专利名称：有机器件以及具有该有机器件的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在利用有机化合物的性质的EL元件或者FET等的有机器件中使用的 有机器件用电极、以及具有该有机器件用电极的电子装置。
背景技术：
作为有机器件之一的EL元件被广泛熟知。该EL元件是将有机化合物作为发光 层，通过从一对被设置为夹持该发光层的电极施加电压，使电流在发光层流动，通过发射对 应于该电流密度的光子来用作光源的元件。在对EL元件中的发光层施加电压时，为了对于 被基本当成是绝缘物的有机化合物降低电子注入势垒，并且提高对发光层表面的附着性， 使用功函数小的Mg(镁)和Ag(银)的合金或者Li(锂)和Al(铝)的合金作为阴极一侧 的金属电极。在如上述所述的Mg或者Li的合金电极上，不仅由于电极氧化等引起元件劣化，而 且也存在各种各样的限制，因此重新研究了金属电极本身，提出了如在发光层的阳极一侧 设置空穴注入层，在阴极一侧也应设置具有电子施主性的层，在接触到阴极电极的发光层 的表面上掺杂功函数小于等于4.2 (eV)的金属，形成金属掺杂层的有机EL元件(例如，参 照特开平10-270171号公报)。但是，在上述专利公报上所记载的技术中，虽然通过设置金属掺杂层能够降低由 阴极侧向发光层的电子注入势垒，但是为了确保金属掺杂层和金属电极的附着性，因而在 材料选定上存在限制，另外，能够使用的金属的种类也被限定了。另外，近年来也提出了具有串联连接了多个发光层的结构的多光子发射(MPE)型 元件，要实现该MPE元件，设置在相邻的发光层之间的内部电极必须一并具有向一侧发光 层注入电子，向另一侧发光层注入空穴的功能，在上述专利公报中所记载的技术不能够应 用于MPE元件用的内部电极上。本发明的目的在于提供一种通过一并具有空穴注入功能和电子注入功能，扩大有 机器件的应用范围的有机器件用电极。
发明内容
根据本发明的有机器件用电极是一种被设置成连接到作为利用了有机化合物的 性质的功能元件的有机器件的有机层(含有有机化合物的层)上的有机器件用电极，其特 征在于至少在与上述有机层的接合面上，使用了在单一的化合物中混合了功函数小于等 于4.2(eV)的金属和功函数比4.2 (eV)大的金属的电极材料。另外，第2发明是一种设置在作为利用了有机化合物的性质的功能元件的有机器件中的第一有机层(含有有机化合物的第一有机层)和第二有机层(含有有机化合物的第 二层)之间的有机器件用电极，其特征在于具有在单一的有机化合物中混合了功函数小 于等于4. 2(eV)的金属的第一区域和在上述单一的有机化合物中混合了功函数比4. 2(eV) 大的金属的第二区域，并且上述第一区域和第二区域分别接触到第一有机层和第二有机层 上。另外，在根据上述第1发明或者第2发明的有机器件用电极中，上述单一的有机化 合物既可以使用具有η共轭系的有机化合物，也可以使用具有双极性的有机化合物。进而，第3发明是一种设置在作为利用了有机化合物的性质的功能元件的有机器 件中的第一有机层和第二有机层之间的有机器件用电极，其特征在于具有在第一有机化 合物中混合了功函数小于等于4. 2(eV)的金属的电子注入电极层和在与上述第一有机化 合物不同的第二有机化合物中混合了功函数比4.2(eV)大的金属的空穴注入电极层，上述 电子注入电极层和空穴注入电极层分别接触到第一有机层和第二有机层上。另外，根据上述第3发明的有机器件用电极中，也可以在上述电子注入电极层的 第一有机化合物上使用电子输运性高的有机化合物，在上述空穴注入电极层的第二有机化 合物上使用空穴输运性高的有机化合物。进而，根据上述发明的有机器件用电极也能够搭载到电子装置上。作为电子装置 可以举出便携电话、个人计算机、监视器、视频摄像机、数字照相机、眼镜型显示器、导航系 统、组合音响、汽车音响、游戏机、移动计算机、便携型游戏机、电子图书、具有记录介质的图
