JP2015153911A - Photoelectric conversion element, photosensor and imaging element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換素子、光センサ、撮像素子に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element, an optical sensor, and an imaging element.
従来の光センサは、シリコン(Si)などの半導体基板中にフォトダイオード(PD)を形成した素子であり、固体撮像素子としては、PDを2次元的に配列し、各PDで発生した信号電荷を回路で読み出す平面型固体撮像素子が広く用いられている。 A conventional optical sensor is an element in which a photodiode (PD) is formed in a semiconductor substrate such as silicon (Si). As a solid-state image sensor, signal charges generated in each PD are arranged in two dimensions. Are widely used.
カラー固体撮像素子を実現するには、平面型固体撮像素子の光入射面側に、特定の波長の光を透過するカラーフィルタを配した構造が一般的である。現在、デジタルカメラなどに広く用いられている2次元的に配列した各PD上に、青色(B)光、緑色(G)光、赤色(R)光を透過するカラーフィルタを規則的に配した単板式固体撮像素子がよく知られている。 In order to realize a color solid-state imaging device, a structure in which a color filter that transmits light of a specific wavelength is arranged on the light incident surface side of the flat solid-state imaging device is generally used. Color filters that transmit blue (B) light, green (G) light, and red (R) light are regularly arranged on each two-dimensionally arranged PD that is currently widely used in digital cameras and the like. Single-plate solid-state imaging devices are well known.
また、近年、有機光電変換膜を信号読み出し用基板上に形成した構造を有する固体撮像素子の開発が進んでいる。このような有機光電変換膜を使用した固体撮像素子や光電変換素子では、暗電流の抑制などを目的として、電子ブロッキング膜を導入する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 In recent years, development of solid-state imaging devices having a structure in which an organic photoelectric conversion film is formed on a signal readout substrate has been advanced. In solid-state imaging devices and photoelectric conversion devices using such an organic photoelectric conversion film, a technique for introducing an electron blocking film for the purpose of suppressing dark current is known (for example, Patent Document 1).
近年、撮像素子や光センサについてさらなるノイズ低減や応答性の向上が要求され、それに伴い、これらに使用される光電変換素子に対して、諸特性(特に、低暗電流性、高速応答性)のさらなる向上が求められている。
また、光電変換素子を撮像素子や光センサなど種々の用途に応用する場合、プロセス適性の点から、光電変換素子が高い耐熱性を示すことが求められる。例えば、撮像素子を形成する場合のプロセスとしては、カラーフィルタ設置、保護膜設置、素子のハンダ付け等、加熱処理を施す工程が数多くあり、光電変換素子はこれらの工程を経ても優れた特性(低暗電流性、高速応答性)を示すことが求められる。また、最近では環境などへの配慮から鉛フリーハンダの普及が進んでおり、従来の鉛含有ハンダ工程よりも高温の加熱処理が必要になる。そのため、光電変換素子にはこれまで以上に高い耐熱性が求められている。
さらに、光電変換素子が使用される各種デバイスの低コスト化の要求に伴い、光電変換素子をより生産性良く製造することが重要となっている。一般的に、光電変換素子中の電子ブロッキング膜は蒸着などにより製造されるが、製造される光電変換素子のロット間において性能差が生じないことが望ましい。つまり、電子ブロッキング膜を蒸着プロセスにより形成する製造ラインにおいて、一旦、電子ブロッキング材料を蒸着装置中に入れて連続蒸着を行う際に、製造初期に製造された光電変換素子と、製造後期に製造された光電変換素子とで、各特性(特に、暗電流性、応答性)に差がないこと、つまり、製造適性に優れる光電変換素子が望ましい。
In recent years, there has been a demand for further noise reduction and responsiveness improvement for image sensors and photosensors. Accordingly, various characteristics (particularly, low dark current characteristics and high-speed responsiveness) are required for the photoelectric conversion elements used for them. There is a need for further improvements.
Moreover, when applying a photoelectric conversion element to various uses, such as an image pick-up element and an optical sensor, it is calculated | required that a photoelectric conversion element shows high heat resistance from the point of process suitability. For example, as a process for forming an image sensor, there are many processes for performing heat treatment such as color filter installation, protective film installation, element soldering, and the photoelectric conversion element has excellent characteristics ( (Low dark current property, high speed response) is required. In recent years, lead-free solder has been widely used due to environmental considerations, and heat treatment at a higher temperature than the conventional lead-containing solder process is required. Therefore, the photoelectric conversion element is required to have higher heat resistance than ever.
Furthermore, with the demand for cost reduction of various devices in which photoelectric conversion elements are used, it is important to manufacture the photoelectric conversion elements with higher productivity. In general, the electron blocking film in the photoelectric conversion element is manufactured by vapor deposition or the like, but it is desirable that a performance difference does not occur between lots of manufactured photoelectric conversion elements. That is, in a production line for forming an electron blocking film by a vapor deposition process, once the electron blocking material is placed in a vapor deposition apparatus and continuous vapor deposition is performed, the photoelectric conversion element produced in the early stage of production and the late production stage are produced. It is desirable that there is no difference in each characteristic (particularly dark current property and responsiveness) with the photoelectric conversion device, that is, a photoelectric conversion device excellent in manufacturing suitability.
本発明者らは、特許文献1に開示されている電子ブロッキング材料を使用して光電変換素子の作製を行ったところ、得られた光電変換素子においてこれまでよりも負荷の大きい加熱処理により暗電流または応答速度の大幅な劣化が見られ、昨今求められる耐熱性に対する要求を満たすものではないことが明らかとなった。また、製造適性の点においても、必ずしも昨今求められるレベルに達しておらず、さらなる向上が必要であることを見出した。 The inventors of the present invention made a photoelectric conversion element using the electron blocking material disclosed in Patent Document 1, and in the obtained photoelectric conversion element, a dark current was applied by a heat treatment with a larger load than before. Or, the response speed was greatly deteriorated, and it became clear that it does not satisfy the demand for heat resistance recently required. Moreover, also in the point of manufacture aptitude, it did not necessarily reach the level requested | required these days, but it discovered that the further improvement was required.
本発明は、上記実情に鑑みて、優れた低暗電流性、高速応答性、耐熱性、および、製造適性を示す光電変換素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、光電変換素子を含む光センサおよび撮像素子を提供することも目的とする。
An object of this invention is to provide the photoelectric conversion element which shows the outstanding low dark current property, high-speed response property, heat resistance, and manufacture aptitude in view of the said situation.
Another object of the present invention is to provide an optical sensor and an imaging element including a photoelectric conversion element.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、所定の電子ブロッキング材料を含む電子ブロッキング膜を使用することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、以下に示す手段により上記課題を解決し得る。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using an electron blocking film containing a predetermined electron blocking material, and have completed the present invention.
That is, the above problems can be solved by the following means.
(1) 導電性膜と、透明導電性膜と、導電性膜と透明導電性膜との間に配置された、光電変換膜および電子ブロッキング膜とを有する光電変換素子であって、
電子ブロッキング膜が、後述する式(A)で表され、分子量が550〜900である化合物A、後述する式(B)で表され、分子量が650〜950である化合物B、および、後述する式(C)で表され、分子量が800〜950である化合物Cからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含む、光電変換素子。
(2) 式(1)で表される部分構造が、後述する式(2)で表される部分構造である、(1)に記載の光電変換素子。
(3) 少なくとも1つの化合物が、化合物Cであり、
式(C)中、Yaは縮合多環芳香族炭化水素基であり、YbおよびYcはそれぞれ独立に式(1)で表される部分構造を含む縮合多環芳香族複素環基である、(1)または(2)に記載の光電変換素子。
(4) 少なくとも1つの化合物が、後述する式(R)で表され、分子量は800〜950である化合物Rである、(1)〜(3)のいずれかに記載の光電変換素子。
(5) 光電変換膜が、後述する式(W)で表される化合物を含む、(1)〜(4)のいずれかに記載の光電変換素子。
(6) 式(W)で表される化合物が、後述する式(W1)で表される化合物である、(5)に記載の光電変換素子。
(7) 式(W)で表される化合物が、後述する式(W2)で表される化合物である、(5)または(6)に記載の光電変換素子。
(8) 光電変換膜が、さらに有機n型化合物を含む、(1)〜(7)のいずれかに記載の光電変換素子。
(9) 有機n型化合物が、フラーレンおよびその誘導体からなる群より選択されるフラーレン類を含む、(8)に記載の光電変換素子。
(10) 光が透明導電性膜を介して光電変換膜に入射される、(1)〜(9)のいずれかに記載の光電変換素子。
(11) 透明導電性膜が、透明導電性金属酸化物からなる、(1)〜(10)のいずれかに記載の光電変換素子。
(12) (1)〜(11)のいずれかに記載の光電変換素子からなる光センサ。
(13) (1)〜(11)のいずれかに記載の光電変換素子を含む撮像素子。
(1) A photoelectric conversion element having a conductive film, a transparent conductive film, and a photoelectric conversion film and an electron blocking film disposed between the conductive film and the transparent conductive film,
The electron blocking film is represented by the formula (A) described later, the compound A having a molecular weight of 550 to 900, the compound B represented by the formula (B) described later, and the molecular weight of 650 to 950, and a formula described later. A photoelectric conversion device comprising at least one compound selected from the group consisting of compound C represented by (C) and having a molecular weight of 800 to 950.
(2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein the partial structure represented by Formula (1) is a partial structure represented by Formula (2) described later.
(3) at least one compound is compound C;
In formula (C), Ya is a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group, and Yb and Yc are each independently a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing a partial structure represented by formula (1). The photoelectric conversion element as described in 1) or (2).
(4) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (3), wherein at least one compound is represented by formula (R) described later and has a molecular weight of 800 to 950.
(5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4), wherein the photoelectric conversion film contains a compound represented by the formula (W) described later.
(6) The photoelectric conversion element according to (5), wherein the compound represented by the formula (W) is a compound represented by the formula (W1) described later.
(7) The photoelectric conversion element according to (5) or (6), wherein the compound represented by the formula (W) is a compound represented by the formula (W2) described later.
(8) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7), wherein the photoelectric conversion film further contains an organic n-type compound.
(9) The photoelectric conversion element according to (8), wherein the organic n-type compound contains fullerenes selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof.
(10) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (9), wherein light is incident on the photoelectric conversion film via a transparent conductive film.
(11) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (10), wherein the transparent conductive film is made of a transparent conductive metal oxide.
(12) An optical sensor comprising the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (11).
(13) An imaging device including the photoelectric conversion device according to any one of (1) to (11).
本発明によれば、優れた低暗電流性、高速応答性、耐熱性、および、製造適性を示す光電変換素子を提供することができる
また、本発明によれば、光電変換素子を含む撮像素子および光センサを提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric conversion element which shows the outstanding low dark current property, high-speed response property, heat resistance, and manufacture aptitude can be provided. Moreover, according to this invention, the image pick-up element containing a photoelectric conversion element And an optical sensor can be provided.
以下に、本発明の光電変換素子の好適実施態様について説明する。
本発明の従来技術と比較した特徴点の一つとしては、所定の構造を有する電子ブロッキング材料を使用している点が挙げられる。まず、電子ブロッキング材料として使用される化合物中において、式(1)で表される部分構造(特に、カルバゾール環基)を含む縮合多環芳香族複素環基が含まれることにより、暗電流低減および応答性能向上に効果的である。また、縮合多環芳香族炭化水素基および縮合多環芳香族複素環基に非芳香族基を導入される場合は、化合物の結晶化抑制にも効果的であり、上記特性向上に寄与している。さらに、化合物中に含まれる縮合多環芳香族炭化水素基および縮合多環芳香族複素環基の含有量を制御することにより応答性能の向上が達成されている。
また、本発明者の検討により、高温処理後においても低暗電流性と高速応答性を維持する、すなわち優れた耐熱性を示すためには、使用される化合物の分子量を高めることが有効であることがわかった。一方で、分子量の増加は昇華温度の上昇を招き、昇華温度の上昇は化合物の分解を招いてしまい、光電変換素子のロット間での性能差が生じてしまう懸念が高まる。つまり、耐熱性と、製造適性とはトレードオフの関係にあることもわかった。そこで、化合物全体の分子量、および、化合物中に含まれる、化合物の分解を抑制する縮合多環芳香族炭化水素基および縮合多環芳香族複素環基の含有量を制御することにより、耐熱性および製造適性の向上が達成されている。
Below, the suitable embodiment of the photoelectric conversion element of this invention is demonstrated.
One of the features compared with the prior art of the present invention is that an electron blocking material having a predetermined structure is used. First, in the compound used as the electron blocking material, the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing the partial structure represented by the formula (1) (particularly the carbazole ring group) is contained, thereby reducing dark current and Effective for improving response performance. In addition, when a non-aromatic group is introduced into a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group and a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group, it is also effective in suppressing crystallization of the compound, contributing to the improvement of the above characteristics. Yes. Furthermore, the response performance is improved by controlling the content of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group and the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group contained in the compound.
