JP5906611B2 - 受光素子、受発光素子、受発光装置および電子機器 - Google Patents
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Description
このような受光素子を、高効率に発光させるには、光導電体層において高効率に電子を発生させることが求められる。
しかしながら、光の照射により高効率に電子を発生することができる光導電体層の構成材料(光導電体材料)については知られていないのが実状である。
第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられ、受光により電子を発生する光導電体層とを有し、
該光導電体層は、下記式(1B)で表されるテトラフェニルテトラベンゾポルフィリン化合物を主材料として含有することを特徴とする。
これにより、光の受光により高効率に電子を発光する受光層を備える受光素子とすることができる。
これにより、光の受光により、より高効率で電子を発生させることができる。
本発明の受光素子では、前記光導電体層は、その膜厚が200nm以上、1500nm以下であることが好ましい。
これにより、光の受光により高効率で電子を発生させることができるとともに、光導電体層の高抵抗化を的確に防止または抑制することができる。
これにより、光を照射していない時には、光導電体層側から光導電体層側への電子の移動を許容せず、光の照射時には、光導電体層側から光導電体層側への電子の移動を許容する機能を確実に発揮するものとなる。
これにより、受光素子で発生した電子が供給されることで、発光素子が発光することとなる。
これにより、受光素子で発生した電子が供給されることで、発光素子が発光することとなる。
当該受発光素子は、前記第1の電極と、前記発光層と、前記第2の電極と、前記光導電体層と、前記第3の電極とがこの順に積層されてなるものであることが好ましい。
これにより、受光素子で発生した電子が供給されることで、発光素子が発光することとなる。
本発明の受発光素子では、さらに、前記受光素子で発生した電子を増幅させる増幅回路を備えることが好ましい。
これにより、受光素子で発生した電子が増幅されるため、発光素子をより高効率に発光させることができるようになる。
これにより、信頼性に優れる受発光装置とすることができる。
本発明の電子機器は、本発明の受発光装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れる電子機器とすることができる。
まず、本発明の受光素子を説明するのに先立って、本発明の受発光素子について説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の受発光素子の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の受発光素子の第1実施形態における断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
そして、受発光素子1は、その全体が基板2上に設けられるとともに、封止部材12で封止されている。
基板2の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような基板2の平均厚さは、特に限定されないが、0.1mm以上、30mm以下であるのが好ましく、0.1mm以上、10mm以下であるのがより好ましい。
[第1の電極]
第1の電極3は、正孔輸送層4に正孔を注入する電極である。この第1の電極3の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
第1の電極3の構成材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In3O3、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
特に、第1の電極3は、ITOで構成されているのが好ましい。ITOは、透明性を有するとともに、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料である。これにより、第1の電極3から正孔輸送層4へ効率的に正孔を注入することができる。
このような第1の電極3の平均厚さは、特に限定されないが、10nm以上、200nm以下であるのが好ましく、50nm以上、150nm以下であるのがより好ましい。
正孔輸送層4は、第1の電極3から注入された正孔を発光層5まで輸送する機能を有する(すなわち正孔輸送性を有する)ものである。
この正孔輸送層4は、正孔輸送性を有する材料(すなわち正孔輸送性材料)を含んで構成されている。
このような正孔輸送層4の平均厚さは、特に限定されないが、5nm以上、90nm以下であるのが好ましく、10nm以上、70nm以下であるのがより好ましい。
なお、この正孔輸送層4は、第2の電極7および発光層5の構成材料や厚さ等によっては、省略してもよい。
発光材料は、第2の電極7側から電子が供給(注入)されるとともに、第1の電極3側から正孔が供給(注入)されることにより、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)を放出(発光)するものである。
このような発光材料としては、特に限定されず、発光層5に発光させるべき発光色に応じて適宜選択され、各種蛍光材料、各種燐光材料を1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。すなわち、発光材料の種類および組み合わせを適宜設定することにより、任意の色を発光層5に発光させることができる。