像重放装置等。根据如上所述构成的第1发明的有机器件用电极，因为至少在与有机器件的有机 层相接触的部分上，使用将功函数小于等于4.2 (eV)的金属和功函数比4.2 (eV)大的金属 混合到单一的有机化合物上的电极材料，因此根据对有机层施加的电压的极性，能发挥由 功函数小于等于4.2 (eV)的金属带来的电子注入功能或者由功函数比4. 2(eV)大的金属带 来的空穴注入功能。因此，能够作为有机器件的阳极或者阴极中的任一个电极使用，并且也 能够用在如MPE元件的内部电极那样对一侧的有机层需要电子注入功能，对另一侧的有机 层需要空穴注入功能的有机器件上。另外，因为将单一的有机化合物用在电极材料上，因此 与有机器件的有机层的附着性也提高。另外，根据第2发明的有机器件用电极是专门用于设置在第一有机层和第二有机 层之间的内部电极的电极。即，利用在单一有机化合物中混合了功函数小于等于4. 2(eV) 的金属的第一区域可将电子注入到第一有机层上，利用在单一的有机化合物中混合了功函 数比4.2(eV)大的金属的第二区域可将空穴注入到第二有机层上，由此，能够作为看起来 可从第一有机层向第二有机层流动电流的内部电极使用。另外，在根据第1发明或者第2发明的有机器件用电极中，如果作为单一的有机化 合物使用η共轭系的有机化合物，则容易发生混合的金属和电荷的授受，有机器件用电极 的载流子的注入性将提高。如果作为单一有机化合物使用具有双极性的有机化合物，则有 机器件用电极内部中的空穴、电子这两者的载流子的移动变得有利，能够有助于提高器件 的驱动电压等特性。另外，根据第3发明的有机器件用电极是专门用于设置在第一有机层和第二有机 层之间的内部电极的电极。即，利用在第一有机化合物中混合了功函数小于等于4. 2(eV)的金属的电子注入电极层，可将电子注入到第一有机层中；利用在与第一有机化合物不同 的第二有机化合物中混合了功函数比4. 2(eV)大的金属的空穴注入电极层，可将空穴注入 到第二有机层上，由此能够作为看起来可从第一有机层向第二有机层流动电流的内部电极 使用。另外，在根据上述第3发明的有机器件用电极中，通过上述电子注入电极层的第 一有机化合物使用电子输运性高的有机化合物，上述空穴注入电极层的第二有机化合物使 用空穴输运性高的有机化合物，可使在电子注入电极层中的电子的移动、在空穴注入电极 层中的空穴的移动分别变得容易，能够有助于提高器件的驱动电压等特性。进而，通过搭载具有上述特征的根据第1 第3发明的有机器件用电极，可提供具 有通用性的电子装置。
图1(a)是示出本发明的有机器件用电极的实施方式1的一个实施例的示意截面 图。图1(b)是示出本发明的有机器件用电极的实施方式1的另一实施例的示意截面 图。图2是示出本发明的有机器件用电极的实施方式2的一个实施例的示意截面图。图3是示出本发明的有机器件用电极的实施方式3的一个实施例的示意截面图。图4是使用了根据本发明的有机器件用电极的MPE元件的示意结构图。图5是应用了根据上述实施方式3的有机器件用电极的MPE元件的特性图。图6(a)是示出使用了根据本发明的有机器件用电极的有机场效应晶体管的一个 实施例的示意结构图。图6(b)是示出使用了根据本发明的有机器件用电极的有机场效应晶体管的另一 实施例的示意结构图。图7(a)是示出搭载了根据本发明的有机器件用电极的显示装置的一个实施例的 示意图。图7(b)是示出搭载了根据本发明的有机器件用电极的笔记本型个人计算机的一 个实施例的示意图。图7(c)是示出搭载了根据本发明的有机器件用电极的移动计算机的一个实施例 的示意图。图7(d)示出搭载了根据本发明的有机器件用电极的便携式图像重放装置的一个 实施例的示意图。图7(e)示出搭载了根据本发明的有机器件用电极的眼镜型显示器的一个实施例 的示意图。图7(f)示出搭载了根据本发明的有机器件用电极的摄像机的一个实施例的示意 图。图7(g)示出搭载了根据本发明的有机器件用电极的便携电话的一个实施例的示 意图。
