(57)【要約】【課題】正孔注入機能と電子注入機能とを併せ持つ電極を有する有機デバイスを提供する。【解決手段】第一の電界発光層である第一の有機層を有し、第二の電界発光層である第二の有機層を有し、前記第一の有機層及び前記第二の有機層との間に、電極層を有し、前記電極層は、仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属と、仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属とを単一の有機化合物に混合されてなり、前記電極層は、前記第一の有機層及び前記第二の有機層と接する。【選択図】図１
2011040412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電界発光層である第一の有機層を有し、
第二の電界発光層である第二の有機層を有し、
前記第一の有機層と前記第二の有機層の間に、電極層を有し、
前記電極層は、仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属と、仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属とを単一の有機化合物に混合されてなり、
前記電極層は、前記第一の有機層及び前記第二の有機層と接することを特徴とする有機デバイス。
【請求項２】
請求項１において、前記第一の有機層側から前記第二の有機層側へ電圧が印加されると、前記電極層から、前記第一の有機層へは電子が供給され、前記第二の有機層へは正孔が供給されることを特徴とする有機デバイス。
【請求項３】
第一の電界発光層である第一の有機層を有し、
第二の電界発光層である第二の有機層を有し、
前記第一の有機層と前記第二の有機層の間に、電極層を有し、
前記電極層は、単一の有機化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属を混合した第一の領域と、前記単一の有機化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属を混合した第二の領域とを有し、
前記第一の領域は前記第一の有機層と接し、
前記第二の領域は前記第二の有機層に接することを特徴とする有機デバイス。
【請求項４】
請求項３において、前記第一の有機層側から前記第二の有機層側へ電圧が印加されると、前記第一の領域から前記第一の有機層へは電子が供給され、前記第二の領域から前記第二の有機層へは正孔が供給されることを特徴とする有機デバイス。
【請求項５】
前記単一の有機化合物には、π共役系を有する有機化合物を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の有機デバイス。
【請求項６】
第一の電界発光層である第一の有機層を有し、
第二の電界発光層である第二の有機層を有し、
前記第一の有機層と前記第二の有機層の間に、電極層を有し、
前記電極層は、第一の有機化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属を混合した電子注入電極層と、前記第一の有機化合物とは異なる第二の有機化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属を混合した正孔注入電極層とを有し、
前記電子注入電極層は前記第一の有機層と接し、
前記正孔注入電極層は前記第二の有機層に接することを特徴とする有機デバイス。
【請求項７】
請求項６において、前記第一の有機化合物には電子輸送性の有機化合物を用い、
前記第二の有機化合物には正孔輸送性の有機化合物を用いることを特徴とする有機デバイス。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記第一の有機層側から前記第二の有機層側へ電圧が印加されると、前記電子注入電極層から前記第一の有機層へは電子が供給され、前記正孔注入電極層から前記第二の有機層へは正孔が供給されることを特徴とする有機デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物の性質を利用したＥＬ素子やＦＥＴなどの有機デバイスに用いる
有機デバイス用電極およびその有機デバイス用電極を有する電子機器に関するものである
。
【背景技術】
【０００２】
有機デバイスの一つとして、ＥＬ素子が広く知られている。このＥＬ素子は、有機化合
物を発光層とし、この発光層を挟持するように設けた一対の電極から電圧を印加すること
で発光層に電流を流し、その電流密度に応じたフォトンを放出させることで光源とするも
のである。ＥＬ素子における発光層への電圧印加に際しては、基本的に絶縁物とみなされ
る有機化合物に対して電子注入障壁を低下させると共に、発光層表面への密着性を高める
ために、仕事関数の小さいＭｇ（マグネシウム）とＡｇ（銀）との合金や、Ｌｉ（リチウ
ム）とＡｌ（アルミニウム）との合金を陰極側の金属電極として用いていた。
【０００３】
上記のようなＭｇやＬｉの合金電極では、電極の酸化等による素子劣化が起きる上に、
種々の制限もあることから、金属電極そのものを見直し、発光層の陽極側に正孔注入層を
設けるように、陰極側にも電子供与性を有する層を設けるべく、陰極電極に接する発光層
の表面に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属をドーピングして金属ドーピング層を形成
した有機ＥＬ素子が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許公報に記載された技術では、金属ドーピング層を設けることによって
陰極側から発光層への電子注入障壁を低減できるものの、金属ドーピング層と金属電極と
の密着性を確保するために材料選定の制限があり、また、用いることが出来る金属の種類
