、ＲｅＯ_３、Ｒｅ_２Ｏ_７、Ｖ_２Ｏ_５から選択されている、
請求項１に記載の有機光電構成素子。
エネルギーレベルに対して：
Ｅ_{Ｆ，Ｐｌａｎ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｐｌａｎ．}＜Ｅ_{Ｆ，Ｆｕｎｋ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｆｕｎｋ．}が成り立つ、
請求項１または２に記載の有機光電構成素子。
前記第１の電極（１）から放出される電荷担体が前記第１の注入層（３）に蓄積される、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機光電構成素子。
前記第１の注入層（３）に蓄積された電荷担体が、該注入層（３）に続く層に注入される、請求項４に記載の有機光電構成素子。
前記第１の注入層（３）の層厚は１から２０ｎｍである、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機光電構成素子。
前記第１の注入層（３）はドープされている、請求項１から６のいずれか一項に記載の有機光電構成素子。
ドーピング物質は、ＭｏＯ_２、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、ＲｅＯ_３、Ｒｅ_２Ｏ_７、Ｖ_２Ｏ_５から選択されている、請求項７に記載の有機光電構成素子。
前記第１の注入層（３）は、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン、フタロシアニン銅錯体、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタリン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン、２，２’，７，７’−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミン）−９，９’−スピロビフルオレン、ジ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジトリル−アミノ）−フェニル］シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジンから選択された物質を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の有機光電構成素子。
前記第１の注入層（３）は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（９−ビニルカルバゾール）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリアニリンから選択された物質を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の有機光電構成素子。
前記第１の平坦化層（２）は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＥＤＯＴベースの材料、ポリ（９−ビニルカルバゾール）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリアニリンから選択された物質を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の有機光電構成素子。
エレクトロルミネセンス構成素子として構成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の有機光電構成素子。
有機光電構成素子の製造方法において、
Ａ）第１の電極（１）を準備する工程、
Ｂ）第１の平坦化層（２）を前記第１の電極（１）上に取り付ける工程、
Ｃ）第１の注入層（３）を前記第１の平坦化層（２）上に取り付ける工程、
Ｄ）有機機能層（４）を前記第１の注入層（３）上に取り付ける工程、
Ｅ）第２の電極（５）を前記有機機能層（４）上に取り付ける工程、
Ｆ）第２の注入層（３′）を前記有機機能層（４）上に取り付ける工程、
Ｇ）第２の平坦化層（２′）を前記第２の注入層（３′）上に取り付ける工程、
を有し、
前記工程Ｆ）及びＧ）は前記ステップＥ）の前に実施し、
前記第１の電極（１）がアノードであり、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}≦Ｅ_{Ｆ，Ｐｌａｎ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｐｌａｎ．}かつＥ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．}＜Ｅ_{Ｆ，Ｆｕｎｋ．}−Ｅ_{ＨＯＭＯ，Ｆｕｎｋ．}が成り立ち、
前記第２の電極（５）がカソードであり、エネルギーレベルに対して：
Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}≦Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｐｌａｎ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｐｌａｎ．}かつＥ_{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｉｎｊ．}＜Ｅ_{ＬＵＭＯ，Ｆｕｎｋ．}−Ｅ_{Ｆ，Ｆｕｎｋ．}が成り立ち、
Ｅ _{Ｆ，Ｉｎｊ．} −Ｅ _{ＨＯＭＯ，Ｉｎｊ．} は、前記第１の注入層のフェルミエネルギーと、前記第１の注入層の最高被占軌道のエネルギーレベルのエネルギーとの差であり、
Ｅ _{Ｆ，Ｐｌａｎ．} −Ｅ _{ＨＯＭＯ，Ｐｌａｎ．} は、前記第１の平坦化層のフェルミエネルギーと、前記第１の平坦化層の最高被占軌道のエネルギーレベルのエネルギーとの差であり、
Ｅ _{Ｆ，Ｆｕｎｋ．} −Ｅ _{ＨＯＭＯ，Ｆｕｎｋ．} は、前記有機機能層のフェルミエネルギーと、前記有機機能層の最高被占軌道のエネルギーレベルのエネルギーとの差であり、
Ｅ _{ＬＵＭＯ，Ｉｎｊ．} −Ｅ _{Ｆ，Ｉｎｊ．} は、前記第１の注入層の最低空軌道のエネルギーレベルのエネルギーと、前記第１の注入層のフェルミエネルギーとの差であり、
Ｅ _{ＬＵＭＯ，Ｐｌａｎ．} −Ｅ _{Ｆ，Ｐｌａｎ．} は、前記第１の平坦化層の最低空軌道のエネルギーレベルのエネルギーと、前記第１の平坦化層のフェルミエネルギーとの差であり、
Ｅ _{ＬＵＭＯ，Ｆｕｎｋ．} −Ｅ _{Ｆ，Ｆｕｎｋ．} は、前記有機機能層の最低空軌道のエネルギーレベルのエネルギーと、前記有機機能層のフェルミエネルギーとの差であることを特徴とする、
製造方法。
前記第１の注入層（３）は、前記工程Ｃ）において湿式化学法により取り付けられる、請求項１３に記載の方法。
前記第１の注入層及び前記第１の平坦化層はドープされており、かつ、それぞれが同一のマトリクス材料を有し、該マトリクス材料は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（９−ビニルカルバゾール）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリアニリンから選択されており、
前記第１の注入層はｐドープされており、かつ、前記第１の注入層のドーピング物質は、ＭｏＯ_２、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、ＲｅＯ_３、Ｒｅ_２Ｏ_７、Ｖ_２Ｏ_５から選択されている、
請求項１３に記載の方法。