具体实施例方式下面，根据附图详细说明根据本发明的有机器件用电极的实施方式。(实施方式1)在图1中所示的是根据第一实施方式的有机器件用电极，例如，图1(a)的电极结 构是经由载流子注入电极层110，在有机器件的有机层100上形成了金属电极101。该载流 子注入电极层110是将在单一的有机化合物111中，混合了电子注入用金属112 (功函数小 于等于4.2(eV)的金属)和空穴注入用金属113 (功函数比4.2 (eV)大的金属)的电极材 料做成层状的电极层。在这样构成的有机器件用电极中，因为在与有机层100的接合处使用载流子注入 电极层110，所以根据对有机层100的施加电压的极性，发挥由电子注入用金属112产生的 电子注入功能或者由空穴注入用金属113产生的空穴注入功能，能作为有机器件的阳极和 阴极的任一个电极来使用。另外，载流子注入电极层110，具有与有机层100的附着性好，与 金属电极101也容易确保附着性这样的优点。另外，也可以不采用对载流子注入电极层110 上另外设置金属电极101的电极结构，而用载流子注入电极层110单体作为有机器件用电 极，使其发挥功能，但是使包含价格比较高的有机化合物的载流子注入电极层110变薄，用 便宜的Al等金属形成接触用电极(这里是金属电极101)时是经济的。图1 (b)的电极结构是在第一有机层IOOa和第二有机层IOOb之间设置了载流子 注入电极层110。在该例子中，载流子注入电极层110作为内部电极起作用。在这样构成的 有机器件用电极中，如果从第一有机层IOOa—侧向第二有机层IOOb —侧施加电压，则从载 流子注入电极层110向第一有机层IOOa提供电子，相反地，从载流子注入电极层110向第 二有机层IOOb提供空穴，因此从第一有机层IOOa向第二有机层IOOb流动电流。S卩，由载 流子注入电极层110构成的有机器件用电极，因为能够对一侧有机层(第一有机层)发挥 电子注入功能，对另一侧有机层(第二有机层)发挥空穴注入功能，因此可作为MPE元件或 者有机场效应晶体管的内部电极使用，可期待广泛应用于今后开发的各种有机器件中。作为被用作上述载流子注入电极层110中的电子注入用金属112的功函数小于 等于4.2(eV)的金属，可以举出锂、铯等碱金属，镁、钙、钡等碱土类金属，铒、镱等稀土类金 属，或者包含这些金属的合金(铝合金、铟合金等)。另一方面，作为被用作载流子注入电极 层110中的空穴注入用金属113的功函数比4.2(eV)大的金属，能够应用除了稀土类金属 以外的大多的过渡金属以及其合金，优选为金、银、铜、锌、铁、钴、镍等。另外，作为载流子注入电极层110中的有机化合物111，因为需要其本身具有空穴 和电子输运性，且能够进行金属和电荷的授受，因此优选为具有η共轭系的有机化合物。 作为具有η共轭系的有机化合物，举出了例如4，4'-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨 基]联苯(简称TPD)、4，4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯(简称a-NPD)、4， 4'，4〃 -三(N，N-二苯基-氨基)三苯胺(简称TDATA)、4，4'，4〃 -三[N_(3_甲基苯 基)-N-苯基-氨基]三苯胺(简称MTDATA)、2，5-双(1_萘基)_1，3，4-噁二唑(简称BND)、 2- (4-联苯基)-5- (4-三元醇-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称PBD)、1，3-双[5- (ρ-三元 醇-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称0XD-7)、3- (4-三元醇-丁基苯基)_4_苯 基-5- (4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称TAZ)、红菲绕啉(简称BPhen)、浴铜灵(简称BCP)、 2,2'，2〃 -(1，3，5-苯三基)-三[1-苯基-IH-苯并咪唑](简称ΤΡΒΙ)、三(8-羟基喹啉)铝(简称Alq3)、双(10-羟基-苯并[h]喹啉)铍(简称BeBq2)、双(2_甲基_8_羟基喹 啉)-4-苯基苯酚-铝(简称BAlq)、双[2-(2-羟苯基)_苯并噁唑]锌(简称Zn (BOX) 2)、 4,4'-双(N-咔唑基)联苯(简称CBP)、9，10-双(2-萘基)并三苯(简称β-DNA)等低 分子有机化合物，聚(乙烯基三苯胺)(简称PVT)、聚(N-乙烯基咔唑)(简称PVK)、聚(2， 5-二烷氧基-1，4-亚苯基亚乙烯基)(简称R0-PPV)、聚(2，5-二烷氧基-1，4-亚苯基)(简 称R0-PPP)、聚(9，9- 二烷氧基芴)(简称PDAF)、聚(3-烷基噻吩)(简称PAT)等的高分子 有机化合物等。