Further, according to the study of the present inventors, it is effective to increase the molecular weight of the compound used in order to maintain low dark current property and high-speed response even after high temperature treatment, that is, to exhibit excellent heat resistance. I understood it. On the other hand, an increase in the molecular weight causes an increase in sublimation temperature, and an increase in the sublimation temperature causes decomposition of the compound, which raises a concern that a difference in performance between lots of photoelectric conversion elements may occur. In other words, it was also found that heat resistance and manufacturing suitability are in a trade-off relationship. Therefore, by controlling the molecular weight of the whole compound and the content of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group and the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group contained in the compound that suppress the decomposition of the compound, Improved manufacturing suitability has been achieved.
以下に、本発明の光電変換素子の好適実施態様について図面を参照して説明する。図1に、本発明の光電変換素子の一実施形態の断面模式図を示す。
図1(a)に示す光電変換素子10aは、下部電極として機能する導電性膜(以下、下部電極とも記す)11と、下部電極11上に形成された電子ブロッキング膜16Aと、電子ブロッキング膜16A上に形成された光電変換膜12と、上部電極として機能する透明導電性膜(以下、上部電極とも記す)15とがこの順に積層された構成を有する。
図1(b)に別の光電変換素子の構成例を示す。図1(b)に示す光電変換素子10bは、下部電極11上に、電子ブロッキング膜16Aと、光電変換膜12と、正孔ブロッキング膜16Bと、上部電極15とがこの順に積層された構成を有する。なお、図1(a)、図1(b)中の電子ブロッキング膜16A、光電変換膜12、正孔ブロッキング膜16Bの積層順は、用途、特性に応じて逆にしても構わない。例えば、電子ブロッキング膜16Aと光電変換膜12との位置を逆にしてもよい。
Below, the suitable embodiment of the photoelectric conversion element of this invention is demonstrated with reference to drawings. In FIG. 1, the cross-sectional schematic diagram of one Embodiment of the photoelectric conversion element of this invention is shown.
A photoelectric conversion element 10a shown in FIG. 1A includes a conductive film (hereinafter also referred to as a lower electrode) 11 that functions as a lower electrode, an electron blocking film 16A formed on the lower electrode 11, and an electron blocking film 16A. The photoelectric conversion film 12 formed above and a transparent conductive film (hereinafter also referred to as an upper electrode) 15 functioning as an upper electrode are stacked in this order.
FIG. 1B shows a configuration example of another photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element 10b shown in FIG. 1B has a configuration in which an electron blocking film 16A, a photoelectric conversion film 12, a hole blocking film 16B, and an upper electrode 15 are laminated on the lower electrode 11 in this order. Have. Note that the stacking order of the electron blocking film 16A, the photoelectric conversion film 12, and the hole blocking film 16B in FIGS. 1A and 1B may be reversed depending on the application and characteristics. For example, the positions of the electron blocking film 16A and the photoelectric conversion film 12 may be reversed.
光電変換素子10a(10b)の構成では、透明導電性膜15を介して光電変換膜12に光が入射されることが好ましい。
また、光電変換素子10a(10b)を使用する場合には、電場を印加することができる。この場合、導電性膜11と透明導電性膜15とが一対の電極をなし、この一対の電極間に、1×10-5〜1×107V/cmの電場を印加することが好ましい。性能および消費電力の観点から、1×10-4〜1×106V/cmの電場が好ましく、1×10-3〜5×105V/cmの電場が特に好ましい。
なお、電場印加方法については、図1(a)および(b)において、電子ブロッキング膜16A側が陰極であり、光電変換膜12側が陽極となるように印加することが好ましい。光電変換素子10a(10b)を光センサとして使用した場合、また、撮像素子に組み込んだ場合も、同様の方法により電場の印加を行うことができる。
In the configuration of the photoelectric conversion element 10 a (10 b), it is preferable that light is incident on the photoelectric conversion film 12 through the transparent conductive film 15.
Moreover, when using the photoelectric conversion element 10a (10b), an electric field can be applied. In this case, it is preferable that the conductive film 11 and the transparent conductive film 15 form a pair of electrodes, and an electric field of 1 × 10 −5 to 1 × 10 7 V / cm is applied between the pair of electrodes. From the viewpoint of performance and power consumption, an electric field of 1 × 10 −4 to 1 × 10 6 V / cm is preferable, and an electric field of 1 × 10 −3 to 5 × 10 5 V / cm is particularly preferable.
In addition, about the electric field application method, in FIG. 1 (a) and (b), it is preferable to apply so that the electron blocking film | membrane 16A side may become a cathode and the photoelectric converting film 12 side may become an anode. When the photoelectric conversion element 10a (10b) is used as an optical sensor, or when it is incorporated in an imaging element, an electric field can be applied by the same method.
以下に、本発明の光電変換素子を構成する各層(電子ブロッキング膜、光電変換膜、電極、正孔ブロッキング膜など)の態様について詳述する。
まず、電子ブロッキング膜について詳述する。
Below, the aspect of each layer (an electron blocking film, a photoelectric conversion film, an electrode, a hole blocking film, etc.) which comprises the photoelectric conversion element of this invention is explained in full detail.
First, the electron blocking film will be described in detail.
〔電子ブロッキング膜〕
本発明の光電変換素子が有する電子ブロッキング膜は、後述する透明導電性膜と導電性膜との間に配置された層であり、後述する化合物A〜化合物Cからなる群から選択される少なくとも一つの化合物(以下、特定化合物とも言う)を含有する。
以下では、まず、化合物A〜化合物Cについて詳述する。
[Electron blocking film]
The electron blocking film of the photoelectric conversion element of the present invention is a layer disposed between a transparent conductive film and a conductive film, which will be described later, and at least one selected from the group consisting of compounds A to C described later. Contains two compounds (hereinafter also referred to as specific compounds).
Below, compound A-compound C are explained in full detail first.
(化合物A)
化合物Aは、式(A)で表される化合物である。
式(A) Z−(R)n
化合物Aの分子量は550〜900であり、光電変換素子の低暗電流性、高速応答性、耐熱性、および、製造適性の少なくともいずれか一つがより優れる点(以後、単に「本発明の効果がより優れる点」とも称する)で、580〜900が好ましく、600〜850がより好ましい。
化合物Aの分子量が550未満の場合、耐熱性が劣る。
化合物Aの分子量が900超の場合、蒸着温度が高くなり、熱分解を引き起こしやすく、製造適性を欠いてしまう。
(Compound A)
Compound A is a compound represented by the formula (A).
Formula (A) Z- (R) n
Compound A has a molecular weight of 550 to 900, and is superior in at least one of low dark current property, high-speed response, heat resistance, and production suitability of the photoelectric conversion element (hereinafter simply referred to as “the effect of the present invention”). 580 to 900 are preferable, and 600 to 850 are more preferable.
When the molecular weight of Compound A is less than 550, the heat resistance is poor.
When the molecular weight of Compound A exceeds 900, the vapor deposition temperature becomes high, which tends to cause thermal decomposition and lacks suitability for production.
式(A)中、Zは、式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基を表す。 In formula (A), Z represents a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing the partial structure represented by formula (1).
式(1)中、X1は、N(X3)を表す。X3は、結合手を表す。結合手とは、縮合多環芳香族複素環基中に含まれる他の原子との結合を表す。例えば、以下構造式中の矢印で示した結合が結合手に該当する。 In the formula (1), X 1 represents N (X 3 ). X 3 represents a bond. The bond represents a bond with another atom contained in the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group. For example, a bond indicated by an arrow in the following structural formula corresponds to a bond.
X2は、それぞれ独立に、窒素原子、または、C(X4)を表し、X4は、結合手、または、水素原子を表す。
なお、本発明の効果がより優れる点で、X2はすべてC(X4)であることが好ましい。つまり、式(2)で表される部分構造であることが好ましい。なお、下記式(2)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基とは、言い換えれば、カルバゾール環が含まれる縮合多環芳香族複素環基である。
X 2 each independently represents a nitrogen atom or C (X 4 ), and X 4 represents a bond or a hydrogen atom.
Incidentally, in that the effect of the present invention more excellent, it is preferable that all X 2 is C (X 4). That is, the partial structure represented by the formula (2) is preferable. In addition, the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group including a partial structure represented by the following formula (2) is, in other words, a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group including a carbazole ring.
上記式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基とは、複数の環構造が縮合して芳香族性を示し、上記式(1)で表される部分構造が含まれる基である。
なかでも、Zの好適態様としては、本発明の効果がより優れる点で、以下式(Q1)で表される基、式(Q2)で表される基、または、式(Q3)で表される基が挙げられる。なお、式(Q1)および式(Q3)中、R51は、C(R54)(R55)、酸素原子、硫黄原子、または、N(R56)を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、C(R54)(R55)が好ましい。
R54およびR55は、それぞれ独立に、結合手、または、水素原子を表す。R56は、結合手を表す。なお、R54〜R56のいずれかが結合手の場合、その先に後述するRで表される非芳香族基が結合する。
また、R57は、単結合、C(R54)(R55)、酸素原子、硫黄原子、または、N(R56)を表す。なかでも、暗電流の点から、R57は、単結合、または、C(R54)(R55)であることが好ましく、単結合であることがさらに好ましい。
R54〜R56の定義は上述の通りである。
式(Q3)中、**は、Rとの結合位置を示す。
なお、後述するRが置換する場合(nが1以上の場合)は、式(Q1)〜式(Q3)中の水素原子の代わりに置換すればよい。
The condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing the partial structure represented by the above formula (1) is a partial structure represented by the above formula (1), wherein a plurality of ring structures are condensed to exhibit aromaticity. Is a group containing
Especially, as a suitable aspect of Z, it is represented by the group represented by the following formula (Q1), the group represented by the formula (Q2), or the formula (Q3) in that the effect of the present invention is more excellent. Group. In Formula (Q1) and Formula (Q3), R 51 represents C (R 54 ) (R 55 ), an oxygen atom, a sulfur atom, or N (R 56 ). Among these, C (R 54 ) (R 55 ) is preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
R 54 and R 55 each independently represent a bond or a hydrogen atom. R 56 represents a bond. In addition, when any of R 54 to R 56 is a bond, a non-aromatic group represented by R described later is bonded thereto.
R 57 represents a single bond, C (R 54 ) (R 55 ), an oxygen atom, a sulfur atom, or N (R 56 ). Among these, from the viewpoint of dark current, R 57 is preferably a single bond or C (R 54 ) (R 55 ), and more preferably a single bond.
The definitions of R 54 to R 56 are as described above.
In the formula (Q3), ** represents a bonding position with R.
In addition, when R mentioned later substitutes (when n is 1 or more), what is necessary is just to substitute instead of the hydrogen atom in Formula (Q1)-Formula (Q3).
Rは、非芳香族基を表す。非芳香族基とは、芳香性を示さない基であり、例えば、脂肪族炭化水素基(例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、臭素原子)、アルコキシ基、シアノ基、アルキルアミノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ターシャリーブチルジメチルシリル基)、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(−B(OH)2)、ホスファト基(−OPO(OH)2)、スルファト基(−OSO3H)などが挙げられる。中でも、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキル基で置換されたシリル基が好ましく、分子量が75以下の脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、シリル基がさらに好ましく、特にターシャリーブチル基、トリメチルシリル基が好ましく、ターシャリーブチル基が最も好ましい。Rの分子量が75よりも小さい場合は、耐熱性の低下や応答性の低下を招く可能性が低下し、好ましい。
nは、0または1以上の整数を表す。nが複数(2以上)の場合、非芳香族基は同一であっても異なっていてもよい。nの値は特に制限されないが、本発明の効果がより優れることから、0〜15であることが好ましく、2〜10であることがより好ましい。
R represents a non-aromatic group. A non-aromatic group is a group that does not exhibit aromaticity, such as an aliphatic hydrocarbon group (for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group), a halogen atom (for example, a fluorine atom, a bromine atom). ), Alkoxy group, cyano group, alkylamino group, hydroxy group, nitro group, carboxy group, carboxylic acid ester group, silyloxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, amino group, ammonio group, acylamino group, Aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkylsulfinyl group, alkylsulfonyl group, acyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl Imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triethylsilyl group, tertiary butyldimethylsilyl group), hydrazino group, ureido group , Boronic acid groups (—B (OH) 2 ), phosphato groups (—OPO (OH) 2 ), sulfato groups (—OSO 3 H), and the like. Among them, an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, and a silyl group substituted with an alkyl group are preferable, and an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, and a silyl group having a molecular weight of 75 or less are more preferable, particularly a tertiary butyl group and a trimethylsilyl group. And a tertiary butyl group is most preferred. When the molecular weight of R is less than 75, the possibility of causing a decrease in heat resistance and a decrease in responsiveness decreases, which is preferable.
n represents 0 or an integer of 1 or more. When n is plural (two or more), the non-aromatic groups may be the same or different. Although the value of n is not particularly limited, it is preferably 0 to 15 and more preferably 2 to 10 because the effects of the present invention are more excellent.