青色の蛍光材料としては、例えば、下記化学式(5)または下記化学式(6)で示されるスチリルアミン系化合物等のスチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレンおよびペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)−1,1’−ビフェニル(BCzVBi)、ポリ[(9.9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジヘキシルオキシフルオレン−2,7−ジイル)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−{2−エトキシヘキシルオキシ}フェニレン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(エチルニルベンゼン)]等が挙げられる。
赤色の燐光材料としては、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、これら金属錯体の配位子の内の少なくとも1つがフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つものも挙げられる。より具体的には、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトネート)(btp2Ir(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−12H,23H−ポルフィリン−白金(II)、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C3’]イリジウム、ビス(2−フェニルピリジン)イリジウム(アセチルアセトネート)が挙げられる。
このホスト材料は、正孔と電子とを再結合して励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを発光材料に移動(フェルスター移動またはデクスター移動)させて、発光材料を励起する機能を有する。
また、発光層5の平均厚さは、30nm以上100nm以下であるのが好ましく、30nm以上70nm以下であるのがより好ましく、30nm以上50nm以下であるのがさらに好ましい。
なお、本実施形態では、発光層5が1層の発光層を備えるものを例に説明しているが、発光層5は、複数の発光層が積層されてなる積層体であってもよい。この場合、複数の発光層の発光色が互いに同じであっても異なっていてもよい。また、発光層5が複数の発光層を有する場合、発光層同士の間に中間層が設けられていてもよい。
電子注入層6は、第2の電極7からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層6の構成材料(電子注入性材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2等が挙げられる。
また、電子注入性材料としては、これらの材料に、Alq3、アントラセン系化合物、フェナントロリンおよびバソフェナントロリン等のうちの少なくとも1種を添加したものを用いるようにしてもよい。
なお、この電子注入層6は、第2の電極7および発光層5の構成材料や厚さ等によっては、省略してもよい。
第2の電極7は、入射光を照射していない時には、光導電体層8側から電子注入層6側への電子の移動を許容せず、入射光の照射時には、光導電体層8側から電子注入層6側への電子の移動を許容する機能を有するものである。
かかる機能を付与するためには、例えば、第2の電極7と光導電体層8と第3の電極9とを取り出し、すなわち受光素子20を取り出して、第2の電極7を陽極(+)とし、第3の電極9を陰極(-)として電源に接続した際に、入射光が存在しない状況下では導電性を示さない特性を備えることが求められる。
このような第2の電極7としては、その構成材料の仕事関数が、4.0eV以上、4.5eV以下であるのが好ましく、特に、4.3eV程度であるのが好ましい。これにより、第2の電極7は、前記機能を確実に発揮するものとなる。
また、第2の電極7の平均厚さは、特に限定されないが、100nm以上、10000nm以下であるのが好ましく、100nm以上、500nm以下であるのがより好ましい。
光導電体層8は、封止部材12および第3の電極9を介して入射(照射)された入射光の受光により、電子と正孔とを発生するものである。
このようにして発生した電子と正孔とのうち、電子は、第2の電極7に受け取られ、その後、第2の電極7中を移動して、電子注入層6に注入される。また、正孔は、第3の電極9に受け取られ、その後、第3の電極9中において消滅または中和される。
本発明では、この光導電体層8に主として含まれる構成材料(光導電体材料)に特徴を有し、下記式(1A)で表されるテトラフェニルポルフィリン化合物が用いられる。
また、金属原子Bは、白金、パラジウム、マグネシウム、ニッケルおよび亜鉛のうちいずれであっても良いが、白金であるのが好ましい。これにより、入射光の受光により、より高効率で電子と正孔とを発生させることができる。
この光導電体層8の平均厚さは、特に限定されないが、200nm以上、1500nm以下であるのが好ましく、500nm以上、1000nm以下であるのがより好ましい。これにより、入射光の受光により高効率で電子と正孔とを発生させることができるとともに、光導電体層8の高抵抗化を的確に防止または抑制することができる。
第3の電極9は、光導電体層8への入射光の照射により、光導電体層8に生じた正孔(ホール)が、この第3の電極9にまで流れてきた際に、第3の電極9において、正孔を消滅または中和する機能を有する電極である。
また、この第3の電極9は、このものを介して入射光を光導電体層8にまで伝達する必要があるため、透光性に優れるものであるのが好ましい。