并且，在考虑了使从电子注入用金属112注入的电子和从空穴注入用金属 113注入的空穴这两者流动的情况下，更优选是有机器件的有机层100具有双极性。根据本实施方式1的有机器件用电极，特别是对载流子注入电极层110的形成方 法不作特别限定，能够应用公知现有的各种方法。例如使用三元蒸镀法的情况下，通过将成 为有机化合物111的有机化合物、成为电子注入用金属112的金属、以及成为空穴注入用金 属113的金属分别装入同一腔内的不同的舟皿中，在真空下分别加热舟皿，蒸镀到载流子 注入电极层形成面上，能够形成混合了所有这些(有机化合物、功函数小于等于4.2 (eV)的 金属、功函数大于4.2 (eV)的金属)的载流子注入电极层110。此时，作为有机化合物和金 属的比率，优选为金属/有机物化合物(摩尔比)大于等于1/10，小于等于50/1。因为金 属比例过低的情况下，丧失作为电极的功能，另外，金属比例过高的情况下，将在与有机器 件的有机层的附着性上产生问题。关于电子注入用金属112和空穴注入用金属113之间的 比率，为了保持电子注入和空穴注入的平衡，优选为摩尔比大于等于1/10，小于等于10/1。(实施方式2)下面，根据图2说明根据本发明的有机器件用电极的实施方式2。根据实施方式 2的有机器件用电极的电极结构是在第一有机层IOOa和第二有机层IOOb之间设置了电极 层120。该电极层120是对于单一的有机化合物121，在与第一有机层IOOa相接触的一侧 形成混合了电子注入用金属122 (功函数小于等于4.2 (eV)的金属)的电子注入区域120a， 在与第二有机层IOOb相接触的一侧形成混合了空穴注入用金属123 (功函数大于4. 2(eV) 的金属)的空穴注入区域120b的电极层。在这样构成的有机器件用电极中，如果从第一有机层IOOa—侧向第二有机层 IOOb 一侧施加电压，则从电极层120的电子注入区域122a (第一区域)向第一有机层IOOa 提供电子，相反地，从电极层120的空穴注入区域120b (第二区域)向第二有机层IOOb提 供空穴，因此从第一有机层IOOa向第二有机层IOOb流动电流。即，因为由电极层120构 成的有机器件用电极能够对一侧有机层发挥电子注入功能，对另一侧有机层发挥电子(本 处应该为空穴)注入功能，因此可作为MPE元件或者有机场效应晶体管的内部电极使用，能 够期待广泛应用于今后开发的各种有机器件中。对作为根据实施方式2的有机器件用电极的电极层120的形成方法并不做特别限 定，能够利用公知现有的各种方法。例如进行两次二元蒸镀的情况下，将成为有机化合物 121的有机化合物、成为电子注入用金属122的金属(功函数小于等于4. 2 (eV)的金属)和 成为空穴注入用金属123的金属(功函数大于4.2 (eV)的金属)分别装入同一腔内的不同 的舟皿中，在真空下，最初通过共同蒸镀有机化合物和功函数小于等于4. 2(eV)的金属，形 成成为电子注入区域120a的层，然后通过共同蒸镀有机化合物和功函数大于4.2 (eV)的金 属，形成成为空穴注入区域120b的层。由此，在单一的有机化合物121中，能够有选择地形成功能不同的区域(电子注入区域120a以及空穴注入区域120b)。并且，作为电极层120中的有机化合物121能够应用与上述实施方式1中的有机 化合物111相同的化合物；作为电极层120的电子注入区域120a中的电子注入用金属122， 能够应用与上述实施方式1中的电子注入用金属112相同的化合物；作为电极层120的空 穴注入区域120b中的空穴注入用金属123，能够应用上述实施方式1中的空穴注入用金属 113。另外，作为电子注入区域和空穴注入区域中的有机化合物和金属的比率，优选为金属 /有机化合物(摩尔比)为大于等于1/10，小于等于50/1。(实施方式3)下面，根据图3说明根据本发明的有机器件用电极的实施方式3。根据实施方式 3的有机器件用电极的电极结构是在第一有机层IOOa和第二有机层IOOb之间设置层叠 电极130。