も限られていた。
【０００６】
また、近来は複数の発光層を直列に接続した構造のマルチフォトンエミッション（ＭＰ
Ｅ）素子も提案されており、このＭＰＥ素子を実現するには、隣接する発光層の間に設け
る内部電極が、一方の発光層へ電子を注入し他方の発光層へ正孔を注入する機能を併せ持
っていなければならず、上記特許公報に記載された技術は、ＭＰＥ素子用の内部電極には
適用できない。
【０００７】
本発明は、正孔注入機能と電子注入機能とを併せ持つことで、有機デバイスの活用範囲
を拡張する有機デバイス用電極を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る有機デバイス用電極は、有機化合物の性質を利用した機能素子である有機
デバイスの有機層（有機化合物を含む層）に接して設けられた有機デバイス用電極におい
て、単一の有機化合物に、仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属と、仕事関数が４．２〔
ｅＶ〕よりも大なる金属を混合した電極材料を、少なくとも前記有機層との接合面に用い
ることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、有機化合物の性質を利用した機能素子である有機デバイスにおけ
る第一の有機層（有機化合物を含む第１の有機層）と第二の有機層（有機化合物を含む第
２の層）との間に設ける有機デバイス用電極において、単一の有機化合物に仕事関数が４
．２〔ｅＶ〕以下の金属を混合した第一の領域と、前記単一の有機化合物に仕事関数が４
．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属を混合した第二の領域とを有し、前記第一の領域と第二の
領域が夫々第一の有機層と第二の有機層に接するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記第１の発明又は第２の発明に係る有機デバイス用電極において、前記単一の
有機化合物には、π共役系を有する有機化合物を用いても良いし、バイポーラ性を有する
有機化合物を用いても良い。
【００１１】
更に、第３の発明は、有機化合物の性質を利用した機能素子である有機デバイスにおけ
る第一の有機層と第二の有機層との間に設ける有機デバイス用電極において、第一の有機
化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属を混合した電子注入電極層と、前記第一の
有機化合物とは異なる第二の有機化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属を
混合した正孔注入電極層とを有し、前記電子注入電極層と正孔注入電極層が夫々第一の有
機層と第二の有機層に接するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、上記第３の発明に係る有機デバイス用電極において、前記電子注入電極層の第一
の有機化合物には電子輸送性の高い有機化合物を、前記正孔注入電極層の第二の有機化合
物には正孔輸送性の高い有機化合物を用いても良い。
【００１３】
さらに、上記発明に係る有機デバイス用電極は電子機器に搭載することもできる。電子
機器としては、携帯電話、パーソナルコンピュータ、モニタ、ビデオカメラ、ディジタル
カメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、オーディオコンポ、カーオ
ーディオ、ゲーム機器、モバイルコンピュータ、携帯型ゲーム機、電子書籍、記録媒体を
備えた画像再生装置などが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成した第１の発明に係る有機デバイス用電極は、少なくとも有機デバイ
スの有機層と接する部分に、仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属と仕事関数が４．２〔
ｅＶ〕よりも大なる金属を単一の有機化合物に混合した電極材料を用いるので、有機層へ
の電圧印加の極性に応じて、仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属に由来する電子注入機
能、もしくは仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属に由来する正孔注入機能が発揮
される。従って、有機デバイスの陽極・陰極のどちらの電極としても使えると共に、ＭＰ
Ｅ素子の内部電極のような一方の有機層に対して電子注入機能が、他方の有機層に対して
正孔注入機能が各々必要とされる有機デバイスにも利用できる。また、単一の有機化合物
を電極材料に用いるので、有機デバイスの有機層との密着性も向上する。
【００１５】
また、第２の発明に係る有機デバイス用電極は、第一の有機層と第二の有機層との間に
設ける内部電極に特化したものである。すなわち、単一の有機化合物に仕事関数が４．２
〔ｅＶ〕以下の金属を混合した第一の領域により、第一の有機層に電子を注入可能とし、
単一の有機化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属を混合した第二の領域に
より、第二の有機層に正孔を注入可能とすることで、見かけ上、第一の有機層から第二の
有機層へ電流を流すことが可能な内部電極として用いることが出来る。
【００１６】
また、上記第１の発明又は第２の発明に係る有機デバイス用電極において、単一の有機
化合物としてπ共役系の有機化合物を用いれば、混合した金属と電荷の授受が起こりやす
くなり、有機デバイス用電極のキャリアの注入性が向上する。単一の有機化合物としてバ
イポーラ性を有する有機化合物を用いれば、有機デバイス用電極内部での正孔・電子両方