このような第3の電極9の平均厚さは、透光性を付与し得るように、例えば、1nm以上、50nm以下であるのが好ましく、5nm以上、30nm以下であるのがより好ましい。
封止部材12は、第1の電極3、積層体11、第2の電極7、光導電体層8および第3の電極9を覆うように設けられ、これらを気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材12を設けることにより、受発光素子1の信頼性の向上や、変質・劣化の防止(耐久性向上)等の効果が得られる。
また、封止部材12の上側の面、すなわち第3の電極9と接触する側の面は、第3の電極9と同様に入射光を透過させる必要がある。そのため、封止部材12の構成材料および封止部材12の上側の面の厚さ等は、かかる点を考慮して設定される。
そして、発光素子10は、受光素子20からの電子を高効率で受け取ることができ、その結果、発光層5において高効率に発光することとなる。
なお、本実施形態では、発光素子10は、第1の電極3と積層体11と第2の電極7とで構成され、積層体11は、正孔輸送層4と発光層5と電子注入層6との3層で構成されることとしたが、かかる構成に限定されず、例えば、積層体11には、必要に応じて、正孔注入層および電子輸送層等の層が1層以上介挿されていてもよい。
[1] まず、基板2を用意し、この基板2上に第1の電極3を形成する。
第1の電極3は、例えば、プラズマCVD、熱CVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着等の乾式メッキ法、電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
正孔輸送層4は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成するのが好ましい。
なお、正孔輸送層4は、例えば、正孔輸送性材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔輸送層形成用材料を、第1の電極3上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
正孔輸送層形成用材料の調製に用いる溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
また、本工程に先立って、第1の電極3の上面には、酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。これにより、第1の電極3の上面に親液性を付与すること、第1の電極3の上面に付着する有機物を除去(洗浄)すること、第1の電極3の上面付近の仕事関数を調整すること等を行うことができる。
ここで、酸素プラズマ処理の条件としては、例えば、プラズマパワー100〜800W程度、酸素ガス流量50〜100mL/min程度、被処理部材(第1の電極3)の搬送速度0.5〜10mm/sec程度、基板2の温度70〜90℃程度とするのが好ましい。
発光層5は、例えば、真空蒸着等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
[4] 次に、発光層5上に、電子注入層6を形成する。
電子注入層6は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、電子注入層6は、例えば、その構成材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる電子注入層形成用材料を、発光層5上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
第2の電極7は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合、金属微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
[6] 次に、第2の電極7上に、光導電体層8を形成する。
光導電体層8は、例えば、真空蒸着等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
第3の電極9は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合、金属微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
以上のような工程を経て、受発光素子1が得られる。
最後に、得られた受発光素子1を覆うように封止部材12を被せ、基板2に接合する。
次に、本発明の受発光素子の第2実施形態について説明する。
以下、第2実施形態の発光素子について、前述した第1実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第2実施形態の受発光素子1は、光導電体層8に用いられる構成材料(光導電体材料)の種類が異なること以外は、前記第1実施形態の受発光素子と同様である。
すなわち、本実施形態の受発光素子1では、光導電体層8の主材料として含まれる構成材料(光導電体材料)として、下記式(2A)で表されるチアジアゾール系化合物が用いられる。
また、光導電体材料としては、反応する光の波長を変更する観点から、下記式(2A−1)〜(2A−3)で表わされる化合物を用いるのが好ましく、具体的には、特に、下記式2A−4〜2A−6で表わされる化合物を用いるのが好ましい。このような化合物は、特に近赤外域での発光を良好に受光して導電性を示す。よって、このような化合物を用いることで近赤外域での発光を受光して発光する受発光素子とすることができる。
次に、本発明の受発光素子の第3実施形態について説明する。