该层叠电极130是分别在第一有机层IOOa侧层叠了在电子输运用有机化合物 131a中混合了电子注入用金属132 (功函数小于等于4.2 (eV)的金属)的电子注入电极层 130a，在第二有机层IOOb侧层叠了在空穴输运用有机化合物131b中混合了空穴注入用金 属133 (功函数大于4.2 (eV)的金属)的空穴注入电极层130b的电极。在这样构成的有机器件用电极中，如果从第一有机层IOOa—侧向第二有机层 IOOb 一侧施加电压，则从层叠电极130的电子注入电极层130a向第一有机层IOOa提供电 子，相反地，从层叠电极130的空穴注入电极层130b向第二有机层IOOb提供空穴，因此看 起来，从第一有机层IOOa向第二有机层IOOb流动电流。即，因为作为有机器件用电极使 用的层叠电极130，能够对一侧有机层(第一有机层)发挥电子注入功能，对另一侧有机层 (第二有机层)发挥空穴注入功能，因此可作为MPE元件或者有机场效应晶体管的内部电极 使用，能够期待广泛应用于今后开发的各种有机器件中。此外，在根据本实施方式的有机器件用电极中，因为可使用电子输运性高的有 机化合物作为电子注入电极层130a的电子输运用有机化合物130a(第一有机化合物)， 可使用空穴输运性高的有机化合物作为空穴注入电极层130b的空穴输运用有机化合物 131b (第二有机化合物)，因此也具有如上述实施方式1、2那样，由于使从电子注入用金属 注入的电子和从空穴注入用金属注入的空穴这两者流动，而不必需使用具有双极性的有机 化合物的优点。对作为根据实施方式3的有机器件用电极的层叠电极130的形成方法不做特别限 定，能够利用公知现有的各种方法。例如在使用进行两次二元蒸镀的形成方法的情况下，将 成为电子输运用有机化合物131a的有机化合物Α、成为空穴输运用有机化合物131b的有 机化合物B、成为电子注入用金属122的金属(功函数小于等于4.2 (eV)的金属)、成为空 穴注入用金属123的金属(功函数大于4.2(eV)的金属)分别装入同一腔内的不同的舟皿 上，在真空下，最初通过共同蒸镀有机化合物A和功函数小于等于4.2 (eV)的金属，形成电 子注入电极层130a，然后通过共同蒸镀有机化合物B和功函数大于4. 2 (eV)的金属，形成 空穴注入电极层130b，由此能够形成层叠电极130。并且，作为用作电子注入电极层130a中的电子输运用有机化合物131a优选的电 子输运性高的有机化合物，可以举出BND、PBD、0XD-7、TAZ、BPhen, BCP、TPBI、Alq3、BeBq2, BAlq, Zn(BOX)2等；作为用作空穴注入电极层130b中的空穴输运用有机化合物131b优选 的空穴输运性高的有机物，可以举出TPD、α-NPD、TDATA、MTDATA、PVT、PVK等。另外，作为层叠电极130的电子注入电极层130a中的电子注入用电极132，能够应用与上述实施方式 1中的电子注入用金属112相同的电子注入用金属；作为层叠电极130的空穴注入电极层 130b中的空穴注入用金属133能够应用上述实施方式1中的空穴注入用金属113。(有机器件结构例1)下面，作为使用关于上述实施方式的有机器件用电极构成的有机器件的结构例， 说明对于有机EL元件的应用例。图4表示该元件的结构。图4是将一并具有电子注入功能和空穴注入功能的有机器件用电极(上述的实施 方式1 3的任何一种都可以应用)作为内部电极导入的公知有机EL元件(MPE元件)， 201是阳极，202是阴极，203a是第一场致发光层，203b是第二场致发光层，204是电荷产生 层。并且，第一场致发光层203a以及第二场致发光层203b是包含可场致发光或者可通过 载流子注入发光的有机化合物的层。另外，电荷产生层204不与外部电路相连接，成为浮置 状的内部电极。在上述结构的有机EL元件中，在向阳极201和阴极202之间施加了电压V的情 况下，分别从电荷产生层204向第一场致发光层203a注入电子，从电荷产生层204向第二 场致发光层203b注入空穴。另一方面，从外部电路看，由于从阳极201向第一场致发光层 203a注入空穴，从阴极202向第二场致发光层203b注入电子，因此在第一场致发光层203a 以及第二场致发光层203b这两者中，载流子发生再次结合从而发光。