上記Zの分子量の化合物Aの全分子量に対する割合は50質量%以上であり、本発明の効果がより優れる点で、55質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、合成のしやすさや応答性能の点から、90質量%以下が好ましい。
上記割合が50質量%未満の場合、応答性能の低下を招いてしまう。
なお、上記Zの分子量とは、Zで表される縮合多環芳香族複素環基の分子量を意図する。また、Zの分子量の化合物Aの全分子量に対する割合とは、Zで表される縮合多環芳香族複素環基の分子量の、化合物Aの全分子量(Zの分子量およびn個のRで表される非芳香族基の合計分子量)に対する割合を意図する。より具体的には、例えば、Zで表される縮合多環芳香族複素環基の分子量が400であり、化合物A全体の分子量が800である場合、上記Zの化合物Aに対する割合は、(400/800)×100=50質量%と計算される。
The ratio of the molecular weight of Z to the total molecular weight of compound A is 50% by mass or more, and 55% by mass or more is preferable and 60% by mass or more is more preferable in that the effect of the present invention is more excellent. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less from the viewpoint of ease of synthesis and response performance.
When the said ratio is less than 50 mass%, the fall of response performance will be caused.
In addition, the molecular weight of said Z intends the molecular weight of the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group represented by Z. The ratio of the molecular weight of Z to the total molecular weight of compound A is the total molecular weight of compound A (expressed by the molecular weight of Z and n Rs) of the molecular weight of the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group represented by Z. Intended as a percentage of the total molecular weight of non-aromatic groups. More specifically, for example, when the molecular weight of the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group represented by Z is 400 and the total molecular weight of the compound A is 800, the ratio of Z to the compound A is (400 / 800) × 100 = 50% by mass.
(化合物B)
化合物Bは、式(B)で表される化合物である。
式(B) (R)n−Y−Y−(R)n
化合物Bの分子量は650〜950であり、本発明の効果がより優れる点で、700〜950が好ましく、800〜900がより好ましい。
化合物Bの分子量が650未満の場合、耐熱性が劣る。
化合物Bの分子量が950超の場合、蒸着温度が高くなり、熱分解を引き起こしやすく、製造適性を欠いてしまう。
(Compound B)
Compound B is a compound represented by the formula (B).
Formula (B) (R) n -YY- (R) n
The molecular weight of Compound B is 650 to 950, and 700 to 950 is preferable and 800 to 900 is more preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
When the molecular weight of Compound B is less than 650, the heat resistance is poor.
When the molecular weight of the compound B is more than 950, the deposition temperature becomes high, the thermal decomposition tends to occur, and the production suitability is lacked.
Yは、それぞれ独立に、縮合多環芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族複素環基を表す。
縮合多環芳香族炭化水素基とは、少なくとも二環以上の環が縮合して芳香族性を示す基である。なお、この基は、共平面構造を有する。縮合多環芳香族炭化水素基としては、例えば、ナフタレン環基、アントラセン環基、フェナントレン環基、ピレン環基、フルオレン環基、アズレン環基、クリセン環基、ペリレン環基、トリフェニレン環基、ペンタレン環基、インダセン環基、フルオランテン環基、アセフェナントリレン環基、アセアントリレン環基、ナフタセン環基、ペンタフェン環基、ペンタセン環基、ヘキサフェン環基などが挙げられる。なお、スピロフルオレン環は縮合多環芳香族炭化水素基(フルオレン基)が2つ連結したものとして数える。
縮合多環芳香族複素環基とは、ヘテロ原子を環構成原子として含み、少なくとも二環以上の環が縮合して芳香族性を示す基である。縮合多環芳香族複素環基としては、例えば、カルバゾール環基、インダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、ベンゾオキサゾール環基、ベンゾイソオキサゾール環基、ベンゾチアゾール環基、ベンゾイソチアゾール環基、ベンゾトリアゾール環基、ベンゾオキサジアゾール環基、ベンゾチアジアゾール環基、フェナントリジン環基、キノリン環基、ベンゾキノリン環基、イソキノリン環基、ベンゾイソキノリン環基、フェナントロリン環基、キノキサリン環基、キナゾリン環基、シンノリン環基、フェナジン環基、ペリミジン環基、キサンテン環基、ベンゾフラン環基、ジベンゾフラン環基、ベンゾチオフェン環基、ジベンゾチオフェン環基などが挙げられる。
なお、本発明においては9、9−ジメチルフルオレンのような縮合多環芳香族炭化水素基(特に、ベンゼン環を連結する連結鎖部分)にメチル基を置換基として有する場合、これら二つのメチル基は非芳香族基として取り扱い、フルオレン環などを形成するために2つのベンゼン環を結ぶ9位の炭素原子は縮合多環芳香族炭化水素基の一部として取り扱う。
Y each independently represents a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group or a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group.
The condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group is a group exhibiting aromaticity by condensation of at least two or more rings. This group has a coplanar structure. Examples of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group include naphthalene ring group, anthracene ring group, phenanthrene ring group, pyrene ring group, fluorene ring group, azulene ring group, chrysene ring group, perylene ring group, triphenylene ring group, pentalene. Examples thereof include a ring group, an indacene ring group, a fluoranthene ring group, an acephenanthrylene ring group, an aceanthrylene ring group, a naphthacene ring group, a pentaphen ring group, a pentacene ring group, and a hexaphen ring group. A spirofluorene ring is counted as two linked polycyclic aromatic hydrocarbon groups (fluorene groups) linked together.
The condensed polycyclic aromatic heterocyclic group is a group that contains a hetero atom as a ring constituent atom and exhibits aromaticity by condensation of at least two or more rings. Examples of the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group include a carbazole ring group, an indazole ring group, a benzimidazole ring group, a benzoxazole ring group, a benzoisoxazole ring group, a benzothiazole ring group, a benzoisothiazole ring group, and a benzotriazole. Ring group, benzooxadiazole ring group, benzothiadiazole ring group, phenanthridine ring group, quinoline ring group, benzoquinoline ring group, isoquinoline ring group, benzoisoquinoline ring group, phenanthroline ring group, quinoxaline ring group, quinazoline ring group Cinnoline ring group, phenazine ring group, perimidine ring group, xanthene ring group, benzofuran ring group, dibenzofuran ring group, benzothiophene ring group, dibenzothiophene ring group and the like.
In the present invention, when a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group such as 9,9-dimethylfluorene has a methyl group as a substituent (particularly, a connecting chain portion connecting benzene rings), these two methyl groups Is treated as a non-aromatic group, and the 9-position carbon atom connecting the two benzene rings to form a fluorene ring or the like is treated as a part of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group.
なお、Yのうち少なくとも一つは式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基を表す。なお、2つのYの両方が、式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基であってもよい。
式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基の定義は、上述の通りである。化合物Bにおいて、Yで表される式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基の好適態様としては、式(S1)で表される基、式(S2)で表される基、式(S3)で表される基、または、式(S4)で表される基が挙げられる。つまり、2つのYのうち、少なくともいずれか一方が、式(S1)で表される基、式(S2)で表される基、式(S3)で表される基、および、式(S4)で表される基からなる群から選択される基であることが好ましい。式(S1)〜式(S4)中、*は式(1)中の他方のYとの連結位置を示す。また、式(S1)〜式(S4)中、R51およびR57の定義は、上述の通りである。式(S4)中、**はRとの結合位置を示す。
なお、Rが置換する場合(nが1以上の場合)は、式(S1)〜式(S4)中の水素原子の代わりに置換すればよい。
In addition, at least one of Y represents a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing the partial structure represented by the formula (1). In addition, both two Y may be a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group including the partial structure represented by the formula (1).
The definition of the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group including the partial structure represented by the formula (1) is as described above. In the compound B, as a suitable aspect of the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing the partial structure represented by the formula (1) represented by Y, a group represented by the formula (S1), a formula (S2) , A group represented by the formula (S3), or a group represented by the formula (S4). That is, at least one of the two Y is a group represented by the formula (S1), a group represented by the formula (S2), a group represented by the formula (S3), and the formula (S4). It is preferably a group selected from the group consisting of groups represented by: In the formula (S1) to the formula (S4), * indicates a connection position with the other Y in the formula (1). In the formulas (S1) to (S4), the definitions of R 51 and R 57 are as described above. In the formula (S4), ** represents a bonding position with R.
When R is substituted (when n is 1 or more), substitution may be performed instead of the hydrogen atom in formula (S1) to formula (S4).
Rは、それぞれ独立に、非芳香族基を表す。非芳香族基の定義は、上述の通りである。
nは、それぞれ独立に、0または1以上の整数を表す。nが複数(2以上)の場合、非芳香族基は同一であっても異なっていてもよい。nの値は特に制限されないが、本発明の効果がより優れることから、0〜15であることが好ましく、2〜10であることがより好ましい。
Each R independently represents a non-aromatic group. The definition of the non-aromatic group is as described above.
n independently represents an integer of 0 or 1 or more. When n is plural (two or more), the non-aromatic groups may be the same or different. Although the value of n is not particularly limited, it is preferably 0 to 15 and more preferably 2 to 10 because the effects of the present invention are more excellent.
化合物B中の2つのYの合計分子量の化合物Bの全分子量に対する割合は、50質量%以上であり、本発明の効果がより優れる点で、55質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、合成のしやすさや応答性能の点から、90質量%以下が好ましい。
上記割合が50質量%未満の場合、応答性能の低下を招いてしまう。
The ratio of the total molecular weight of two Y in compound B to the total molecular weight of compound B is 50% by mass or more, and 55% by mass or more is preferable and 60% by mass or more is more preferable in that the effect of the present invention is more excellent. preferable. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less from the viewpoint of ease of synthesis and response performance.
When the said ratio is less than 50 mass%, the fall of response performance will be caused.
(化合物C)
化合物Cは、式(C)で表される化合物である。
(Compound C)
Compound C is a compound represented by the formula (C).
化合物Cの分子量は800〜950であり、本発明の効果がより優れる点で、825〜950が好ましく、850〜950がより好ましい。
化合物Cの分子量が800未満の場合、耐熱性が劣る。
化合物Cの分子量が950超の場合、蒸着温度が高くなり、熱分解を引き起こしやすく、製造適性に欠く。
The molecular weight of Compound C is 800 to 950, and 825 to 950 are preferable and 850 to 950 are more preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
When the molecular weight of Compound C is less than 800, the heat resistance is poor.
When the molecular weight of Compound C exceeds 950, the vapor deposition temperature is high, thermal decomposition is likely to occur, and production suitability is lacking.
Ya、YbおよびYcは、それぞれ独立に、縮合多環芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族複素環基を表す。なお、縮合多環芳香族炭化水素基および縮合多環芳香族複素環基の定義は、上述の通りである。
また、Ya、YbおよびYcのうち少なくとも1つは、式(1)で表される部分構造を含む縮合多環芳香族複素環基を表す。
なお、式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基の定義は、上述の通りである。化合物Cにおいて、YbおよびYcが式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基である場合の好適態様としては、上述した、式(S1)で表される基、式(S2)で表される基、式(S3)で表される基、式(S4)で表される基、以下の式(T1)で表される基、式(T2)で表される基、式(T3)で表される基が挙げられる。*は、Yaへの連結位置を示す。また、以下式中、R51およびR57の定義は、上述の通りである。式(T3)中、**はRとの結合位置を示す。
なお、Rが置換する場合(nが1以上の場合)は、各基(式(S1)〜(S4)、式(T1)〜式(T3))中の水素原子の代わりに置換すればよい。
Ya, Yb and Yc each independently represent a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group or a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group. The definitions of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group and the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group are as described above.
In addition, at least one of Ya, Yb, and Yc represents a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group including a partial structure represented by Formula (1).
In addition, the definition of the condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing the partial structure represented by Formula (1) is as above-mentioned. In compound C, Yb and Yc are a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing a partial structure represented by formula (1). Preferred examples of the group represented by formula (S1) are described above. A group represented by the formula (S2), a group represented by the formula (S3), a group represented by the formula (S4), a group represented by the following formula (T1), and a formula (T2). And a group represented by the formula (T3). * Indicates the position of connection to Ya. In the following formulae, the definitions of R 51 and R 57 are as described above. In the formula (T3), ** represents a bonding position with R.
When R is substituted (when n is 1 or more), it may be substituted for a hydrogen atom in each group (formula (S1) to (S4), formula (T1) to formula (T3)). .
Yaの例としては、後述する式(P1)で表される基〜式(P6)で表される基が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、縮合多環芳香族炭化水素基が好ましい。 Examples of Ya include a group represented by the following formula (P1) to a group represented by the formula (P6). Among these, a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group is preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
式(P1)、式(P2)、式(P5)中のR51の定義は、上述の通りである。
式(P1)〜(P6)中の*は、YbおよびYcとの結合位置を示す。
なお、Rが置換する場合(nが1以上の場合)は、各基(式(P1)〜(P6中の水素原子の代わりに置換すればよい。
The definition of R 51 in formula (P1), formula (P2), and formula (P5) is as described above.
* In the formulas (P1) to (P6) represents a bonding position with Yb and Yc.
When R is substituted (when n is 1 or more), each group (formulas (P1) to (P6) may be substituted instead of a hydrogen atom).