以下、第3実施形態の発光素子について、前述した第1実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第3実施形態の受発光素子1は、光導電体層8に用いられる構成材料(光導電体材料)の種類が異なること以外は、前記第1実施形態の受発光素子と同様である。
すなわち、本実施形態の受発光素子1では、光導電体層8の主材料として含まれる構成材料(光導電体材料)として、下記式(3A)で表されるテトラセン系化合物が用いられる。
また、光導電体材料としては、さらなる反応する光の波長を変更する観点から、下記式3A−1〜3A−11で表わされる化合物を用いるのが好ましい。
図2は、本発明の受発光素子の第4実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第4実施形態の発光素子について、前述した第1実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第4実施形態の受発光素子1は、第2の電極7が、増幅回路および制御回路を含む積層体で構成され、基板2への各層の積層順が異なること以外は、前記第1実施形態の発光素子と同様である。
すなわち、図2に示す受発光素子1は、基板2上に、第3の電極9と、光導電体層8と、第2の電極7と、積層体11と、第1の電極3とが、この順に積層されてなるものである。そして、第2の電極7は、第1の電極3側から、第1の層7Aと、第2の層7Bと、第3の層7Cとで構成される3層からなる積層体で構成される。
また、第1の層7Aは、電極として機能し、例えば、ITO、IZO、In3O3、SnO2等の金属酸化物で構成される。さらに、第3の層7Cは、電極として機能し、例えば、Al、Ti、Ta、Ag、Mo、W、Co、Cr、またはこれらを含む合金等で構成される。
かかる現象によって、積層体11(発光層5)に対して、第2の電極7側から供給する電子を増幅させることができる。そのため、積層体11が備える発光層5における発光効率の向上をさらに図ることができる。
そのため、増幅回路および制御回路を備える第2の層7Bの形成にはエッチング工程を伴うことにより、この第2の層7Bよりも下側に位置する第3の電極9および光導電体層8がエッチング工程による影響を受けることとなる。しかしながら、第3の電極9および光導電体層8は、紫外線、酸等に対して比較的変質・劣化が生じにくい構成材料で構成されているため、上述したような順番で各層を積層したとしても、第3の電極9および光導電体層8の変質・劣化を的確に抑制または防止することができる。
図3は、本発明の受発光素子の第5実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第5実施形態の発光素子について、前述した第1実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第5実施形態の受発光素子1は、第2の電極7が、第1の絶縁層を含む積層体で構成され、さらに、増幅回路および制御回路を備える第4の層14が、第2の絶縁層13を介して第1の電極3の下側に設けられていること以外は、前記第1実施形態の発光素子と同様である。
さらに、第4の層14は、それぞれ、第1の電極3および第3の層7Cに、配線を介して電気的に接続されている。
かかる現象によって、積層体11(発光層5)に対して、第1の電極3側から供給する電子を増幅させることができる。そのため、積層体11が備える発光層5における発光効率の向上をさらに図ることができる。
そのため、基板2上に、エッチング工程を伴う第4の層14を形成した後には、このようなエッチング工程を用いることなく各層を形成することができるため、いわゆるライン成膜で形成することができることから、製造工程の簡略化を図ることができる。
また、第5の実施形態の変形例として、図4に示す受発光素子1のように各層を積層し、基板側から入射光を受けるような構造としてもよい。
なお、前記第1実施形態〜第5実施形態の各部の構成は、適宜組み合わせて用いることができる。
なお、以下では、受発光装置をディスプレイ装置に適用した場合を一例に説明する。
(ディスプレイ装置)
図5は、本発明の受発光装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図5中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
カラーフィルタ19R、19G、19Bは、基板21に支持されて設けられ、エポキシ層35を介して、発光素子1の上側に接合されている。
また、カラーフィルタ19’R、19’G、19’Bは、基板21’に支持されて設けられ、エポキシ層35’を介して、発光素子1の下側に接合されている。
また、入射光のうち緑色の光Gが選択的にカラーフィルタ19Gを透過する。そして、この光Gが受発光素子1Gに導かれることで、受発光素子1Gは、例えば、白色の光Wを発光し、さらに、この白色の光Wは、カラーフィルタ19’Gを透過することで、緑色の光に変換される。
さらに、入射光のうち青色の光Bが選択的にカラーフィルタ19Bを透過する。そして、この光Bが受発光素子1Bに導かれることで、受発光素子1Bは、例えば、白色の光Wを発光し、さらに、この白色の光Wは、カラーフィルタ19’Bを透過することで、青色の光に変換される。
このようなサブ画素100R、100G、100Bを組み合わせて用いることで、フルカラー画像を表示することができる。
なお、ディスプレイ装置100は、上記のようにカラー表示するものの他、単色表示のものとすることも可能である。
このようなディスプレイ装置100(本発明の受発光装置)は、各種の電子機器に組み込むことができる。