此时，如果有电流I 流动，第一场致发光层203a和第二场致发光层203b能够共同发射与电流I相对应大小的 光子。因此，与仅有一层场致发光层的有机EL元件相比，具有用相同电流能够发射出两倍 的量的光这样的优点。并且，在本结构例中，是在电荷产生层上层叠两层场致发光层，但是通过层叠更多 的场致发光层(在各场致发光层之间分别插入电荷产生层)，能够使电流效率提高多倍，在 理论上，伴随着电流效率的提高，可期待元件寿命也有大的提高。但是，如果场致发光层的 层叠数目增加，则为了流动相同电流I，将需要高电压。(有机EL元件的实施例)作为上述的有机EL元件中的电荷产生层，能够应用实施方式1 3中的任一个电 极结构，不过在这里说明制作应用了根据实施方式3的有机器件用电极的有机EL元件的例 子。即，在图4中，以第一场致发光层203a —侧为电子注入电极层204a，第二场致发光层 203b 一侧为空穴注入电极层204b的方式，形成电荷产生层204。首先，将对作为阳极201使用的ITO进行了构图的玻璃基板用乙醇煮沸清洗，然后 用臭氧等离子清洗机清洗基板表面。将该清洗过的基板和蒸镀的材料置于真空蒸镀装置内 之后，将腔内减压到KT4Pa左右。在达到希望的真空度后，首先以0. 2-0. 4nm/s左右的速率蒸镀TPD，制成70nm的 膜。然后，以0.2-0.4歷/8左右的速率蒸镀々1(13，制成6011111的膜。以上，成为第一场致发光 层 203a。然后，通过将Mg的蒸镀速率固定在0. lnm/s，同时使Alq3也蒸发，进行Mg和Alq3 的共同蒸镀。此时，由于调整为总蒸镀速率为0. 2nm/s,因此Mg和Alq3的比率是重量比为 1 1(摩尔比为约19 1)。并且，该共同蒸镀层形成了 lOnm。进一步地，通过将Au的蒸 镀速率固定在0. lnm/s,同时使TPD也蒸发，进行Au和TPD的共同蒸镀。此时，由于调整为总蒸镀速率为0. 2nm/s，因此Au和TPD的比率是重量比为1 1(摩尔比为约2. 6 1)。 并且，该共同蒸镀层形成了 lOnm。以上共计20nm的共同蒸镀层是本发明的有机器件用电 极，作为电荷产生层204起作用。在这样形成的电荷产生层204上，与第一场致发光层203a —样，形成了层叠了 TPD(70nm)和Alq3(60nm)的第二场致发光层203b。进而，用与上述同样的方法，通过以Mg 和Alq3重量比1 1的方式共同蒸镀，形成IOnm的共同蒸镀层，然后用0.2-0. 4nm/s左右 的蒸镀速率形成80nm的Al膜，成为阴极202。图5示出使用了如上所述形成的本发明的有机器件用电极的多光子发射元件 (ITO/TPD (70nm) /Alq3 (60nm) /Mg Alq3 (IOnm) /Au TPD (IOnm) /TPD (70nm) /Alq3 (60nm) / MgiAlq3(IOnm)/Al(SOnm))的特性。横轴是电流密度(V)，纵轴是外部量子效率被取出 到外部的光子数目/被注入的载流子数目)。发光时的外部量子效率是1.2-1. 6%左右。(比较例1)为了比较，制作了不具有电荷产生层，即只有一层场致发光层的有机EL元件 (ITO/TPD(70nm)/Alq3(60nm)/Mg:Alq3(IOnm)/Al (80nm)) 该特性也在图 5 中示出。发光时 的外部量子效率是0. 6-1. 左右。从该结果可知，在作为上述实施例示出的元件中，与比较例1的元件相比驱动电 压上升，但是在外部量子效率上远远超过比较例1的元件，是作为多光子发射元件进行动 作。因此，本发明的有机器件用电极是作为电荷产生层发挥其功能，并可注入空穴和电子这 两者的载流子。(比较例2)进而，在比较例2中，制作了从上述实施例的器件中除去Au和TPD的共同蒸 镀层，其他都相同的多光子发射元件。也就是元件结构为IT0/TPD(70nm)/Alq3(60nm)/ Mg:Alq3(IOnm) /TPD (70nm) /Alq3 (60nm) /Mg:Alq3 (IOnm) /Al (80nm)。这种情况下，作为电荷 产生层，变成仅应用了在有机化合物中混合了功函数小于等于4. 2 (eV)的金属的层(Mg和 Alq3的共同蒸镀层)。