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金属酸化物の薄膜、該薄膜を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池、および有機太陽電池 NEW

国内特許コード P170014483
整理番号 J1014-15WO
掲載日 2017年8月2日
出願番号 特願2015-554710
出願日 平成26年12月4日(2014.12.4)
国際出願番号 JP2014082155
国際公開番号 WO2015098458
国際出願日 平成26年12月4日(2014.12.4)
国際公開日 平成27年7月2日(2015.7.2)
優先権データ
  • 特願2013-268343 (2013.12.26) JP
  • 特願2014-190362 (2014.9.18) JP
発明者
  • 細野 秀雄
  • 戸田 喜丈
  • 渡邉 俊成
  • 宮川 直通
  • 伊藤 和弘
  • 渡邉 暁
  • 光井 彰
  • 大越 雄斗
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立大学法人東京工業大学
  • 旭硝子株式会社
発明の名称 金属酸化物の薄膜、該薄膜を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池、および有機太陽電池 NEW
発明の概要 亜鉛(Zn)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含み、Zn/(Zn+Si)の原子数比が0.30~0.95である非晶質金属酸化物の薄膜。
従来技術、競合技術の概要


有機エレクトロルミネッセンス素子や有機太陽電池などの有機デバイスが、盛んに開発されている。例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子は、ディスプレイ、バックライトおよび照明用途等に広く用いられている。



一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子は、2つの電極(陽極および陰極)と、これらの電極間に設置された有機発光層とを有する。両電極間に電圧を印加すると、それぞれの電極から、有機発光層にホールおよび電子が注入される。このホールと電子が有機発光層内で再結合した際に、結合エネルギーが生じ、この結合エネルギーによって有機発光層中の有機発光材料が励起される。励起した発光材料が基底状態に戻る際に発光が生じるため、これを利用することにより、発光素子が得られる。



なお、通常の場合、有機エレクトロルミネッセンス素子は、さらに、ホール注入層および/またはホール輸送層、ならびに電子注入層および/または電子輸送層を有する。ホール注入層およびホール輸送層は、陽極と有機発光層の間に配置され、有機発光層にホールを選択的に注入する役割を有する。また、電子注入層および電子輸送層は、陰極と有機発光層の間に配置され、有機発光層に電子を選択的に注入する役割を有する(特許文献1)。これらの層を配置することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が高められることが知られている。



また、一般的な有機太陽電池は、一対の電極と、電極間に配置された有機光電変換層とを有する。光の入射に伴い、有機光電変換層でホールと電子が発生する。このホールと電子が、それぞれホールを取り出す側の電極と電子を取り出す側の電極から取り出されることにより、電力が発生する。また、有機太陽電池が光検出器として働く場合は、有機光電変換層において、光が電気信号に変換されることによって、光が検出される。



有機太陽電池の場合も、電子注入層および電子輸送層が、電子が取り出される側の電極と有機光電変換層との間に配置されることが好ましい。ホール注入層およびホール輸送層が、ホールが取り出される側の電極と有機光電変換層との間に配置されることが好ましい。これらの層を配置することにより、有機太陽電池の変換効率を高めることができる。前述の有機太陽電池の場合は、一例であって無機太陽電池を含む太陽電池の場合でも変換効率を高めることができる。なお、ここでは、光吸収と電流の発生に有機化合物を用いるものを有機太陽電池とし、シリコンなどの無機物やガリウムヒ素などの無機化合物を用いるものを無機太陽電池とする。

産業上の利用分野


本発明は、金属酸化物の薄膜、該薄膜を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池、および有機太陽電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
亜鉛(Zn)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含み、Zn/(Zn+Si)の原子数比が0.30~0.95である非晶質金属酸化物の薄膜。

【請求項2】
スズ(Sn)、チタン(Ti)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ニオブ(Nb)、およびアルミニム(Al)からなる群から選択される一以上のその他の金属成分を含み、その他の金属成分の含有量は、酸化物換算で、ZnO、SiO、およびその他の金属成分の酸化物の合計100mol%に対して、15mol%以下である、請求項1に記載の薄膜。

【請求項3】
屈折率が1.50~2.00である、請求項1または2に記載の薄膜。

【請求項4】
電子輸送性膜である、請求項1~3のいずれかに記載の薄膜。

【請求項5】
請求項1~4のいずれかに記載の薄膜を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項6】
陽極と陰極の間に発光層とを有し、発光層と陰極の間に、前記薄膜を有する、請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項7】
前記薄膜が電子輸送層、電子注入層、およびホールブロック層から選ばれる一以上の層である、請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項8】
前期薄膜の厚さが70nm~2000nmである請求項6または7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項9】
前記薄膜と陰極の間に、フッ化リチウム、炭酸セシウム、塩化ナトリウム、フッ化セシウム、酸化リチウム、酸化バリウム、炭酸バリウム、および8-キノリノラトリチウムからなる群から選ばれる一以上で構成された電子注入層を有する、請求項6~8のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項10】
前記薄膜は、前記陰極と直接接触する、請求項6~8のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項11】
請求項1~4のいずれか一つに記載の薄膜を有する、太陽電池。

【請求項12】
前記薄膜が、電子輸送層、電子注入層、およびホールブロック層から選ばれる一以上の層である、請求項11に記載の太陽電池。

【請求項13】
請求項1~4のいずれかに記載の薄膜を有する、有機太陽電池。

【請求項14】
前記薄膜が、電子輸送層、電子注入層、およびホールブロック層から選ばれる一以上の層である、請求項13に記載の有機太陽電池。

【請求項15】
亜鉛(Zn)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含み、Zn/(Zn+Si)の原子数比が0.30~0.95である金属酸化物の薄膜。

【請求項16】
請求項15に記載の薄膜を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項17】
請求項15に記載の薄膜を有する、太陽電池。

【請求項18】
請求項15に記載の薄膜を有する、有機太陽電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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