のキャリアの移動が有利になり、デバイスの駆動電圧等の特性向上に寄与できる。
【００１７】
また、第３の発明に係る有機デバイス用電極は、第一の有機層と第二の有機層との間に
設ける内部電極に特化したものである。すなわち、第一の有機化合物に仕事関数が４．２
［ｅＶ］以下の金属を混合した電子注入電極層により、第一の有機層に電子を注入可能と
し、前記第一の有機化合物とは異なる第二の有機化合物に仕事関数が４．２［ｅＶ］より
も大なる金属を混合した正孔注入電極層により、第二の有機層に正孔を注入可能とするこ
とで、見かけ上、第一の有機層から第二の有機層へ電流を流すことが可能な内部電極とし
て用いることが出来る。
【００１８】
また、上記第３の発明に係る有機デバイス用電極において、前記電子注入電極層の第一
の有機化合物には電子輸送性の高い有機化合物を、前記正孔注入電極層の第二の有機化合
物には正孔輸送性の高い有機化合物を用いることにより、電子注入電極層においては電子
が、正孔注入電極層においては正孔が、夫々動き易くなり、デバイスの駆動電圧等の特性
向上に寄与できる。
【００１９】
さらに、上記の特徴を有する第１〜第３の発明に係る有機デバイス用電極を搭載するこ
とにより汎用性のある電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１（ａ）は、本発明の有機デバイス用電極の第１実施形態の一実施例を示す概略断面図である。図１（ｂ）は、本発明の有機デバイス用電極の第１実施形態の他の実施例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の有機デバイス用電極の第２実施形態の一実施例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の有機デバイス用電極の第３実施形態の一実施例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る有機デバイス用電極を用いたＭＰＥ素子の概略構成図である。
【図５】図５は、上記第３実施形態に係る有機デバイス用電極を適用したＭＰＥ素子の特性図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明に係る有機デバイス用電極を用いた有機電界効果トランジスタの一実施例を示す概略構成図である。図６（ｂ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を用いた有機電界効果トランジスタの他の実施例を示す概略構成図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を搭載した表示装置の一実施例を示す概略図である。図７（ｂ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を搭載したノート型パーソナルコンピュータの一実施例を示す概略図である。図７（ｃ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を搭載したモバイルコンピュータの一実施例を示す概略図である。
【図８】図８（ｄ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を搭載した携帯型の画像再生装置の一実施例を示す概略図である。図８（ｅ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を搭載したゴーグル型ディスプレイの一実施例を示す概略図である。図８（ｆ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を搭載したビデオカメラの一実施例を示す概略図である。図８（ｇ）は、本発明に係わる有機デバイス用電極を搭載した携帯電話の一実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る有機デバイス用電極の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１に示すのは、第１実施形態に係る有機デバイス用電極で、例えば、図１（ａ）の電極構造は、有機デバイスの有機層１００上にキャリア注入電極層１１０を介して金属電極１０１を形成したものである。このキャリア注入電極層１１０は、単一の有機化合物１１１に、電子注入用金属１１２（仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属）と正孔注入用
金属１１３（仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属）を混合した電極材料を層状と
したものである。
【００２３】
斯く構成した有機デバイス用電極においては、有機層１００との接合にキャリア注入電
極層１１０を用いるので、有機層１００への電圧印加の極性に応じて、電子注入用金属１
１２による電子注入機能もしくは正孔注入用金属１１３による正孔注入機能が発揮され、
有機デバイスの陽極・陰極のどちらの電極としても使える。また、キャリア注入電極層１
１０は、有機層１００との密着性が良く、金属電極１０１とも密着性を確保し易いという
利点もある。なお、キャリア注入電極層１１０上へ別途に金属電極１０１を設ける電極構
造とせずに、キャリア注入電極層１１０単体で有機デバイス用電極として機能させても良
いが、比較的高価な有機化合物を含むキャリア注入電極層１１０を薄くして、安価なＡｌ
等の金属でコンタクト用電極（ここでは、金属電極１０１）を形成した方が経済的である
。
【００２４】
図１（ｂ）の電極構造は、第一の有機層１００ａと第二の有機層１００ｂとの間にキ
ャリア注入電極層１１０を設けたものである。この例では、キャリア注入電極層１１０が
内部電極として機能する。斯く構成した有機デバイス用電極においては、第一の有機層１