该比较例2的特性也在图5中示出。驱动电压比比较例1的元件上升，但是外部 量子效率未提高，未作为多光子发射元件进行动作。因此，如本比较例2那样，仅仅是混合 了功函数小的金属不能成为注入空穴、电子这两者的电极。(有机器件结构例2)下面，作为使用关于上述的各实施方式的有机器件用电极来构成的有机器件的构 成例，说明应用于有机场效应晶体管的例子。在图6中表示该元件结构。图6(a)是将电荷产生层作为内部电极导入的有机场效应晶体管，是由基板301、 第一栅电极302、第一栅绝缘膜303、第一源电极304a、第一漏电极304b、使用了具有电子输 运性的有机化合物的电子输运层305a、使用了具有空穴输运性的有机化合物的空穴输运层 305b、电荷产生层306、第二漏电极307a、第二源电极307b、第二栅绝缘膜308、第二栅电极 309构成。并且，在以下将电子输运层305a和空穴输运层305b合并称为有机半导体层。在该结构中，当向第一栅电极302施加Vgl( > 0)，向第二栅电极309施加 Vg2(<0)时，如图6(a)所示，由于场效应，分别从电荷产生层306向电子输运层305a注 入电子，向空穴输运层305b注入空穴。另一方面，由于存在第一栅绝缘膜303和第二栅绝缘膜308，因此不会从第一栅电极302或者第二栅电极309向有机半导体层中注入载流子。 因此，分别在第一栅绝缘膜303表面附近的有机半导体层中蓄积电子，在第二栅绝缘膜308 表面附近的有机半导体层中蓄积空穴，形成电子和空穴各自的电荷蓄积沟道层。此时，如图6(b)所示，向第一源电极304a和第一漏电极304b之间施加Vsdl (> 0)，向第二源电极307b和第二漏电极307a之间施加Vsd2 ( < 0)。于是，第一栅绝缘膜303 附近的电子蓄积沟道层的电子和第二栅绝缘膜308附近的空穴蓄积沟道层的空穴在各自 的源-漏电路中流动电流。虽然认为这样得到的有机场效应晶体管具有可高速控制大电流量的实用性，但是 电荷产生层306必须具有分别向图6中的向上方向注入空穴，向下方向注入电子的功能。 于是，根据实施方式1的有机器件用电极可与极性无关地、保持原样作为电荷产生层306使 用，根据实施方式2的有机器件用电极，可通过在电子输运层305a —侧配置电子注入区域， 在空穴输运层305b —侧配置空穴注入区域，作为电荷产生层306使用，根据实施方式3的 有机器件用电极，可通过在电子输运层305a—侧配置电子注入电极层，在空穴输运层305b 一侧配置空穴注入电极层，作为电荷产生层306使用。虽然说明了使用了依照本发明的有机器件用电极的有机场效应晶体管，但是根据 本发明的有机器件用电极也能够搭载在电子装置上。作为电子装置可以举出便携电话、个 人计算机、监视器、视频摄像机、数字照相机、眼镜型显示器、导航系统、组合音响、汽车音 响、游戏机、移动计算机、便携型游戏机、电子图书、具有记录介质的图像重放装置等。这些 电子装置的具体例子在图7(a)_(g)中示出。图7 (a)示出显示装置的一个实施例，包含框体1001、支撑台1002、显示部1003、扬 声器部1004、视频输入端子1005等。本发明的有机器件用电极被搭载到上述显示部1003 等上。并且，作为搭载了有机器件用电极的显示装置，包含计算机用、TV广播接收用、广告 显示用等的信息显示用装置。图7(b)示出笔记本型个人计算机的一个实施例，包含主体1201、框体1202、显示 部1203、键盘1204、外部连接端口 1205、指示鼠标1206等。本发明的有机器件用电极被搭 载在上述显示部1203等上。图7 (c)示出移动计算机的一个实施例，包含主体1301、显示部1302、开关1303、操 作键1304、红外端口 1305等。本发明的有机器件用电极被搭载到上述显示部1302等上。图7(d)示出具有记录介质的便携式图像重放装置(具体的是DVD重放装置)的 一个实施例，包括主体1401、框体1402、显示部1403、显示部1404、记录介质(DVD等)读入 部1405、操作键1406、扬声器部1407等。显示部1403主要显示图像信息，显示部1404主 要显示文字信息，将本发明的有机器件用电极搭载到这些显示部1403、1404等上。