Rは、それぞれ独立に、非芳香族基を表す。非芳香族基の定義は、上述の通りである。
nは、それぞれ独立に、0または1以上の整数を表す。nが複数(2以上)の場合、非芳香族基は同一であっても異なっていてもよい。nの値は特に制限されないが、本発明の効果がより優れることから、0〜15であることが好ましく、2〜10であることがより好ましい。
Each R independently represents a non-aromatic group. The definition of the non-aromatic group is as described above.
n independently represents an integer of 0 or 1 or more. When n is plural (two or more), the non-aromatic groups may be the same or different. Although the value of n is not particularly limited, it is preferably 0 to 15 and more preferably 2 to 10 because the effects of the present invention are more excellent.
化合物C中のYa、YbおよびYcの合計分子量の化合物Cの全分子量に対する割合は、50質量%以上であり、本発明の効果がより優れる点で、55質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、合成のしやすさや応答性能の点から、90質量%以下が好ましい。
上記割合が50質量%未満の場合応答性能の低下を招いてしまう。
The ratio of the total molecular weight of Ya, Yb, and Yc in compound C to the total molecular weight of compound C is 50% by mass or more, and 55% by mass or more is preferable and 60% by mass or more is preferable in that the effect of the present invention is more excellent. Is more preferable. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less from the viewpoint of ease of synthesis and response performance.
When the ratio is less than 50% by mass, the response performance is lowered.
(好適態様)
上記特定化合物の好適態様としては、本発明の効果がより優れる点で、式(R)で表される、分子量は800〜950である化合物Rが挙げられる。なお、後述するように化合物Rの全分子量に対する、Y1および2つのY2の合計分子量の割合が、50質量%以上である。nは、それぞれ独立に、0または1以上の整数を表す。nの値は特に制限されないが、本発明の効果がより優れることから、0〜15であることが好ましく、2〜10であることがより好ましい。
Rは、それぞれ独立に、非芳香族基を表す。非芳香族基の定義は、上述の通りである。
(Preferred embodiment)
As a suitable aspect of the said specific compound, the compound R whose molecular weight is 800-950 represented by Formula (R) is mentioned by the point which the effect of this invention is more excellent. As will be described later, the ratio of the total molecular weight of Y1 and two Y2 to the total molecular weight of Compound R is 50% by mass or more. n independently represents an integer of 0 or 1 or more. Although the value of n is not particularly limited, it is preferably 0 to 15 and more preferably 2 to 10 because the effects of the present invention are more excellent.
Each R independently represents a non-aromatic group. The definition of the non-aromatic group is as described above.
式(R)中、Y1は、式(K1)で表される基、式(K2)で表される基、式(K3)で表される基、および、式(K4)で表される基からなる群から選択されるいずれか一つを表す。 In formula (R), Y1 represents a group represented by formula (K1), a group represented by formula (K2), a group represented by formula (K3), and a group represented by formula (K4). Any one selected from the group consisting of
式(K1)および(K2)中、R101は、それぞれ独立に、C(R102)(R103)、酸素原子、硫黄原子、または、N(R104)を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、C(R102)(R103)が好ましい。
R102およびR103は、それぞれ独立に、水素原子または結合手を表す。R104は、結合手を表す。なお、R102〜R104のいずれかが結合手である場合、結合手はRで表される非芳香族基と結合する。つまり、R102〜R104で表される結合手の一方の末端にRが結合する。
*は、Y2との結合位置を示す。
In formulas (K1) and (K2), R 101 independently represents C (R 102 ) (R 103 ), an oxygen atom, a sulfur atom, or N (R 104 ). Among these, C (R 102 ) (R 103 ) is preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom or a bond. R 104 represents a bond. Note that when any of R 102 to R 104 is a bond, the bond is bonded to a non-aromatic group represented by R. That is, R is bonded to one end of the bond represented by R 102 to R 104 .
* Indicates a binding position with Y2.
式(R)中、Y2は、それぞれ独立に、式(L1)で表される基、式(L2)で表される基、および、式(L3)で表される基からなる群から選択されるいずれか一つを表す。2つのY2は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。 In formula (R), Y2 is each independently selected from the group consisting of a group represented by formula (L1), a group represented by formula (L2), and a group represented by formula (L3). Any one of them. Two Y2s may be the same or different, but are preferably the same.
式(L1)中、R61〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、または、結合手を表す。なお、R61〜R68のいずれかが結合手である場合、結合手はRで表される非芳香族基と結合する。つまり、R61〜R68で表される結合手の一方の末端にRが結合する。
なお、本発明の効果がより優れる点で、R61〜R68のうち少なくとも2つが結合手であり、その結合手にRで表される炭素数3〜5のアルキル基が結合することが好ましく、R63およびR66が結合手であり、その結合手にRで表される炭素数3〜5のアルキル基が結合することがさらに好ましい。
*は、Y1との結合位置を示す。
In formula (L1), R 61 to R 68 each independently represent a hydrogen atom or a bond. In addition, when any of R 61 to R 68 is a bond, the bond is bonded to a non-aromatic group represented by R. That is, R is bonded to one end of the bond represented by R 61 to R 68 .
In addition, it is preferable that at least two of R 61 to R 68 are bonds, and an alkyl group having 3 to 5 carbon atoms represented by R is bonded to the bonds in terms of more excellent effects of the present invention. R 63 and R 66 are bonds, and it is more preferable that an alkyl group having 3 to 5 carbon atoms represented by R is bonded to the bond.
* Indicates a binding position with Y1.
式(L2)中、R71〜R76は、それぞれ独立に、水素原子、または、結合手を表す。なお、R71〜R76のいずれかが結合手である場合、結合手はRで表される非芳香族基と結合する。つまり、R71〜R76で表される結合手の一方の末端にRが結合する。
なお、R71のいずれか1つとR72とは、直接、または、C(R102)(R103)、酸素原子、硫黄原子、若しくは、N(R104)で表される連結基を介して結合して環を形成してもよい。
R105は、単結合、または、C(R102)(R103)、酸素原子、硫黄原子、または、N(R104)を表す。なかでも、暗電流の点からR105は、単結合、または、C(R102)(R103)であることが好ましく、単結合であることがさらに好ましい。
R102〜R104の定義は、上述の通りである。
aは3または4を表し、bは2または3を表し、a+b=6である。複数存在するR71とR76はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
*は、Y1との結合位置を示す。
**は、aが3の場合にはR71が結合するベンゼン環に結合し、aが4の場合にはR76が結合するベンゼン環に結合する。より具体的には、aが3の場合には、式(L2)で表される基は以下の式(L2−1)で表される基に該当し、aが4の場合には式(2)で表される基は式(L2−2)で表される基に該当する。
In formula (L2), R 71 to R 76 each independently represent a hydrogen atom or a bond. In addition, when any of R 71 to R 76 is a bond, the bond is bonded to a non-aromatic group represented by R. That is, R is bonded to one end of the bond represented by R 71 to R 76 .
Note that either one R 72 of R 71, directly, or, C (R 102) (R 103), an oxygen atom, a sulfur atom, or via a linking group represented by N (R 104) They may combine to form a ring.
R 105 represents a single bond, or C (R 102 ) (R 103 ), an oxygen atom, a sulfur atom, or N (R 104 ). Among these, from the viewpoint of dark current, R 105 is preferably a single bond or C (R 102 ) (R 103 ), and more preferably a single bond.
Definition of R 102 to R 104 are as described above.
a represents 3 or 4, b represents 2 or 3, and a + b = 6. A plurality of R 71 and R 76 may be the same or different.
* Indicates a binding position with Y1.
** is bonded to the benzene ring to which R 71 is bonded when a is 3, and is bonded to the benzene ring to which R 76 is bonded when a is 4. More specifically, when a is 3, the group represented by the formula (L2) corresponds to the group represented by the following formula (L2-1), and when a is 4, The group represented by 2) corresponds to the group represented by the formula (L2-2).
なお、本発明の効果がより優れる点で、R72〜R76のうち少なくとも2つが結合手であり、その結合手にRで表される炭素数3〜5のアルキル基が結合することが好ましく、R74およびR76が結合手であり、その結合手にRで表される炭素数3〜5のアルキル基が結合することがさらに好ましい。 In addition, it is preferable that at least two of R 72 to R 76 are bonds, and an alkyl group having 3 to 5 carbon atoms represented by R is bonded to the bonds in terms of more excellent effects of the present invention. R 74 and R 76 are bonds, and it is more preferable that an alkyl group having 3 to 5 carbon atoms represented by R is bonded to the bond.
式(L3)中、R81〜R92は、それぞれ独立に、水素原子、または、結合手を表す。なお、R81〜R92のいずれかが結合手である場合、結合手はRで表される非芳香族基と結合する。つまり、R81〜R92で表される結合手の一方の末端にRが結合する。
R101は、それぞれ独立に、C(R102)(R103)、酸素原子、硫黄原子、または、N(R104)を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、C(R102)(R103)が好ましい。
R102〜R104の定義は、上述の通りである。
*は、Y1との結合位置を示す。
In formula (L3), R 81 to R 92 each independently represent a hydrogen atom or a bond. When any of R 81 to R 92 is a bond, the bond is bonded to a non-aromatic group represented by R. That is, R is bonded to one end of the bond represented by R 81 to R 92 .
R 101 independently represents C (R 102 ) (R 103 ), an oxygen atom, a sulfur atom, or N (R 104 ). Among these, C (R 102 ) (R 103 ) is preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
Definition of R 102 to R 104 are as described above.
* Indicates a binding position with Y1.
化合物Rにおいて、化合物Rの全分子量に対して、Y1および2つのY2の合計分子量の割合が、50質量%以上であり、本発明の効果がより優れる点で、55質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、合成のしやすさや応答性能の点から、90質量%以下が好ましい。
上記割合が50質量%未満の場合、応答性能の低下を招いてしまう。
In the compound R, the ratio of the total molecular weight of Y1 and two Y2 with respect to the total molecular weight of the compound R is 50% by mass or more, and 55% by mass or more is preferable in that the effect of the present invention is more excellent. The mass% or more is more preferable. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less from the viewpoint of ease of synthesis and response performance.
When the said ratio is less than 50 mass%, the fall of response performance will be caused.
電子ブロッキング膜中の特定化合物の含有量は、応答性能と耐熱性の観点から、電子ブロッキング膜を形成する全化合物質量に対して、30質量%以上100質量%以下が好ましく、50質量%以上100質量%以下がより好ましく、75質量%以上100質量%以下がさらに好ましく、100質量%が最も好ましい。
電子ブロッキング膜の総膜厚は、暗電流と応答性能の観点から5〜500nmが好ましく、30〜300nmがより好ましく、50〜200nmが特に好ましい。
The content of the specific compound in the electron blocking film is preferably 30% by mass or more and 100% by mass or less, and preferably 50% by mass or more and 100% by mass with respect to the total compound mass forming the electron blocking film from the viewpoint of response performance and heat resistance. % By mass or less is more preferable, 75% by mass or more and 100% by mass or less is more preferable, and 100% by mass is most preferable.
The total thickness of the electron blocking film is preferably 5 to 500 nm, more preferably 30 to 300 nm, and particularly preferably 50 to 200 nm from the viewpoint of dark current and response performance.
なお、電子ブロッキング膜は、複数層で構成してもよい。
電子ブロッキング膜として、無機材料を用いることもできる。一般的に、無機材料は有機材料よりも誘電率が大きいため、電子ブロッキング膜に用いた場合に、光電変換膜に電圧が多くかかるようになり、光電変換効率を高くすることができる。電子ブロッキング膜となりうる材料としては、酸化カルシウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化ストロンチウム銅、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀、酸化イリジウム等がある。
The electron blocking film may be composed of a plurality of layers.
An inorganic material can also be used as the electron blocking film. In general, since an inorganic material has a dielectric constant larger than that of an organic material, a large voltage is applied to the photoelectric conversion film when used as an electron blocking film, and the photoelectric conversion efficiency can be increased. Materials that can be used as electron blocking films include calcium oxide, chromium oxide, chromium copper oxide, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, gallium copper oxide, strontium copper oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, indium copper oxide, and oxide. Examples include indium silver and iridium oxide.
なお、特定化合物以外の他の電子供与性有機材料を、電子ブロッキング膜として挿入することもでき、さらに特定化合物と混合し電子ブロッキング膜として用いることもできる。 In addition, other electron donating organic materials other than the specific compound can be inserted as the electron blocking film, and further mixed with the specific compound and used as the electron blocking film.
なお、特定化合物を含有する電子ブロッキング膜はホール輸送膜としても機能する。
本発明の光電変換素子の好適な態様として、透明導電性膜と、光電変換膜と、電子ブロッキング膜と、導電性膜とをこの順に有する光電変換素子であって、上記電子ブロッキング膜が特定化合物を含有する態様が挙げられる。
The electron blocking film containing the specific compound also functions as a hole transport film.
A preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention is a photoelectric conversion element having a transparent conductive film, a photoelectric conversion film, an electron blocking film, and a conductive film in this order, wherein the electron blocking film is a specific compound. The aspect containing is mentioned.
本発明の化合物A〜Cは、公知の方法に従い、一部改変して実施することで製造することができる。
まず、以下に、化合物(A)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Compounds A to C of the present invention can be produced by carrying out a partial modification according to a known method.