００ａ側から第二の有機層１００ｂ側へ電圧が印加されると、キャリア注入電極層１１０
から第一の有機層１００ａへは電子が供給され、逆に、キャリア注入電極層１１０から第
二の有機層１００ｂへは正孔が供給されるので、第一の有機層１００ａから第二の有機層
１００ｂへ電流が流れることとなる。すなわち、キャリア注入電極層１１０により構成し
た有機デバイス用電極は、一方の有機層（第一の有機層）に対しては電子注入機能を、他
方の有機層（第二の有機層）に対しては正孔注入機能を発揮できるので、ＭＰＥ素子や有
機電界効果トランジスタの内部電極として利用することもでき、今後開発される様々な有
機デバイスへの広範な応用が期待できる。
【００２５】
上記キャリア注入電極層１１０における電子注入用金属１１２として用いる仕事関数が
４．２〔ｅＶ〕以下の金属としては、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウ
ム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウム等の希土
類金属、あるいはこれら金属を含む合金（アルミニウム合金、インジウム合金等）が挙げ
られる。一方、キャリア注入電極層１１０における正孔注入用金属１１３として用いる仕
事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属としては、希土類金属を除く多くの遷移金属、
およびそれらの合金が適用でき、金、銀、銅、亜鉛、鉄、コバルト、ニッケル等が好まし
い。
【００２６】
また、キャリア注入電極層１１０における有機化合物１１１としては、それ自体が正孔
ないしは電子輸送性を有し、また金属と電荷の授受ができることが必要なので、π共役系
を有するものが望ましい。π共役系を有する有機化合物としては、例えば、４，４′−ビ
ス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）
、４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（略称：
α−ＮＰＤ）、４，４′，４″−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミ
ン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、２，５−ビス（１−ナ
フチル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＢＮＤ）、２−（４−ビフェニリル）
−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢ
Ｄ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジア
ゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニ
ル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：Ｔ
ＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ
）、２，２′，２″−（１，３，５−ベンゼントリ−イル）−トリス［１−フェニル−１
Ｈ−ベンズイミダゾール］（略称：ＴＰＢＩ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウ
ム（略称：Ａｌｑ3 ）、ビス（１０−ヒドロキシ−ベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム
略称：ＢｅＢｑ2 ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト
−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオ
キサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、４，４′−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビ
フェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：β−
ＤＮＡ）などの低分子有機化合物や、ポリ（ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴ
）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−
１，４−フェニレンビニレン）（略称：ＲＯ−ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−
１，４−フェニレン）（略称：ＲＯ−ＰＰＰ）、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）
（略称：ＰＤＡＦ）、ポリ（３−アルキルチオフェン）（略称：ＰＡＴ）などの高分子有
機化合物などが挙げられる。なお、電子注入用金属１１２から注入される電子と正孔注入
用金属１１３から注入される正孔の両方を流すことを考慮した場合、有機デバイスの有機
層１００がバイポーラ性を有していることが、一層好ましい。
【００２７】
本第１実施形態に係る有機デバイス用電極、特にキャリア注入電極層１１０の形成手法
は特に限定されるものではなく、公知既存の種々の方法を適用できる。例えば、３元蒸着
法を用いる場合は、有機化合物１１１となる有機化合物と、電子注入用金属１１２となる
金属と、正孔注入用金属１１３となる金属を、それぞれ同一チャンバー内の別のボートに
仕込んでおき、真空下においてそれぞれのボートを加熱してキャリア注入電極層形成面へ