并且，在 具有记录介质的图像重放装置中也包含家庭用游戏机等。图7(e)示出眼镜型显示器的一个实施例，包含主体1501、显示部1502、支架部 1503。本发明的有机器件用电极被搭载在上述显示部1502等上。图7(f)示出视频摄像机的一个实施例，包含主体1601、显示部1602、框体1603、外 部连接端口 1604、遥控接收部1605、图像接收部1606、电池1607、声音输入部1608、操作键 1609、目镜1610等。本发明的有机器件用电极被搭载在显示部1602等上。这里图7(g)示出便携电话的一实施例，包含主体1701、框体1702、显示部1703、声音输入部1704、声音输出部1705、操作键1706、外部连接端口 1707、天线1708等。通过将 本发明的有机器件用电极用于该显示部1703等来制造。并且，显示部1703通过在黑色背 景上显示白色文字，能够抑制便携电话的消耗功率。 如上所示，本发明的有机器件用电极应用范围极广，通过将该有机器件用电极应 用于所有领域的电子装置，可扩大通用性。
权利要求
一种有机器件，包括第一有机层；在所述第一有机层上的电极；以及在所述电极上的第二有机层，其中，所述电极包括功函数小于等于4.2eV的金属、功函数大于4.2eV的金属和有机化合物。
2.一种有机器件，包括设置在第一有机层与第二有机层之间的电极，其中，所述电极包括第一区域和第二区域，在所述第一区域中，功函数小于等于4. 2eV 的金属与有机化合物混和，在所述第二区域中，功函数大于4. 2eV的金属与所述有机化合 物混和，其中，所述第一区域和所述第二区域分别与所述第一有机层和所述第二有机层接触。
3.根据权利要求1的有机器件，其中所述有机化合物包括η共轭的有机化合物。
4.根据权利要求3的有机器件，其中所述有机化合物包括双极性的有机化合物。
5.一种有机器件，包括设置在第一有机层与第二有机层之间的电极，其中，所述电极包括电子注入电极层和空穴注入电极层，在所述电子注入电极层中，功 函数小于等于4. 2eV的金属与第一有机化合物混和，在所述空穴注入电极层中，功函数大 于4. 2eV的金属与不同于所述第一有机化合物的第二有机化合物混和，其中，所述电子注入电极层和所述空穴注入电极层分别与所述第一有机层和所述第二 有机层接触。
6.根据权利要求5的有机器件，其中，所述电子注入电极层的所述第一有机化合物包括具有高电子注入性能的有机化合物，所述空穴注入电极层的所述第二有机化合物包括具有高空穴注入性能的有机化合物。
7.一种电子设备，包括根据权利要求1的有机器件，其中，所述电子设备选自便携电 话、个人计算机、监视器、视频摄像机、数字照相机、眼镜型显示器、导航系统、组合音响、汽 车音响、游戏机、电子图书以及具有记录介质的图像重放装置。
8.根据权利要求2的有机器件，其中所述有机化合物包括π共轭的有机化合物。
9.一种电子设备，包括根据权利要求2的有机器件，其中，所述电子设备选自便携电 话、个人计算机、监视器、视频摄像机、数字照相机、眼镜型显示器、导航系统、组合音响、汽 车音响、游戏机、电子图书以及具有记录介质的图像重放装置。
10.一种电子设备，包括根据权利要求5的有机器件，其中，所述电子设备选自便携电 话、个人计算机、监视器、视频摄像机、数字照相机、眼镜型显示器、导航系统、组合音响、汽 车音响、游戏机、电子图书以及具有记录介质的图像重放装置。
全文摘要
提供一种有机器件用电极以及具有该有机器件用电极的电子装置。通过将在单一的有机化合物(111)上混合了电子注入用金属(112)(功函数小于等于4.2(eV)的金属)和空穴注入用金属(113)(功函数比4.2(eV)大的金属)的载流子注入电极层(110)设置在有机器件的有机层(100)和金属电极(101)之间、或者第一有机层(100a)和第二有机层(100b)之间，根据施加电压时的极性，发挥电子注入功能或者空穴注入功能，能够扩大有机器件的应用范围。
文档编号H05B33/14GK101931050SQ20101025483
公开日2010年12月29日 申请日期2004年8月24日 优先权日2003年8月25日
发明者熊木大介, 筒井哲夫 申请人:株式会社半导体能源研究所