なお、以下では、電子機器をディジタルスチルカメラに適用した場合を一例に説明する。
図6は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、前述のディスプレイ装置100が設けられている。
光学レンズを介してディスプレイ装置100に導かれた被写体像は、このディスプレイ装置100により撮像信号に変換され、さらに、ケース(ボディー)1302の背面側において、電子画像として表示される。
したがって、ディジタルスチルカメラ1300において、ディスプレイ装置100は、被写体像を撮像信号に変換する撮像素子としての機能と、被写体を電子画像として表示するファインダとしての機能とを両立する。
よって、撮影者がディスプレイ装置100に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるディスプレイ装置100で表示されている撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
また、本発明の受光素子は、図1の受発光素子に組み込まれるものの他、センサー等として単独で用いることもできる。
例えば、本発明の受光素子、受発光素子、受発光装置および電子機器は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
1.チアジアゾール系化合物
(合成例A1)上記式2A−5で表わされる化合物の合成
5リットルのフラスコに発煙硝酸1500mlを入れ冷却した。そこへ10〜50℃に保つようにして硫酸1500mlを分割添加した。さらにそこへ原料のジブロモベンゾチアジアゾールである化合物(a)を150gを1時間かけて少量ずつ添加した。その際に溶液温度は5℃以下になるように行った。全量添加後、室温(25℃)において20時間反応させた。反応後、氷3kgに反応液を注ぎ、一晩攪拌した。その後、ろ過してメタノール、ヘプタンで洗浄した。
ろ過して残った物を200mlのトルエンで熱溶解させた後、室温まで徐冷後にろ過し、残ったものを少量のトルエンで洗浄後、減圧乾燥させた。
これにより、HPLC純度95%の化合物(b)(4、7−ジブロモ−5、6−ジニトロ−ベンゾ[1、2、5]チアジアゾール)60gを得た。
Ar下、5リットルのフラスコに、得られたジブロモ体である化合物(b)30gとトリフェニルアミンのボロン酸体54.2g、トルエン2500ml、2M炭酸セシウム水溶液(152g/(蒸留水)234ml)を入れ、90℃で一晩反応させた。反応後ろ過、分液、濃縮し、得られた粗体52gをシリカゲルカラム(SiO2 5kg)で分離し、赤紫色固体を得た。
これにより、HPLC純度96%の化合物(c)8.9gを得た。
得られたボロン酸体のHPLC純度は、99%であった。
Ar下、1リットルのフラスコに、得られたジニトロ体である化合物(c)8g、還元鉄7g、酢酸600mlを入れ、80℃で4時間反応させて室温まで冷却させた。反応後、反応液をイオン交換水1.5リットルに注ぎ、そこへ酢酸エチル1.5リットルをさらに添加した。添加後、固体が析出していたので、テトラヒドロフラン1リットルと食塩300gを添加し、分液した。水層は1リットルのテトラヒドロフランで再抽出した。濃縮乾燥したものを再度、少量の水、メタノールにて洗浄し、橙色固体を得た。
これにより、HPLC純度80%の化合物(d)7gを得た。
Ar下、1リットルのフラスコに、得られたジアミン体である化合物(d)1.5g、9,10−フェナントレンキノン0.6g、溶媒として酢酸300mlを入れ、80℃にて2時間反応させた。反応後、室温まで冷却させ、反応液をイオン交換水1リットルに注ぎ、結晶をろ過、水洗、2gの黒緑色固体を得た。そして、その黒緑色固体をシリカゲルカラム(SiO2 1kg)で精製した。
これにより、HPLC純度99%の化合物(e)(前記式2A−5で表わされる化合物)1.5gを得た。この化合物(e)を質量分析したところ、M+:824であった。
さらに、得られた化合物(e)を設定温度340℃で昇華精製した。その昇華精製後の化合物(e)のHPLC純度は99%であった。
(合成例B1)前記式3A−2で表わされる化合物の合成
Ar下、300mlのフラスコに、4−ブロモビフェニル6gと乾燥ジエチルエーテル50mlを入れた。室温で1.6M n−BuLi/ヘキサン溶液14.5mlを滴下し、30分間反応させた。
一方、別途、Ar下、500mlのフラスコに、5、12−ナフタセンキノン2.7と乾燥トルエン100mlを投入した。そこへ先に調整したビフェニルリチウムを滴下し、3時間反応させた。反応後、20mlの蒸留水を添加し、30分攪拌後、メタノール中に入れ、固体をろ過分離した。得られた固体をシリカゲル(SiO2 500g)で精製した。
これにより、白色固体(5、12−ビスビフェニル−4−イル−5、12−ジヒドロ−ナフタセン−5、12−ジオール)4.5gを得た。
合成(B1−1)で得られたジオール体4.5gと酢酸300mlを計量し、1000mlのフラスコに入れた。そこへ、塩酸(35%)5gに塩化スズ(II)(無水)5gを溶かしたものを入れ、30分攪拌した。その後、分液ロートに移し、トルエンを加えて、蒸留水にて分液洗浄し、乾燥させた。得られた個体をシリカゲル(SiO2 500g)で精製し、黄色固体(前記式3A−2で表わされるビスビフェニリルテトラセン(BBT))4gを得た。
テトラフェニルポルフィリン化合物として、それぞれ、以下に示すものを用意した。
(M−1):Pt(II) Tetrahenyl tetrabenzo porphrin:Pt(TPTBP)(Frontier Scientific,INC 製)
(M−2):Pt-テトラフェニルポルフィリン(Frontier Scientific,INC製)