First, specific examples of the compound (A) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
以下に、化合物(B)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Although the specific example of a compound (B) is shown below, this invention is not limited to these.
以下に、化合物(C)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the compound (C) are shown below, but the present invention is not limited to these.
〔光電変換膜〕
光電変換膜は上述した電子ブロッキング膜とともに、後述する透明導電性膜と導電性膜との間に配置された層である。
光電変換膜を構成する有機材料は、有機p型化合物および有機n型化合物の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。
[Photoelectric conversion film]
A photoelectric conversion film is a layer arrange | positioned between the transparent conductive film mentioned later and a conductive film with the electron blocking film mentioned above.
The organic material constituting the photoelectric conversion film preferably contains at least one of an organic p-type compound and an organic n-type compound.
<有機p型化合物>
有機p型化合物(p型有機半導体)は、ドナー性有機半導体であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは2つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができる。なお、これに限らず、上記したように、n型(アクセプター性)化合物として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい有機化合物であればドナー性有機半導体として用いてよい。
上記の中でも、好ましいのはトリアリールアミン化合物である。
<Organic p-type compound>
An organic p-type compound (p-type organic semiconductor) is a donor-type organic semiconductor, and is mainly represented by a hole-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily donating electrons. More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the donor organic compound as long as it is an electron-donating organic compound. For example, triarylamine compound, benzidine compound, pyrazoline compound, styrylamine compound, hydrazone compound, triphenylmethane compound, carbazole compound, polysilane compound, thiophene compound, phthalocyanine compound, cyanine compound, merocyanine compound, oxonol compound, polyamine compound, indole Compounds, pyrrole compounds, pyrazole compounds, polyarylene compounds, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), nitrogen-containing heterocyclic compounds The metal complex etc. which it has as can be used. Not limited to this, as described above, any organic compound having an ionization potential smaller than that of the organic compound used as the n-type (acceptor property) compound may be used as the donor organic semiconductor.
Among the above, a triarylamine compound is preferable.
また、有機p型化合物としては、下記一般式(W)で表される化合物が好ましい。 Moreover, as an organic p-type compound, the compound represented by the following general formula (W) is preferable.
式(W)中、Z1は、少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。Z1は置換基を有していてもよい。
L1、L2およびL3は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいメチン基を表す。
nは、0以上の整数を表す。
Ar11は、置換基を有してもよい、アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。
Ar11とL1は互いに結合して環を形成してもよい。Ar11とL1が互いに結合して形成される環は置換基を有してもよい。
Ar12およびAr13は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Ar11とAr12、Ar11とAr13、またはAr12とAr13は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
In formula (W), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. Z 1 may have a substituent.
L 1 , L 2 and L 3 each independently represents a methine group which may have a substituent.
n represents an integer of 0 or more.
Ar 11 represents an arylene group or heteroarylene group which may have a substituent.
Ar 11 and L 1 may be bonded to each other to form a ring. The ring formed by combining Ar 11 and L 1 may have a substituent.
Ar 12 and Ar 13 each independently represents an aryl group or a heteroaryl group which may have a substituent. Ar 11 and Ar 12 , Ar 11 and Ar 13 , or Ar 12 and Ar 13 may be bonded to each other to form a ring.
上記式(W)中、Z1は、少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。
このような環としては、通常メロシアニン色素で酸性核として用いられるものが好ましく、その具体例としては例えば以下のものが挙げられる。
In the above formula (W), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. .
As such a ring, what is normally used as an acidic nucleus with a merocyanine dye is preferable, and specific examples thereof include the following.
(a)1,3−ジカルボニル核:例えば、1,3−インダンジオン核、1,3−シクロヘキサンジオン、5,5−ジメチル−1,3−シクロヘキサンジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン等。
(b)ピラゾリノン核:例えば、1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、3−メチル−1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、1−(2−ベンゾチアゾリル)−3−メチル−2−ピラゾリン−5−オン等。
(c)イソオキサゾリノン核:例えば、3−フェニル−2−イソオキサゾリン−5−オン、3−メチル−2−イソオキサゾリン−5−オン等。
(d)オキシインドール核:例えば、1−アルキル−2,3−ジヒドロ−2−オキシインドール等。
(e)2,4,6−トリオキソヘキサヒドロピリミジン核:例えば、バルビツール酸または2−チオバルビツール酸およびその誘導体等。誘導体としては、例えば、1−メチル、1−エチル等の1−アルキル体、1,3−ジメチル、1,3−ジエチル、1,3−ジブチル等の1,3−ジアルキル体、1,3−ジフェニル、1,3−ジ(p−クロロフェニル)、1,3−ジ(p−エトキシカルボニルフェニル)等の1,3−ジアリール体、1−エチル−3−フェニル等の1−アルキル−1−アリール体、1,3−ジ(2―ピリジル)等の1,3-ジヘテロアリール体等が挙げられる。
(f)2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核:例えば、ローダニンおよびその誘導体等。誘導体としては、例えば、3−メチルローダニン、3−エチルローダニン、3−アリルローダニン等の3−アルキルローダニン、3−フェニルローダニン等の3−アリールローダニン、3−(2−ピリジル)ローダニン等の3-ヘテロアリールローダニン等が挙げられる。
(A) 1,3-dicarbonyl nucleus: For example, 1,3-indandione nucleus, 1,3-cyclohexanedione, 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione, 1,3-dioxane-4,6 -Dione etc.
(B) pyrazolinone nucleus: for example, 1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 1- (2-benzothiazolyl) -3-methyl-2- Pyrazolin-5-one and the like.
(C) Isoxazolinone nucleus: For example, 3-phenyl-2-isoxazolin-5-one, 3-methyl-2-isoxazolin-5-one and the like.
(D) Oxindole nucleus: For example, 1-alkyl-2,3-dihydro-2-oxindole and the like.
(E) 2,4,6-trioxohexahydropyrimidine nucleus: for example, barbituric acid or 2-thiobarbituric acid and its derivatives. Examples of the derivatives include 1-alkyl compounds such as 1-methyl and 1-ethyl, 1,3-dialkyl compounds such as 1,3-dimethyl, 1,3-diethyl and 1,3-dibutyl, 1,3-diaryls such as diphenyl, 1,3-di (p-chlorophenyl), 1,3-di (p-ethoxycarbonylphenyl), 1-alkyl-1-aryls such as 1-ethyl-3-phenyl And 1,3-diheteroaryls such as 1,3-di (2-pyridyl) and the like.
(F) 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus: for example, rhodanine and derivatives thereof. Examples of the derivatives include 3-alkylrhodanine such as 3-methylrhodanine, 3-ethylrhodanine and 3-allylrhodanine, 3-arylrhodanine such as 3-phenylrhodanine, and 3- (2-pyridyl). And 3-heteroaryl rhodanine such as rhodanine.
(g)2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン(2−チオ−2,4−(3H,5H)−オキサゾールジオン核:例えば、3−エチル−2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン等。
(h)チアナフテノン核:例えば、3(2H)−チアナフテノン−1,1−ジオキサイド等。
(i)2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核:例えば、3−エチル−2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン等。
(j)2,4−チアゾリジンジオン核:例えば、2,4−チアゾリジンジオン、3−エチル−2,4−チアゾリジンジオン、3−フェニル−2,4−チアゾリジンジオン等。
(k)チアゾリン−4−オン核:例えば、4−チアゾリノン、2−エチル−4−チアゾリノン等。
(l)2,4−イミダゾリジンジオン(ヒダントイン)核:例えば、2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(m)2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン(2−チオヒダントイン)核:例えば、2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(n)イミダゾリン−5−オン核:例えば、2−プロピルメルカプト−2−イミダゾリン−5−オン等。
(o)3,5−ピラゾリジンジオン核:例えば、1,2−ジフェニル−3,5−ピラゾリジンジオン、1,2−ジメチル−3,5−ピラゾリジンジオン等。
(p)ベンゾチオフェン−3(2H)−オン核:例えば、ベンゾチオフェン−3(2H)−オン、オキソベンゾチオフェン−3(2H)−オン、ジオキソベンゾチオフェンー3(2H)−オン等。
(q)インダノン核:例えば、1−インダノン、3−フェニル−1−インダノン、3−メチル−1−インダノン、3,3−ジフェニル−1−インダノン、3,3−ジメチル−1−インダノン等。
(r)ベンゾフラン−3−(2H)-オン核:例えば、ベンゾフラン−3−(2H)−オン等。
(s)2,2−ジヒドロフェナレン-1,3−ジオン核等。
(G) 2-thio-2,4-oxazolidinedione (2-thio-2,4- (3H, 5H) -oxazoledione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,4-oxazolidinedione and the like.
(H) Tianaphthenone nucleus: For example, 3 (2H) -thianaphthenone-1,1-dioxide and the like.
(I) 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus: For example, 3-ethyl-2-thio-2,5-thiazolidinedione and the like.
(J) 2,4-thiazolidinedione nucleus: For example, 2,4-thiazolidinedione, 3-ethyl-2,4-thiazolidinedione, 3-phenyl-2,4-thiazolidinedione and the like.
(K) Thiazolin-4-one nucleus: For example, 4-thiazolinone, 2-ethyl-4-thiazolinone and the like.
(L) 2,4-imidazolidinedione (hydantoin) nucleus: for example, 2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2,4-imidazolidinedione, etc.
(M) 2-thio-2,4-imidazolidinedione (2-thiohydantoin) nucleus: for example, 2-thio-2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2-thio-2,4-imidazolidine Zeon etc.
(N) Imidazolin-5-one nucleus: For example, 2-propylmercapto-2-imidazolin-5-one and the like.
(O) 3,5-pyrazolidinedione nucleus: for example, 1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidinedione, 1,2-dimethyl-3,5-pyrazolidinedione and the like.
(P) Benzothiophene-3 (2H) -one nucleus: for example, benzothiophene-3 (2H) -one, oxobenzothiophene-3 (2H) -one, dioxobenzothiophene-3 (2H) -one and the like.
(Q) Indanone nucleus: For example, 1-indanone, 3-phenyl-1-indanone, 3-methyl-1-indanone, 3,3-diphenyl-1-indanone, 3,3-dimethyl-1-indanone and the like.
(R) Benzofuran-3- (2H) -one nucleus: for example, benzofuran-3- (2H) -one and the like.
(S) 2,2-dihydrophenalene-1,3-dione nucleus and the like.
上記Z1は、応答性および感度がより優れる点から、下記式(Z1)で表される基であることが好ましい。 Z 1 is preferably a group represented by the following formula (Z1) from the viewpoint of more excellent responsiveness and sensitivity.
式(Z1)中、Z2は、少なくとも3つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。
式(Z1)中、*は、上記L1との結合位置を表す。
In formula (Z1), Z 2 represents a ring containing at least 3 carbon atoms, and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring.
In formula (Z1), * represents a bonding position with L 1 .
上記式(W)中、L1、L2およびL3は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいメチン基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。
nは、0以上の整数を表す。なかでも、0〜3であることが好ましく、0であることがより好ましい。
In the above formula (W), L 1 , L 2 and L 3 each independently represent a methine group which may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later.
n represents an integer of 0 or more. Especially, it is preferable that it is 0-3, and it is more preferable that it is 0.
上記式(W)中、Ar11は、置換基を有してもよい、アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。
Ar11は、置換基を有してもよいアリーレン基であることが好ましい。
In the above formula (W), Ar 11 represents an arylene group or heteroarylene group which may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later.
Ar 11 is preferably an arylene group which may have a substituent.
Ar11がアリーレン基である場合、炭素数6〜30のアリーレン基であることが好ましく、炭素数6〜20のアリーレン基であることがより好ましい。アリーレン基を構成する環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環(2個のフェニル基は任意の連結様式で連結してもよい)、ターフェニル環(3個のベンゼン環は任意の連結様式で連結してもよい)などが挙げられる。 When Ar 11 is an arylene group, it is preferably an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an arylene group having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples of the ring constituting the arylene group include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a fluorene ring, a triphenylene ring, a naphthacene ring, and a biphenyl ring. And a terphenyl ring (the three benzene rings may be connected in any connection manner).
Ar11がヘテロアリーレン基である場合、5員、6員もしくは7員の環またはその縮合環からなるヘテロアリーレン基であることが好ましい。ヘテロアリーレン基に含まれるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子など挙げられる。ヘテロアリーレン基を構成する環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環、トリアジン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、インドリン環、イソインドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、キサンテン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、フェノキサジン環、チアントレン環、インドリジン環、キノリジン環、キヌクリジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環などが挙げられる。 When Ar 11 is a heteroarylene group, it is preferably a heteroarylene group consisting of a 5-membered, 6-membered or 7-membered ring or a condensed ring thereof. Examples of the hetero atom contained in the heteroarylene group include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the ring constituting the heteroarylene group include a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a pyrroline ring, a pyrrolidine ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an imidazole ring, an imidazoline ring, and an imidazolidine. Ring, pyrazole ring, pyrazoline ring, pyrazolidine ring, triazole ring, furazane ring, tetrazole ring, pyran ring, thiine ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, Piperazine ring, triazine ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, indole ring, indoline ring, isoindole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, indazole ring, benzimidazole ring, quinoline ring, i Quinoline ring, cinnoline ring, phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, carbazole ring, xanthene ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, phenazine ring, phenoxazine ring, thianthrene ring, India Examples include lysine ring, quinolidine ring, quinuclidine ring, naphthyridine ring, purine ring, and pteridine ring.