蒸着することにより、これら（有機化合物，仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属，仕事
関数が４．２〔ｅＶ〕より大の金属）の全てが混合されたキャリア注入電極層１１０を形
成することができる。この時、有機化合物と金属との比率としては、金属／有機化合物（
モル比）が１／１０以上、５０／１以下が好ましい。金属の割合が少なすぎる場合は電極
としての機能を失い、また、金属の割合が多すぎる場合は有機デバイスの有機層との密着
性に問題が生じるためである。電子注入用金属１１２と正孔注入用金属１１３との比率に
関しては、電子注入と正孔注入のバランスを保つため、モル比で１／１０以上、１０／１
以下が好ましい。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る有機デバイス用電極の第２実施形態を図２に基づき説明する。第
２実施形態に係る有機デバイス用電極の電極構造は、第一の有機層１００ａと第二の有機
層１００ｂとの間に電極層１２０を設けたものである。この電極層１２０は、単一の有機
化合物１２１に対し、第一の有機層１００ａと接する側に電子注入用金属１２２（仕事関
数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属）を混合した電子注入領域１２０ａを形成し、第二の有機
層１００ｂと接する側に正孔注入用金属１２３（仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる
金属）を混合した正孔注入領域１２０ｂを形成したものである。
【００２９】
斯く構成した有機デバイス用電極においては、第一の有機層１００ａ側から第二の有機
層１００ｂ側へ電圧が印加されると、電極層１２０の電子注入領域１２０ａ（第一の領域
）から第一の有機層１００ａへは電子が供給され、逆に、電極層１２０の正孔注入領域１
２０ｂ（第二の領域）から第二の有機層１００ｂへは正孔が供給されるので、第一の有機
層１００ａから第二の有機層１００ｂへ電流が流れることとなる。すなわち、電極層１２
０により構成した有機デバイス用電極は、一方の有機層に対しては電子注入機能を、他方
の有機層に対しては電子注入機能を発揮できるので、ＭＰＥ素子や有機電界効果トランジ
スタの内部電極として利用することもでき、今後開発される様々な有機デバイスへの広範
な応用が期待できる。
【００３０】
第２実施形態に係る有機デバイス用電極である電極層１２０の形成手法は特に限定され
るものではなく、公知既存の種々の方法を適用できる。例えば、２元蒸着を２回行う場合
、有機化合物１２１となる有機化合物と、電子注入用金属１２２となる金属（仕事関数が
４．２〔ｅＶ〕以下の金属）と、正孔注入用金属１２３となる金属（仕事関数が４．２〔
ｅＶ〕より大の金属）を、それぞれ同一チャンバー内の別のボートに仕込んでおき、真空
下において、最初に有機化合物と仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属とを共蒸着するこ
とにより、電子注入領域１２０ａとなる層を形成し、次に、有機化合物と仕事関数が４．
２〔ｅＶ〕より大の金属とを共蒸着することにより、正孔注入領域１２０ｂとなる層を形
成する。これにより、単一の有機化合物１２１の中に、機能の異なる領域（電子注入領域
１２０ａおよび正孔注入領域１２０ｂ）を選択的に形成できるのである。
【００３１】
なお、電極層１２０における有機化合物１２１としては、上述した第１実施形態におけ
る有機化合物１１１と同様のものが適用でき、電極層１２０の電子注入領域１２０ａにお
ける電子注入用金属１２２としては、上述した第１実施形態における電子注入用金属１１
２と同様のものが適用でき、電極層１２０の正孔注入領域１２０ｂにおける正孔注入用金
属１２３としては、上述した第１実施形態における正孔注入用金属１１３が適用できる。
また、電子注入領域と正孔注入領域における有機化合物と金属との比率としては、金属／
有機化合物（モル比）が１／１０以上、５０／１以下が好ましい。
【００３２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明に係る有機デバイス用電極の第３実施形態を図３に基づき説明する。第
３実施形態に係る有機デバイス用電極の電極構造は、第一の有機層１００ａと第二の有機
層１００ｂとの間に積層電極１３０を設けたものである。この積層電極１３０は、電子輸
送用有機化合物１３１ａに電子注入用金属１３２（仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属
）を混合した電子注入電極層１３０ａを第一の有機層１００ａ側に、正孔輸送用有機化合
物１３１ｂに正孔注入用金属１３３（仕事関数が４．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属）を混
合した正孔注入電極層１３０ｂを第二の有機層１００ｂ側に、各々積層したものである。
【００３３】
斯く構成した有機デバイス用電極においては、第一の有機層１００ａ側から第二の有機
層１００ｂ側へ電圧が印加されると、積層電極１３０の電子注入電極層１３０ａから第一
の有機層１００ａへは電子が供給され、逆に、積層電極１３０の正孔注入電極層１３０ｂ
から第二の有機層１００ｂへは正孔が供給されるので、見かけ上、第一の有機層１００ａ
から第二の有機層１００ｂへ電流が流れることとなる。すなわち、有機デバイス用電極と
して用いる積層電極１３０は、一方の有機層（第一の有機層）に対しては電子注入機能を
、他方の有機層（第二の有機層）に対しては正孔注入機能を発揮できるので、ＭＰＥ素子
や有機電界効果トランジスタの内部電極として利用することもでき、今後開発される様々
な有機デバイスへの広範な応用が期待できる。