(M−3):Pd(II)-テトラフェニルポルフィリン(Frontier Scientific,INC製)
(M−4):Mg(II)-テトラフェニルポルフィリン(Frontier Scientific,INC製)
(M−5):Ni(II)-テトラフェニルポルフィリン(Frontier Scientific,INC製)
(M−6):Zn(II)-テトラフェニルポルフィリン(Frontier Scientific,INC製)
(M−7):Pt(II)メソ-テトラ(ペンタフルオロフェニル)ポルフィリン(Frontier Scientific,INC製)
(M−8):Pd(II)メソ-テトラ(ペンタフルオロフェニル)ポルフィリン(Frontier Scientific,INC製)
(実施例1)
<1> まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、平均厚さ100nm(縦3.0mm×横3.0mm)のITO電極(第1の電極)を形成した。
そして、基板をアセトン、2−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理およびアルゴンプラズマ処理を施した。これらのプラズマ処理は、それぞれ、基板を70〜90℃に加温した状態で、プラズマパワー100W、ガス流量20sccm、処理時間5secで行った。
<3> 次に、正孔輸送層上に、発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ40nmの発光層を形成した。発光層の構成材料としては、発光材料(ゲスト材料)としてファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)を用い、ホスト材料として3−フェニル−4−(1’−ナフチル)−5−フェニルカルバゾール、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)を用いた。また、緑色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を7wt%とした。
<5> 次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ1nmの電子注入層を形成した。
<6> 次に、電子注入層上に、Alを真空蒸着法により成膜した。これにより、Alで構成される平均厚さ100nmの第2の電極を形成した。
<8> 次に、電子注入層上に、MgとAgとを真空蒸着法により成膜した。これにより、MgAgで構成される平均厚さ10nmの第3の電極を形成した。
<9> 次に、形成した各層を覆うように、ガラス製の保護カバー(封止部材)を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止した。
以上の工程により、受発光素子を製造した。
前記工程<7>において、光導電体層の構成材料として、前記式(M−1)で表されるPt(TPTBP)に代えて、それぞれ、表1に示した化合物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして受発光素子を製造した。
実施例および各参考例の受発光素子について、受発光素子が有する基板と光源との離間距離を2cmに維持した状態で、受発光素子に入射光を照射し、そのときの発光素子の電流密度[μA/cm2]を電流密度測定器(株式会社東陽テクニカ製 「KEITHLEY2400」)を用いて測定した。
また、そのときの発光輝度[cd/m2]を輝度測定器(コニカミノルタセンシング株式会社製 CS−200)を用いて測定した。
なお、これら電流密度および発光輝度の測定の際に、実施例1、参考例9、参考例10の受発光素子については、これらが備える第1の電極と第3の電極との間に印可する電圧を、0〜20Vの間で変化させた。また、参考例2〜8の受発光素子については、第1の電極と第3の電極との間に印可する電圧を20Vに固定した。
これらの測定結果を表1および図7〜9に示す。
また、このような傾向は、電極間に対する印加電圧が高くなるにつれて顕著に認められた。すなわち、高電圧を印加するにしたがって、電流密度と発光輝度との双方が高くなることが判った。
Claims (10)
- 前記金属原子Bは、白金である請求項1に記載の受光素子。
- 前記光導電体層は、その膜厚が200nm以上、1500nm以下である請求項1または2に記載の受光素子。
- 前記第2の電極は、その構成材料の仕事関数が、4.0eV以上、4.5eV以下である請求項1ないし3のいずれかに記載の受光素子。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の受光素子と、該受光素子で発生した電子が供給されることで発光する有機エレクトロルミネッセンス素子で構成される発光素子とを備えることを特徴とする受発光素子。
- 前記発光素子は、第2の電極と、第3の電極と、前記第2の電極と前記第3の電極との間に設けられた、光を発光する発光層とを有する請求項5に記載の受発光素子。
- 前記受光素子が有する前記第2の電極と、前記発光素子が有する前記第2の電極とが共通電極で構成され、
当該受発光素子は、前記第1の電極と、前記発光層と、前記第2の電極と、前記光導電体層と、前記第3の電極とがこの順に積層されてなるものである請求項6に記載の受発光素子。 - さらに、前記受光素子で発生した電子を増幅させる増幅回路を備える請求項5ないし7のいずれかに記載の受発光素子。
- 請求項5ないし8のいずれかに記載の受発光素子を備えることを特徴とする受発光装置。
- 請求項9に記載の受発光装置を備えることを特徴とする電子機器。
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