Ar11とL1は互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。Ar11とL1が互いに結合して形成される環は置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。 Ar 11 and L 1 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later. The ring formed by combining Ar 11 and L 1 may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later.
上記式(W)中、Ar12およびAr13は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい、アリール基またはヘテロアリール基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。 In the formula (W), Ar 12 and Ar 13 each independently represents an aryl group or a heteroaryl group which may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later.
Ar12またはAr13がアリール基である場合、炭素数6〜30のアリール基であることが好ましく、炭素数6〜20のアリール基であることがより好ましい。アリール基を構成する環の具体例は、上述したAr11がアリーレン基である場合と同じである。 When Ar 12 or Ar 13 is an aryl group, it is preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples of the ring constituting the aryl group are the same as the case where Ar 11 described above is an arylene group.
Ar12またはAr13がヘテロアリーレン基である場合、5員、6員もしくは7員の環またはその縮合環からなるヘテロアリーレン基が好ましい。ヘテロアリーレン基に含まれるヘテロ原子の具体例は、上述したAr11がヘテロアリール基である場合と同じである。ヘテロアリーレン基を構成する環の具体例は、上述したAr11がヘテロアリール基である場合と同じである。 When Ar 12 or Ar 13 is a heteroarylene group, a heteroarylene group consisting of a 5-membered, 6-membered or 7-membered ring or a condensed ring thereof is preferred. Specific examples of the hetero atom contained in the heteroarylene group are the same as those in the case where Ar 11 described above is a heteroaryl group. Specific examples of the ring constituting the heteroarylene group are the same as the case where Ar 11 described above is a heteroaryl group.
Ar11とAr12、Ar11とAr13、またはAr12とAr13は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。 Ar 11 and Ar 12 , Ar 11 and Ar 13 , or Ar 12 and Ar 13 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later.
上記式(W)で表される化合物の好適な態様としては、例えば、下記式(W1)で表される化合物が挙げられる。 As a suitable aspect of the compound represented by the said Formula (W), the compound represented by a following formula (W1) is mentioned, for example.
上記式(W1)中、Z1の定義、具体例および好適な態様は、上述した式(W)と同じである。 In the above formula (W1), the definition, specific examples and preferred embodiments of Z 1 are the same as those in the above formula (W).
上記式(W1)中、R41〜R47は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。R42とR43、R43とR44、R45とR46、R41とR46は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。 In the formula (W1), R 41 ~R 47 independently represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later. R 42 and R 43 , R 43 and R 44 , R 45 and R 46 , and R 41 and R 46 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later.
上記式(W1)中、mは、0または1を表す。なかでも、1であることが好ましい。 In the above formula (W1), m represents 0 or 1. Among these, 1 is preferable.
上記式(W1)中、Ar12およびAr13の定義、具体例および好適な態様は、上述した式(W)と同じである。
Ar12およびAr13のうち少なくとも一方は、単結合または2価の基であるXaを介して、R41〜R46のいずれかと結合して環を形成する。
ここで、上記Xaは、酸素原子(−O−)、硫黄原子(−S−)、アルキレン基、シリレン基(−SiRaRb−:RaおよびRbは、それぞれ独立に、水素原子または置換基(例えば、後述する置換基W)を表す)、−NRa−(Raは、水素原子または置換基(例えば、後述する置換基W)を表す)、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、または、これらを組み合わせた基を表す。上記Xaは、置換基を有してもよい。
In the above formula (W1), the definitions, specific examples and preferred embodiments of Ar 12 and Ar 13 are the same as those in the above formula (W).
At least one of Ar 12 and Ar 13 is bonded to any one of R 41 to R 46 via Xa which is a single bond or a divalent group to form a ring.
Here, Xa is an oxygen atom (—O—), a sulfur atom (—S—), an alkylene group, a silylene group (—SiR a R b —: R a and R b are each independently a hydrogen atom or A substituent (for example, a substituent W described later), —NR a — (R a represents a hydrogen atom or a substituent (for example, a substituent W described later)), an alkenylene group, a cycloalkylene group, a cyclo It represents an alkenylene group, an arylene group, a heteroarylene group, or a group obtained by combining these. Xa may have a substituent.
上記化合物(W)で表される化合物の最好適態様としては、例えば、下記式(W2)で表される化合物が挙げられる。 As a most suitable aspect of the compound represented by the said compound (W), the compound represented by a following formula (W2) is mentioned, for example.
上記式(W2)中、Rz1〜Rz4は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。Rz1とRz2、Rz2とRz3、Rz3とRz4は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。 In the above formula (W2), Rz 1 to Rz 4 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later. Rz 1 and Rz 2 , Rz 2 and Rz 3 , Rz 3 and Rz 4 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later.
上記式(W2)中、R41、R42、R43、R45およびR46は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。R42とR43、R45とR46、R41とR46は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。 In the formula (W2), R 41 , R 42 , R 43 , R 45 and R 46 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later. R 42 and R 43 , R 45 and R 46 , R 41 and R 46 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later.
上記式(W2)中、R1aおよびR1bは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。なかでも、アルキル基(特に、炭素数1〜20)であることが好ましく、炭素数1〜3のアルキル基であることがより好ましい。R1aとR1bは、互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。 In the formula (W2), R 1a and R 1b each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later. Especially, it is preferable that it is an alkyl group (especially C1-C20), and it is more preferable that it is a C1-C3 alkyl group. R 1a and R 1b may combine with each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later.
上記式(W2)中、R51〜R54は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。R51とR52、R52とR53、R53とR54は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。 In the formula (W2), R 51 ~R 54 independently represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later. R 51 and R 52 , R 52 and R 53 , R 53 and R 54 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later.
上記式(W2)中、R55〜R59は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。R55とR56、R56とR57、R57とR58、R58とR59は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。 In the formula (W2), R 55 ~R 59 independently represents a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later. R 55 and R 56 , R 56 and R 57 , R 57 and R 58 , and R 58 and R 59 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later.
(置換基W)
本明細書における置換基Wについて記載する。
置換基Wとしては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、複素環基(ヘテロ環基といってもよい)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルまたはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルまたはアリールスルフィニル基、アルキルまたはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールまたはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(−B(OH)2)、ホスファト基(−OPO(OH)2)、スルファト基(−OSO3H)、その他の公知の置換基などが挙げられる。
なお、置換基の詳細については、特開2007-234651号公報の段落[0023]に記載される。
(Substituent W)
It describes about the substituent W in this specification.
Examples of the substituent W include a halogen atom, an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group), an alkenyl group (including a cycloalkenyl group and a bicycloalkenyl group), an alkynyl group, an aryl group, Heterocyclic group (may be referred to as heterocyclic group), cyano group, hydroxy group, nitro group, carboxy group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyl Oxy group, aryloxycarbonyloxy group, amino group (including anilino group), ammonio group, acylamino group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl or arylsulfo Ruamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkyl or arylsulfinyl group, alkyl or arylsulfonyl group, acyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, Aryl or heterocyclic azo group, imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, silyl group, hydrazino group, ureido group, boronic acid group (-B (OH) 2 ), A phosphato group (—OPO (OH) 2 ), a sulfato group (—OSO 3 H), and other known substituents.
Details of the substituent are described in paragraph [0023] of JP-A-2007-234651.
(環R)
本明細書における環Rについて記載する。
環Rとしては、例えば、芳香族炭化水素環、芳香族複素環、非芳香族炭化水素環、非芳香族複素環、またはこれらが組み合わされて形成された多環縮合環などが挙げられる。より具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、ピロリジン環、ピペリジン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環、テトラヒドロチオフェン環、テトラヒドロチオピラン環などが挙げられる。
環Rは上記置換基Wを有してもよい。
(Ring R)
It describes about the ring R in this specification.
Examples of the ring R include an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle, a non-aromatic hydrocarbon ring, a non-aromatic heterocycle, or a polycyclic fused ring formed by combining these. More specifically, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring , Pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole Ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroline ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, phenazine ring, cyclopentane ring, cyclohexane ring, pyro Jin ring, piperidine ring, a tetrahydrofuran ring, tetrahydropyran ring, a tetrahydrothiophene ring, a tetrahydrothiopyran ring.
The ring R may have the substituent W.
一般式(W)で表される化合物は、公知の方法に従い、一部改変して実施することで製造することができる。一般式(W)で表される化合物の具体例としては特開2012−77064号公報、特開2013−214730号公報に記載の化合物や以下に記載の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。ここで、下記具体例中のMeはメチルを表し、TMSはトリメチルシリルを表す。 The compound represented by the general formula (W) can be produced by carrying out a partial modification according to a known method. Specific examples of the compound represented by the general formula (W) include the compounds described in JP2012-77064A and JP2013-214730A, and the compounds described below. It is not limited. Here, Me in the following specific examples represents methyl, and TMS represents trimethylsilyl.
<有機n型化合物>
有機n型化合物(n型有機半導体)は、アクセプター性半導体であり、主に電子輸送性化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある化合物をいう。更に詳しくは、2つの化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の化合物をいう。したがって、アクセプター性半導体は、電子受容性のある化合物であればいずれの化合物も使用可能である。好ましくは、フラーレンおよびその誘導体からなる群より選択されるフラーレン類、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有するヘテロ環化合物(例えば、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等)、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。
<Organic n-type compound>
An organic n-type compound (n-type organic semiconductor) is an acceptor semiconductor, and is mainly represented by an electron-transporting compound and refers to a compound that easily accepts electrons. More specifically, it refers to a compound having a higher electron affinity when two compounds are used in contact with each other. Therefore, as the acceptor semiconductor, any compound can be used as long as it is an electron-accepting compound. Preferably, fullerenes selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), nitrogen atoms, oxygen Heterocyclic compounds containing atoms and sulfur atoms (for example, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, quinazoline, phthalazine, cinnoline, isoquinoline, pteridine, acridine, phenazine, phenanthroline, tetrazole, pyrazole, imidazole, thiazole , Oxazole, indazole, benzimidazole, benzotriazole, benzoxazole, benzothiazole, carbazole, purine, triazo Pyridazine, triazolopyrimidine, tetrazaindene, oxadiazole, imidazopyridine, pyralidine, pyrrolopyridine, thiadiazolopyridine, dibenzazepine, tribenzazepine, etc.), polyarylene compounds, fluorene compounds, cyclopentadiene compounds, silyl compounds, Examples thereof include a metal complex having a nitrogen heterocyclic compound as a ligand.
上記有機n型化合物としては、フラーレンおよびその誘導体からなる群より選択されるフラーレン類が好ましい。フラーレンとは、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC80、フラーレンC82、フラーレンC84、フラーレンC90、フラーレンC96、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレンを表し、フラーレン誘導体とはこれらに置換基が付加された化合物のことを表す。置換基としては、アルキル基、アリール基、または複素環基が好ましい。フラーレン誘導体としては、特開2007−123707号公報に記載の化合物が好ましい。 As said organic n-type compound, fullerene selected from the group which consists of fullerene and its derivative (s) is preferable. The fullerene, fullerene C 60, fullerene C 70, fullerene C 76, fullerene C 78, fullerene C 80, fullerene C 82, fullerene C 84, fullerene C 90, fullerene C 96, fullerene C 240, fullerene C 540, mixed Fullerene is represented, and the fullerene derivative represents a compound having a substituent added thereto. As the substituent, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group is preferable. As a fullerene derivative, the compound as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-123707 is preferable.
光電変換膜は、上述したp型化合物(好ましくは、上記一般式(W)で表される化合物)とフラーレン類とが混合された状態で形成されるバルクヘテロ構造をなしていることが好ましい。バルクヘテロ構造は光電変換膜内で、p型化合物とn型化合物が混合、分散している膜であり、湿式法、乾式法のいずれでも形成できるが、共蒸着法で形成するものが好ましい。へテロ接合構造を含有させることにより、光電変換膜のキャリア拡散長が短いという欠点を補い、光電変換膜の光電変換効率を向上させることができる。なお、バルクへテロ接合構造については、特開2005−303266号公報の[0013]〜[0014]等において詳細に説明されている。 The photoelectric conversion film preferably has a bulk heterostructure formed by mixing the above-described p-type compound (preferably a compound represented by the general formula (W)) and fullerenes. The bulk heterostructure is a film in which a p-type compound and an n-type compound are mixed and dispersed in a photoelectric conversion film, and can be formed by either a wet method or a dry method, but is preferably formed by a co-evaporation method. By including the heterojunction structure, it is possible to make up for the disadvantage that the carrier diffusion length of the photoelectric conversion film is short and to improve the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion film. The bulk heterojunction structure is described in detail in JP-A-2005-303266, [0013] to [0014].
p型化合物とフラーレン類の合計の含有量に対するフラーレン類の含有量(=フラーレン類の単層換算での膜厚/(p型化合物の単層換算での膜厚+フラーレン類の単層換算での膜厚))が、50体積%以上であることが好ましく、55体積%以上であることがより好ましく、65体積%以上であることがさらに好ましい。上限は特に制限されないが、95体積%以下であることが好ましく、90体積%以下であることがより好ましい。 Content of fullerenes relative to the total content of p-type compounds and fullerenes (= film thickness in terms of single layer of fullerenes / (film thickness in terms of single layer of p-type compounds + single layer conversion of fullerenes) Is preferably 50% by volume or more, more preferably 55% by volume or more, and still more preferably 65% by volume or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 95% by volume or less, and more preferably 90% by volume or less.