【００３４】
加えて、本実施形態に係る有機デバイス用電極では、電子注入電極層１３０ａの電子輸
送用有機化合物１３０ａ（第一の有機化合物）として電子輸送性の高い有機化合物を用い
、正孔注入電極層１３０ｂの正孔輸送用有機化合物１３１ｂ（第二の有機化合物）として
正孔輸送性の高い有機化合物を用いることができるので、上述した第１，第２実施形態の
如く、電子注入用金属から注入される電子と正孔注入用金属から注入される正孔の両方を
流すために、バイポーラ性を有する有機化合物を用いる必要がないという利点もある。
【００３５】
第３実施形態に係る有機デバイス用電極である積層電極１３０の形成手法は特に限定さ
れるものではなく、公知既存の種々の方法を適用できる。例えば、２元蒸着を２回行う形
成法を用いる場合、電子輸送用有機化合物１３１ａとなる有機化合物Ａと、正孔輸送用有
機化合物１３１ｂとなる有機化合物Ｂと、電子注入用金属１２２となる金属（仕事関数が
４．２〔ｅＶ〕以下の金属）と、正孔注入用金属１２３となる金属（仕事関数が４．２〔
ｅＶ〕よりも大なる金属）を、それぞれ同一チャンバー内の別のボートに仕込んでおき、
真空下において、最初に有機化合物Ａと仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金属とを共蒸着
することにより電子注入電極層１３０ａを形成し、次いで、有機化合物Ｂと仕事関数が４
．２〔ｅＶ〕よりも大なる金属とを共蒸着することにより正孔注入電極層１３０ｂを形成
することで、積層電極１３０を形成できる。
【００３６】
なお、電子注入電極層１３０ａにおける電子輸送用有機化合物１３１ａとして好ましい
電子輸送性の高い有機化合物としては、ＢＮＤ、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅ
ｎ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩ、Ａｌｑ3 、ＢｅＢｑ2 、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）2 などが挙げ
られ、正孔注入電極層１３０ｂにおける正孔輸送用有機化合物１３１ｂとして好ましい正
孔輸送性の高い有機物としては、ＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＰＶ
Ｔ、ＰＶＫなどが挙げられる。また、積層電極１３０の電子注入電極層１３０ａにおける
電子注入用金属１３２としては、上述した第１実施形態における電子注入用金属１１２と
同様のものが適用でき、積層電極１３０の正孔注入電極層１３０ｂにおける正孔注入用金
属１３３としては、上述した第１実施形態における正孔注入用金属１１３が適用できる。
【００３７】
〔有機デバイス構成例１〕
次に、上述した各実施形態に係る有機デバイス用電極を用いて構成した有機デバイスの
構成例として、有機ＥＬ素子への適用例を説明する。その素子構造を図４に示す。
【００３８】
図４は、電子注入機能と正孔注入機能を併せ持つ有機デバイス用電極（上述した第１
〜第３実施形態の何れでも適用可能）を内部電極として導入した有機ＥＬ素子（ＭＰＥ素
子）であり、２０１は陽極、２０２は陰極、２０３ａは第一の電界発光層、２０３ｂは第
二の電界発光層、２０４は電荷発生層である。なお、第一の電界発光層２０３ａおよび第
二の電界発光層２０３ｂは、電界発光可能な、あるいはキャリア注入により発光可能な有
機化合物を含む層である。また、電荷発生層２０４は外部回路と接続しておらず、フロー
ティング状の内部電極となっている。
【００３９】
上述した構成の有機ＥＬ素子において、陽極２０１と陰極２０２との間に電圧Ｖを印加
した場合、電荷発生層２０４から第一の電界発光層２０３ａに対しては電子が、電荷発生
層２０４から第二の電界発光層２０３ｂに対しては正孔が、それぞれ注入される。一方、
外部回路から見れば、陽極２０１から第一の電界発光層２０３ａに対しては正孔が、陰極
２０２から第二の電界発光層２０３ｂに対しては電子が注入されるため、第一の電界発光
層２０３ａおよび第二の電界発光層２０３ｂの両方でキャリアの再結合が起こり、発光に
至る。この時、電流Ｉが流れているとすると、第一の電界発光層２０３ａおよび第二の電
界発光層２０３ｂ共に、電流Ｉに対応する分のフォトンを放出することができる。したが
って、電界発光層が一層のみの有機ＥＬ素子に比べると、同じ電流で二倍の量の光を放出
できるというメリットがある。
【００４０】
なお、本構成例では、二層の電界発光層を電荷発生層で積層するものとしたが、より多
くの電界発光層を積層する（各電界発光層の間には各々電荷発生層を挿入する）ことによ
り、電流効率を何倍にも向上させることができ、理論上においては、電流効率の向上に伴
い、素子寿命に関しても大きな向上が期待される。但し、電界発光層の積層数が増えれば
、同じ電流Ｉを流すために、高電圧が必要となる。
【００４１】
〔有機ＥＬ素子の実施例〕
上述した有機ＥＬ素子における電荷発生層としては、第１〜第３実施形態の何れの電極
構造でも適用できるが、ここでは、第３実施形態に係る有機デバイス用電極を適用した有
機ＥＬ素子を作成した例を説明する。すなわち、図４に於て、第一の電界発光層２０３
ａ側が電子注入電極層２０４ａで、第二の電界発光層２０３ｂ側が正孔注入電極層２０４
ｂとなるように、電荷発生層２０４を形成するのである。
【００４２】
まず、陽極２０１として用いるＩＴＯがパターンされたガラス基板をエタノールで煮沸
洗浄し、さらにオゾンプラズマ洗浄機で基板表面を洗浄した。この洗浄した基板と蒸着す
る材料を真空蒸着装置内にセットした後、チャンバー内を１０−４Ｐａ程度まで減圧した
。
【００４３】
目的の真空度に到達した後、まず、ＴＰＤを０．２〜０．４ｎｍ／ｓ程度のレートで蒸
着し、７０ｎｍ成膜した。次いで、Ａｌｑ3 を０．２〜０．４ｎｍ／ｓ程度のレートで蒸