<成膜方法>
光電変換膜は、乾式成膜法または湿式成膜法により成膜することができる。乾式成膜法の具体例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法,MBE法等の物理気相成長法、または、プラズマ重合等のCVD法が挙げられる。湿式成膜法としては、インクジェット法、スプレー法、ノズルプリント法、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、グラビアコート法等が使用可能であるが、高精度パターニングの観点からはインクジェット法が好ましい。好ましくは乾式成膜法であり、真空蒸着法がより好ましい。真空蒸着法により成膜する場合、真空度、蒸着温度等の製造条件は常法に従って設定することができる。
<Film formation method>
The photoelectric conversion film can be formed by a dry film formation method or a wet film formation method. Specific examples of the dry film forming method include a physical vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and an MBE method, or a CVD method such as plasma polymerization. As the wet film forming method, an inkjet method, a spray method, a nozzle printing method, a spin coating method, a dip coating method, a casting method, a die coating method, a roll coating method, a bar coating method, a gravure coating method, etc. can be used. From the viewpoint of high-precision patterning, the inkjet method is preferable. A dry film forming method is preferable, and a vacuum evaporation method is more preferable. When forming a film by a vacuum evaporation method, manufacturing conditions such as the degree of vacuum and the evaporation temperature can be set according to a conventional method.
光電変換膜の厚みは特に制限されないが、10nm以上1000nm以下が好ましく、50nm以上800nm以下がより好ましく、100nm以上500nm以下が特に好ましい。 The thickness of the photoelectric conversion film is not particularly limited, but is preferably 10 nm to 1000 nm, more preferably 50 nm to 800 nm, and particularly preferably 100 nm to 500 nm.
[電極]
電極(上部電極(透明導電性膜)15と下部電極(導電性膜)11)は、導電性材料から構成される。導電性材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物などを用いることができる。
上部電極15から光が入射されるため、上部電極15は検知したい光に対し十分透明であることが好ましい。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属薄膜、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、およびこれらとITOとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、高導電性、透明性等の点から、透明導電性金属酸化物である。
[electrode]
The electrodes (upper electrode (transparent conductive film) 15 and lower electrode (conductive film) 11) are made of a conductive material. As the conductive material, a metal, an alloy, a metal oxide, an electrically conductive compound, or a mixture thereof can be used.
Since light is incident from the upper electrode 15, it is preferable that the upper electrode 15 is sufficiently transparent to the light to be detected. Specifically, conductive metal oxides such as tin oxide (ATO, FTO) doped with antimony or fluorine, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), Metal thin films such as gold, silver, chromium, nickel, etc., and mixtures or laminates of these metals and conductive metal oxides, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, organics such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole Examples thereof include conductive materials and laminates of these with ITO. Among these, a transparent conductive metal oxide is preferable from the viewpoint of high conductivity and transparency.
通常、導電性膜をある範囲より薄くすると、急激な抵抗値の増加をもたらすが、本実施形態に係る光電変換素子を組み込んだ固体撮像素子では、シート抵抗は、好ましくは100〜10000Ω/□でよく、薄膜化できる膜厚の範囲の自由度は大きい。また、上部電極(透明導電性膜)15は厚みが薄いほど吸収する光の量は少なくなり、一般に光透過率が増す。光透過率の増加は、光電変換膜12での光吸収を増大させ、光電変換能を増大させるため、非常に好ましい。薄膜化に伴う、リーク電流の抑制、薄膜の抵抗値の増大、透過率の増加を考慮すると、上部電極15の膜厚は、5〜100nmであることが好ましく、更に好ましくは5〜20nmであることが望ましい。 Usually, when the conductive film is made thinner than a certain range, a rapid increase in resistance value is caused. However, in the solid-state imaging device incorporating the photoelectric conversion element according to the present embodiment, the sheet resistance is preferably 100 to 10,000 Ω / □. Well, there is a large degree of freedom in the range of film thickness that can be made thin. Further, as the thickness of the upper electrode (transparent conductive film) 15 decreases, the amount of light absorbed decreases, and the light transmittance generally increases. An increase in light transmittance is very preferable because it increases the light absorption in the photoelectric conversion film 12 and increases the photoelectric conversion ability. Considering the suppression of leakage current, the increase in the resistance value of the thin film, and the increase in transmittance due to the thinning, the thickness of the upper electrode 15 is preferably 5 to 100 nm, more preferably 5 to 20 nm. It is desirable.
下部電極11は、用途に応じて、透明性を持たせる場合と、逆に透明を持たせず光を反射させるような材料を用いる場合等がある。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル、チタン、タングステン、アルミ等の金属およびこれらの金属の酸化物や窒化物などの導電性化合物(一例として窒化チタン(TiN)を挙げる)、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、およびこれらとITOまたは窒化チタンとの積層物などが挙げられる。 Depending on the application, the lower electrode 11 may have transparency, or conversely, may use a material that does not have transparency and reflects light. Specifically, conductive metal oxides such as tin oxide doped with antimony or fluorine (ATO, FTO), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), Metals such as gold, silver, chromium, nickel, titanium, tungsten, and aluminum, and conductive compounds such as oxides and nitrides of these metals (for example, titanium nitride (TiN)), and these metals and conductivity Examples include mixtures or laminates with metal oxides, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, organic conductive materials such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole, and laminates of these with ITO or titanium nitride. .
電極を形成する方法は特に限定されず、電極材料に応じて適宜選択することができる。具体的には、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等により形成することができる。
電極の材料がITOの場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法(ゾル−ゲル法など)、酸化インジウムスズの分散物の塗布などの方法で形成することができる。更に、ITOを用いて作製された膜に、UV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。電極の材料がTiNの場合、反応性スパッタリング法をはじめとする各種の方法が用いられ、更にUV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。
The method for forming the electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the electrode material. Specifically, it can be formed by a wet method such as a printing method or a coating method, a physical method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a chemical method such as CVD or plasma CVD method.
When the material of the electrode is ITO, it can be formed by a method such as an electron beam method, a sputtering method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical reaction method (such as a sol-gel method), or a dispersion of indium tin oxide. Furthermore, UV-ozone treatment, plasma treatment, or the like can be performed on a film formed using ITO. When the electrode material is TiN, various methods including a reactive sputtering method can be used, and further UV-ozone treatment, plasma treatment, and the like can be performed.
〔正孔ブロッキング膜〕
本発明の光電変換素子は、正孔ブロッキング(ホールブロッキング)膜を有してもよい。
正孔ブロッキング膜には、電子受容性有機材料を用いることができる。
電子受容性材料としては、1,3−ビス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)フェニレン(OXD−7)等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、バソクプロイン、バソフェナントロリン、およびこれらの誘導体、トリアゾール化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、ビス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール化合物などを用いることができる。また、電子受容性有機材料でなくとも、十分な電子輸送性を有する材料ならば使用することは可能である。ポルフィリン系化合物や、DCM(4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(4−(ジメチルアミノスチリル))−4Hピラン)等のスチリル系化合物、4Hピラン系化合物を用いることができる。具体的には特開2008−72090号公報の[0073]〜[0078]に記載の化合物が好ましい。
[Hole blocking film]
The photoelectric conversion element of the present invention may have a hole blocking (hole blocking) film.
An electron-accepting organic material can be used for the hole blocking film.
Examples of electron accepting materials include 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7) and other oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane derivatives, and diphenylquinone derivatives. , Bathocuproine, bathophenanthroline, and derivatives thereof, triazole compounds, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complexes, bis (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complexes, distyrylarylene derivatives, silole compounds, etc. Can do. Moreover, even if it is not an electron-accepting organic material, it can be used if it is a material which has sufficient electron transport property. A porphyrin compound, a styryl compound such as DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (4- (dimethylaminostyryl))-4H pyran), or a 4H pyran compound can be used. Specifically, compounds described in JP-A-2008-72090, [0073] to [0078] are preferable.
正孔ブロッキング膜の厚みは、それぞれ、10〜200nmが好ましく、更に好ましくは30〜150nm、特に好ましくは50〜100nmである。この厚みが薄すぎると、暗電流抑制効果が低下してしまい、厚すぎると光電変換効率が低下してしまうためである。
正孔ブロッキング膜の製造方法は上述した電子ブロッキング膜と同様である。
The thickness of each hole blocking film is preferably 10 to 200 nm, more preferably 30 to 150 nm, and particularly preferably 50 to 100 nm. This is because if the thickness is too thin, the dark current suppressing effect is lowered, and if it is too thick, the photoelectric conversion efficiency is lowered.
The manufacturing method of the hole blocking film is the same as the electron blocking film described above.
[基板]
光電変換素子は、さらに基板を含んでいてもよい。使用される基板の種類は特に制限されず、半導体基板、ガラス基板、またはプラスチック基板を用いることができる。
なお、基板の位置は特に制限されないが、通常、基板上に導電性膜、光電変換膜、および透明導電性膜をこの順で積層する。
[substrate]
The photoelectric conversion element may further include a substrate. The type of the substrate used is not particularly limited, and a semiconductor substrate, a glass substrate, or a plastic substrate can be used.
The position of the substrate is not particularly limited, but usually a conductive film, a photoelectric conversion film, and a transparent conductive film are laminated on the substrate in this order.
[封止層]
光電変換素子は、さらに封止層を含んでいてもよい。光電変換材料は水分子などの劣化因子の存在で顕著にその性能が劣化してしまうことがあり、水分子を浸透させない緻密な金属酸化物・金属窒化物・金属窒化酸化物などセラミクスやダイヤモンド状炭素(DLC)などの封止層で光電変換膜全体を被覆して封止することが上記劣化を防止することができる。
なお、封止層としては、特開2011−082508号公報の段落[0210]〜[0215]に記載に従って、材料の選択および製造を行ってもよい。
[Sealing layer]
The photoelectric conversion element may further include a sealing layer. The performance of photoelectric conversion materials may deteriorate significantly due to the presence of degradation factors such as water molecules. Ceramics such as dense metal oxides, metal nitrides, and metal nitride oxides that do not penetrate water molecules and diamond-like materials Covering and sealing the entire photoelectric conversion film with a sealing layer such as carbon (DLC) can prevent the deterioration.
In addition, as a sealing layer, you may select and manufacture a material according to description of Paragraph [0210]-[0215] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-082508.
[光センサ]
光電変換素子の用途として、例えば、光電池と光センサが挙げられるが、本発明の光電変換素子は光センサとして用いることが好ましい。光センサとしては、上記光電変換素子単独で用いたものでもよいし、上記光電変換素子を直線状に配したラインセンサや、平面上に配した2次元センサの形態とするものが好ましい。本発明の光電変換素子は、ラインセンサでは、スキャナー等の様に光学系および駆動部を用いて光画像情報を電気信号に変換し、2次元センサでは、撮像モジュールのように光画像情報を光学系でセンサ上に結像させ電気信号に変換することで撮像素子として機能する。
光電池は発電装置であるため、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が重要な性能となるが、暗所での電流である暗電流は機能上問題にならない。更にカラーフィルタ設置等の後段の加熱工程が必要ない。光センサは明暗信号を高い精度で電気信号に変換することが重要な性能となるため、光量を電流に変換する効率も重要な性能であるが、暗所で信号を出力するとノイズとなるため、低い暗電流が要求される。
[Optical sensor]
Examples of the use of the photoelectric conversion element include a photovoltaic cell and an optical sensor, but the photoelectric conversion element of the present invention is preferably used as an optical sensor. As an optical sensor, the photoelectric conversion element used alone may be used, or a line sensor in which the photoelectric conversion elements are linearly arranged or a two-dimensional sensor arranged on a plane is preferable. The photoelectric conversion element of the present invention converts optical image information into an electrical signal using an optical system and a drive unit like a scanner in a line sensor, and optically converts optical image information like an imaging module in a two-dimensional sensor. The system functions as an image sensor by forming an image on a sensor and converting it into an electrical signal.
Since the photovoltaic cell is a power generation device, the efficiency of converting light energy into electrical energy is an important performance, but dark current, which is a current in a dark place, is not a functional problem. Further, a subsequent heating step such as installation of a color filter is not necessary. Since it is important to convert light and dark signals into electrical signals with high accuracy, the efficiency of converting light intensity into current is also important for optical sensors. Low dark current is required.