着し、６０ｎｍ成膜した。以上が第一の電界発光層２０３ａとなる。
【００４４】
次に、Ｍｇの蒸着レートを０．１ｎｍ／ｓに固定しつつ、Ａｌｑ3 も蒸発させることに
より、ＭｇとＡｌｑ3 の共蒸着を行った。この時、トータルの蒸着レートが０．２ｎｍ／
ｓとなるように調整したため、ＭｇとＡｌｑ3 の比率は重量比で１：１（モル比で約１９
：１）となっている。なお、この共蒸着層は１０ｎｍ形成した。さらに、Ａｕの蒸着レー
トを０．１ｎｍ／ｓに固定しつつ、ＴＰＤも蒸発させることにより、ＡｕとＴＰＤの共蒸
着を行った。この時、トータルの蒸着レートが０．２ｎｍ／ｓとなるように調整したため
、ＡｕとＴＰＤの比率は重量比で１：１（モル比で約２．６：１）となっている。なお、
この共蒸着層は１０ｎｍ形成した。以上の計２０ｎｍの共蒸着層が本発明の有機デバイス
用電極であり、電荷発生層２０４として作用する。
【００４５】
このようにして形成された電荷発生層２０４上に、第一の電界発光層２０３ａと同様に
、ＴＰＤ（７０ｎｍ）とＡｌｑ3 （６０ｎｍ）とを積層した第二の電界発光層２０３ｂを
形成した。さらに、上述と同様の手法にてＭｇとＡｌｑ3 が重量比で１：１となるように
共蒸着して１０ｎｍの共蒸着層を形成し、次いで０．２〜０．４ｎｍ／ｓ程度の蒸着レー
トにてＡｌを８０ｎｍ成膜することにより、陰極２０２とした。
【００４６】
上述のようにして形成された本発明の有機デバイス用電極を用いたマルチフォトンエミ
ッション素子（ＩＴＯ／ＴＰＤ（７０ｎｍ）／Ａｌｑ3 （６０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｌｑ3 （
１０ｎｍ）／Ａｕ：ＴＰＤ（１０ｎｍ）／ＴＰＤ（７０ｎｍ）／Ａｌｑ3 （６０ｎｍ）／
Ｍｇ：Ａｌｑ3 （１０ｎｍ）／Ａｌ（８０ｎｍ））の特性を図５に示す。横軸は電流密
度〔Ｖ〕、縦軸は外部量子効率〔％：外部に取り出されるフォトンの数／注入されたキャ
リアの数〕である。発光時の外部量子効率は１．２〜１．６％程度であった。
【００４７】
〔比較例１〕
比較のため、電荷発生層を持たない、すなわち電界発光層が一層のみの有機EL素子（Ｉ
ＴＯ／ＴＰＤ（７０ｎｍ）／Ａｌｑ3 （６０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｌｑ3 （１０ｎｍ）／Ａｌ
（８０ｎｍ））を作成した。その特性も図５中に示してある。発光時の外部量子効率は
０．６〜１．１％程度であった。
【００４８】
この結果から、上記実施例として示した素子では、比較例１の素子に比べて駆動電圧が
上昇しているが、外部量子効率で比較例１の素子を十分に上回っており、マルチフォトン
エミッション素子として動作している。したがって、本発明の有機デバイス用電極は、電
荷発生層として機能しており、正孔および電子の両方のキャリアを注入できることが明ら
かとなった。
【００４９】
〔比較例２〕
更に、比較例２では、上記実施例のデバイスからＡｕとＴＰＤとの共蒸着層を除き、そ
の他は同様のマルチフォトンエミッション素子を作製した。すなわち素子構造は、ＩＴＯ
／ＴＰＤ（７０ｎｍ）／Ａｌｑ3 （６０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｌｑ3 （１０ｎｍ）／ＴＰＤ（
７０ｎｍ）／Ａｌｑ3 （６０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｌｑ3 （１０ｎｍ）／Ａｌ（８０ｎｍ）、
となる。この場合、電荷発生層として、有機化合物に仕事関数が４．２〔ｅＶ〕以下の金
属を混合した層（ＭｇとＡｌｑ3 との共蒸着層）のみを適用していることになる。
【００５０】
この比較例２の特性も図５中に示してある。駆動電圧は比較例１の素子に比べて上昇
するが、外部量子効率は向上せず、マルチフォトンエミッション素子として動作していな
い。したがって、本比較例２のように、仕事関数の小さい金属を混合しただけでは、正孔
、電子の両方を注入する電極にはならなかった。
【００５１】
〔有機デバイス構成例２〕
次に、上述した各実施形態に係る有機デバイス用電極を用いて構成した有機デバイスの
構成例として、有機電界効果トランジスタへの適用例を説明する。その素子構造を図６
に示す。
【００５２】
図６（ａ）は、電荷発生層を内部電極として導入した有機電界効果トランジスタであ
り、基板３０１、第一のゲート電極３０２、第一のゲート絶縁膜３０３、第一のソース電
極３０４ａ、第一のドレイン電極３０４ｂ、電子輸送性の有機化合物を用いた電子輸送層
３０５ａ、正孔輸送性の有機化合物を用いた正孔輸送層３０５ｂ、電荷発生層３０６、第
二のドレイン電極３０７ａ、第二のソース電極３０７ｂ、第二のゲート絶縁膜３０８、第
二のゲート電極３０９、から構成されている。なお、以下では、電子輸送層３０５ａと正
孔輸送層３０５ｂとを併せて有機半導体層と称する。
【００５３】
この構造において、第一のゲート電極３０２にＶｇ１（＞０）を、第二のゲート電極３
０９にＶｇ２（＜０）を印加すると、図６（ａ）に示すように、電界効果によって、電
荷発生層３０６から電子輸送層３０５ａに電子が、正孔輸送層３０５ｂに正孔が、それぞ
れ注入される。一方、第一のゲート絶縁膜３０３および第二のゲート絶縁膜３０８が存在
するため、第一のゲート電極３０２や第二のゲート電極３０９から有機半導体層中にキャ
リアが注入されることはない。したがって、第一のゲート絶縁膜３０３表面近傍の有機半
導体層中に電子が、第二のゲート絶縁膜３０８表面近傍の有機半導体層中に正孔が、それ
ぞれ蓄積され、電子と正孔それぞれの電荷蓄積チャネル層を形成する。
【００５４】
この時、図６（ｂ）に示すように、第一のソース電極３０４ａと第一のドレイン電極
３０４ｂとの間にＶｓｄ１（＞０）を、第二のソース電極３０７ｂと第二のドレイン電極
３０７ａとの間にＶｓｄ２（＜０）を印加する。すると、第一のゲート絶縁膜３０３近傍
の電子蓄積チャネル層の電子と、第二のゲート絶縁膜３０８近傍の正孔蓄積チャネル層の
正孔が、それぞれのソース−ドレイン回路に電流を流す。
【００５５】
このようにして得られる有機電界効果トランジスタは、大きな電流量を高速に制御可能
な実用性を有すると考えられるが、電荷発生層３０６は、図６における上方向に正孔を
、下方向に電子を、それぞれ注入する機能を持つ必要がある。そして、第１実施形態に係
る有機デバイス用電極は極性に関係なくそのまま電荷発生層３０６として用いることがで
き、第２実施形態に係る有機デバイス用電極は、電子輸送層３０５ａ側に電子注入領域を
、正孔輸送層３０５ｂ側に正孔注入領域を配置することで電荷発生層３０６として用いる
ことができ、第３実施形態に係る有機デバイス用電極は、電子輸送層３０５ａ側に電子注
入電極層を、正孔輸送層３０５ｂ側に正孔注入電極層を配置することで電荷発生層３０６
として用いることができる。
【００５６】
本発明に依る有機デバイス用電極を用いた有機電界効果トランジスタの説明をしたが、
本発明に係る有機デバイス用電極は電子機器に搭載することもできる。電子機器としては
、携帯電話、パーソナルコンピュータ、モニタ、ビデオカメラ、ディジタルカメラ、ゴー
グル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、オーディオコンポ、カーオーディオ、ゲ
ーム機器、モバイルコンピュータ、携帯型ゲーム機、電子書籍、記録媒体を備えた画像再
生装置などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ｄ）〜（ｇ）に示す。
【００５７】
図７（ａ）は表示装置の一実施例を示し、筐体１００１、支持台１００２、表示部１
００３、スピーカー部１００４、ビデオ入力端子１００５等を含む。本発明の有機デバイ
ス用電極は、上記表示部１００３等に搭載されている。なお、有機デバイス用電極を搭載
した表示装置としては、コンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの情報表示用
装置が含まれる。
【００５８】
図７（ｂ）はノート型パーソナルコンピュータの一実施例を示し、本体１２０１、筐
体１２０２、表示部１２０３、キーボード１２０４、外部接続ポート１２０５、ポインテ
ィングマウス１２０６等を含む。本発明の有機デバイス用電極は上記表示部１２０３等に
掲載されている。
【００５９】
図７（ｃ）はモバイルコンピュータの一実施例を示し、本体１３０１、表示部１３０
２、スイッチ１３０３、操作キー１３０４、赤外線ポート１３０５等を含む。本発明の有
機デバイス用電極は、上記表示部１３０２等に搭載されている。
【００６０】
図８（ｄ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）
の一実施例を示し、本体１４０１、筐体１４０２、表示部１４０３、表示部１４０４、記
録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部１４０５、操作キー１４０６、スピーカー部１４０７等を
含む。表示部１４０３は主として画像情報を表示し、表示部１４０４は主として文字情報
を表示するが、本発明の有機デバイス用電極をこれら表示部１４０３、１４０４等に搭載
されている。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる
。
【００６１】
図８（ｅ）はゴーグル型ディスプレイの一実施例を示し、本体１５０１、表示部１５
０２、アーム部１５０３を含む。本発明の有機デバイス用電極は、上記表示部１５０２等
に搭載されている。
【００６２】
図８（ｆ）はビデオカメラの一実施例を示し、本体１６０１、表示部１６０２、筐体
１６０３、外部接続ポート１６０４、リモコン受信部１６０５、受像部１６０６、バッテ
リー１６０７、音声入力部１６０８、操作キー１６０９、接眼部１６１０等を含む。本発
明の有機デバイス用電極は、表示部１６０２等に搭載にされている。
【００６３】
ここで、図８（ｇ）は携帯電話の一実施例を示し、本体１７０１、筐体１７０２、表
示部１７０３、音声入力部１７０４、音声出力部１７０５、操作キー１７０６、外部接続
ポート１７０７、アンテナ１７０８等を含む。本発明の有機デバイス用電極をその表示部
１７０３等に用いることにより作製される。なお、表示部１７０３は黒色の背景に白色の
文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【００６４】
以上の様に、本発明の有機デバイス用電極の適用範囲は極めて広く、この有機デバイス
用電極をあらゆる分野の電子機器に適用することにより、汎用性の拡大が可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１００・・・有機層
１００ａ・・・第１の有機層
１００ｂ・・・第２の有機層
１０１・・・金属電極
１１０・・・キャリア注入電極層
１１１・・・有機化合物
１１２・・・電子注入用金属
１１３・・・正孔注入用金属
１２０・・・電極層
１２０ａ・・・電子注入領域
１２０ｂ・・・正孔注入領域
１２１・・・有機化合物
１２２・・・電子注入用金属
１２３・・・正孔注入用金属
【図１】
2011040412.tif 000003
【図２】
2011040412.tif 000004
【図３】
2011040412.tif 000005
【図４】
2011040412.tif 000006
【図５】
2011040412.tif 000007
【図６】
2011040412.tif 000008
【図７】
2011040412.tif 000009
【図８】
2011040412.tif 000010