[撮像素子]
次に、光電変換素子10aを備えた撮像素子の構成例を説明する。
なお、以下に説明する構成例において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号または相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
撮像素子とは画像の光情報を電気信号に変換する素子であり、複数の光電変換素子が同一平面状でマトリクス上に配置されており、各々の光電変換素子(画素)において光信号を電気信号に変換し、その電気信号を画素ごとに逐次撮像素子外に出力できるものをいう。そのために、画素ひとつあたり、一つの光電変換素子、一つ以上のトランジスタから構成される。
図2は、本発明の一実施形態を説明するための撮像素子の概略構成を示す断面模式図である。この撮像素子は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡、携帯電話機等の撮像モジュール等に搭載して用いられる。
この撮像素子は、図1に示したような構成の複数の光電変換素子と、各光電変換素子の光電変換膜で発生した電荷に応じた信号を読み出す読み出し回路が形成された回路基板とを有し、該回路基板上方の同一面上に、複数の光電変換素子が1次元状または二次元状に配列された構成となっている。
[Image sensor]
Next, a configuration example of an image sensor including the photoelectric conversion element 10a will be described.
In the configuration examples described below, members having the same configuration / action as those already described are denoted by the same or corresponding reference numerals in the drawings, and the description is simplified or omitted.
An image sensor is an element that converts optical information of an image into an electric signal. A plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a matrix in the same plane, and an optical signal is converted into an electric signal in each photoelectric conversion element (pixel). That can be output to the outside of the imaging device for each pixel sequentially. Therefore, each pixel is composed of one photoelectric conversion element and one or more transistors.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an image sensor for explaining an embodiment of the present invention. This imaging device is used by being mounted on an imaging device such as a digital camera or a digital video camera, an imaging module such as an electronic endoscope or a mobile phone, or the like.
This imaging element has a plurality of photoelectric conversion elements having the configuration shown in FIG. 1 and a circuit board on which a readout circuit for reading a signal corresponding to the charge generated in the photoelectric conversion film of each photoelectric conversion element is formed. A plurality of photoelectric conversion elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the same surface above the circuit board.
図2に示す撮像素子100は、基板101と、絶縁層102と、接続電極103と、画素電極(下部電極)104と、接続部105と、接続部106と、上記光電変換膜と上記電子ブロッキング膜とからなる光電変換層107と、対向電極(上部電極)108と、緩衝層109と、封止層110と、カラーフィルタ(CF)111と、隔壁112と、遮光層113と、保護層114と、対向電極電圧供給部115と、読み出し回路116とを備える。 2 includes a substrate 101, an insulating layer 102, a connection electrode 103, a pixel electrode (lower electrode) 104, a connection portion 105, a connection portion 106, the photoelectric conversion film, and the electron blocking. A photoelectric conversion layer 107 made of a film, a counter electrode (upper electrode) 108, a buffer layer 109, a sealing layer 110, a color filter (CF) 111, a partition 112, a light shielding layer 113, and a protective layer 114 A counter electrode voltage supply unit 115 and a readout circuit 116.
画素電極104は、図1に示した光電変換素子10aの下部電極11と同じ機能を有する。対向電極108は、図1に示した光電変換素子10aの上部電極15と同じ機能を有する。光電変換層107は、図1に示した光電変換素子10aの下部電極11および上部電極15間に設けられる層と同じ構成である。 The pixel electrode 104 has the same function as the lower electrode 11 of the photoelectric conversion element 10a shown in FIG. The counter electrode 108 has the same function as the upper electrode 15 of the photoelectric conversion element 10a shown in FIG. The photoelectric conversion layer 107 has the same configuration as the layer provided between the lower electrode 11 and the upper electrode 15 of the photoelectric conversion element 10a illustrated in FIG.
基板101は、ガラス基板またはSi等の半導体基板である。基板101上には絶縁層102が形成されている。絶縁層102の表面には複数の画素電極104と複数の接続電極103が形成されている。 The substrate 101 is a glass substrate or a semiconductor substrate such as Si. An insulating layer 102 is formed on the substrate 101. A plurality of pixel electrodes 104 and a plurality of connection electrodes 103 are formed on the surface of the insulating layer 102.
光電変換層107は、複数の画素電極104の上にこれらを覆って設けられた全ての光電変換素子で共通の層である。 The photoelectric conversion layer 107 is a layer common to all the photoelectric conversion elements provided on the plurality of pixel electrodes 104 so as to cover them.
対向電極108は、光電変換層107上に設けられた、全ての光電変換素子で共通の1つの電極である。対向電極108は、光電変換層107よりも外側に配置された接続電極103の上にまで形成されており、接続電極103と電気的に接続されている。 The counter electrode 108 is one electrode provided on the photoelectric conversion layer 107 and common to all the photoelectric conversion elements. The counter electrode 108 is formed up to the connection electrode 103 arranged outside the photoelectric conversion layer 107 and is electrically connected to the connection electrode 103.
接続部106は、絶縁層102に埋設されており、接続電極103と対向電極電圧供給部115とを電気的に接続するためのプラグ等である。対向電極電圧供給部115は、基板101に形成され、接続部106および接続電極103を介して対向電極108に所定の電圧を印加する。対向電極108に印加すべき電圧が撮像素子の電源電圧よりも高い場合は、チャージポンプ等の昇圧回路によって電源電圧を昇圧して上記所定の電圧を供給する。 The connection part 106 is embedded in the insulating layer 102 and is a plug or the like for electrically connecting the connection electrode 103 and the counter electrode voltage supply part 115. The counter electrode voltage supply unit 115 is formed on the substrate 101 and applies a predetermined voltage to the counter electrode 108 via the connection unit 106 and the connection electrode 103. When the voltage to be applied to the counter electrode 108 is higher than the power supply voltage of the image sensor, the power supply voltage is boosted by a booster circuit such as a charge pump to supply the predetermined voltage.
読み出し回路116は、複数の画素電極104の各々に対応して基板101に設けられており、対応する画素電極104で捕集された電荷に応じた信号を読出すものである。読み出し回路116は、例えばCCD、CMOS回路、またはTFT回路等で構成されており、絶縁層102内に配置された図示しない遮光層によって遮光されている。読み出し回路116は、それに対応する画素電極104と接続部105を介して電気的に接続されている。 The readout circuit 116 is provided on the substrate 101 corresponding to each of the plurality of pixel electrodes 104, and reads out a signal corresponding to the charge collected by the corresponding pixel electrode 104. The readout circuit 116 is configured by, for example, a CCD, a CMOS circuit, a TFT circuit, or the like, and is shielded from light by a light shielding layer (not shown) disposed in the insulating layer 102. The readout circuit 116 is electrically connected to the corresponding pixel electrode 104 via the connection unit 105.
緩衝層109は、対向電極108上に、対向電極108を覆って形成されている。封止層110は、緩衝層109上に、緩衝層109を覆って形成されている。カラーフィルタ111は、封止層110上の各画素電極104と対向する位置に形成されている。隔壁112は、カラーフィルタ111同士の間に設けられており、カラーフィルタ111の光透過効率を向上させるためのものである。 The buffer layer 109 is formed on the counter electrode 108 so as to cover the counter electrode 108. The sealing layer 110 is formed on the buffer layer 109 so as to cover the buffer layer 109. The color filter 111 is formed at a position facing each pixel electrode 104 on the sealing layer 110. The partition wall 112 is provided between the color filters 111 and is for improving the light transmission efficiency of the color filter 111.
遮光層113は、封止層110上のカラーフィルタ111および隔壁112を設けた領域以外に形成されており、有効画素領域以外に形成された光電変換層107に光が入射する事を防止する。保護層114は、カラーフィルタ111、隔壁112、および遮光層113上に形成されており、撮像素子100全体を保護する。 The light blocking layer 113 is formed in a region other than the region where the color filter 111 and the partition 112 are provided on the sealing layer 110, and prevents light from entering the photoelectric conversion layer 107 formed outside the effective pixel region. The protective layer 114 is formed on the color filter 111, the partition 112, and the light shielding layer 113, and protects the entire image sensor 100.
このように構成された撮像素子100では、光が入射すると、この光が光電変換層107に入射し、ここで電荷が発生する。発生した電荷のうちの正孔は、画素電極104で捕集され、その量に応じた電圧信号が読み出し回路116によって撮像素子100外部に出力される。 In the imaging device 100 configured as described above, when light is incident, the light is incident on the photoelectric conversion layer 107, and charges are generated here. Holes in the generated charges are collected by the pixel electrode 104, and a voltage signal corresponding to the amount is output to the outside of the image sensor 100 by the readout circuit 116.
撮像素子100の製造方法は、次の通りである。
対向電極電圧供給部115と読み出し回路116が形成された回路基板上に、接続部105,106、複数の接続電極103、複数の画素電極104、および絶縁層102を形成する。複数の画素電極104は、絶縁層102の表面に例えば正方格子状に配置する。
The manufacturing method of the image sensor 100 is as follows.
On the circuit board on which the common electrode voltage supply unit 115 and the readout circuit 116 are formed, the connection units 105 and 106, the plurality of connection electrodes 103, the plurality of pixel electrodes 104, and the insulating layer 102 are formed. The plurality of pixel electrodes 104 are arranged on the surface of the insulating layer 102 in a square lattice pattern, for example.
次に、複数の画素電極104上に、光電変換層107を例えば真空加熱蒸着法によって形成する。次に、光電変換層107上に例えばスパッタ法により対向電極108を真空下で形成する。次に、対向電極108上に緩衝層109、封止層110を順次、例えば真空加熱蒸着法によって形成する。次に、カラーフィルタ111、隔壁112、遮光層113を形成後、保護層114を形成して、撮像素子100を完成する。 Next, the photoelectric conversion layer 107 is formed on the plurality of pixel electrodes 104 by, for example, a vacuum heating deposition method. Next, the counter electrode 108 is formed on the photoelectric conversion layer 107 under vacuum by, for example, sputtering. Next, the buffer layer 109 and the sealing layer 110 are sequentially formed on the counter electrode 108 by, for example, a vacuum heating deposition method. Next, after forming the color filter 111, the partition 112, and the light shielding layer 113, the protective layer 114 is formed, and the imaging element 100 is completed.
撮像素子100の製造方法においても、光電変換層107の形成工程と封止層110の形成工程との間に、作製途中の撮像素子100を非真空下に置く工程を追加しても、複数の光電変換素子の性能劣化を防ぐことができる。この工程を追加することで、撮像素子100の性能劣化を防ぎながら、製造コストを抑えることができる。 Even in the method for manufacturing the image sensor 100, a plurality of steps can be taken even if a step of placing the image sensor 100 being manufactured under non-vacuum is added between the process of forming the photoelectric conversion layer 107 and the process of forming the sealing layer 110. The performance deterioration of the photoelectric conversion element can be prevented. By adding this step, it is possible to suppress the manufacturing cost while preventing the performance degradation of the image sensor 100.
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
<実施例A>
<実施例1>
<光電変換素子の作製>
図1(a)の形態の光電変換素子を作製した。ここで、光電変換素子は、下部電極11、電子ブロッキング膜16A、光電変換膜12および上部電極15からなる。
具体的には、ガラス基板上に、アモルファス性ITOをスパッタ法により成膜して、下部電極11(厚み:30nm)を形成し、さらに下部電極11上に後述する化合物(1)を真空加熱蒸着法により成膜して、電子ブロッキング膜16A(厚み:200nm)を形成した。ここで、蒸着は、るつぼに化合物(1)を入れて、真空下(4×10-4Pa以下の真空度)で加熱することにより行った。また、化合物(1)の蒸着速度が3.0Å(オングストローム)/秒(3.0×10-10m/秒)となるように蒸着した。
さらに、基板の温度を25℃に制御した状態で、電子ブロッキング膜16A上に、下記光電変換材料Dye(1)とフラーレン(C60)とをそれぞれ単層換算で100nm、300nmとなるように真空加熱蒸着により共蒸着して成膜し、光電変換膜12を形成した。
さらに、光電変換膜12上に、アモルファス性ITOをスパッタ法により成膜して、上部電極15(透明導電性膜)(厚み:10nm)を形成した。上部電極15上に、加熱蒸着により封止層としてSiO膜を形成した後、その上にALCVD法により酸化アルミニウム(Al2O3)層を形成し、光電変換素子(1st素子)を作製した。
<Example A>
<Example 1>
<Production of photoelectric conversion element>
A photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. Here, the photoelectric conversion element includes the lower electrode 11, the electron blocking film 16 </ b> A, the photoelectric conversion film 12, and the upper electrode 15.
Specifically, an amorphous ITO film is formed on a glass substrate by a sputtering method to form a lower electrode 11 (thickness: 30 nm), and a compound (1) described later is vacuum-heat deposited on the lower electrode 11. An electron blocking film 16A (thickness: 200 nm) was formed by the method. Here, the vapor deposition was performed by putting the compound (1) in a crucible and heating it under vacuum (a vacuum degree of 4 × 10 −4 Pa or less). Moreover, it vapor-deposited so that the vapor deposition rate of a compound (1) might be set to 3.0 Å (angstrom) / second (3.0 * 10 < -10 > m / second).
Further, with the substrate temperature controlled at 25 ° C., the following photoelectric conversion material Dye (1) and fullerene (C 60 ) are vacuumed on the electron blocking film 16A so as to be 100 nm and 300 nm, respectively, in terms of a single layer. A photoelectric conversion film 12 was formed by co-evaporation by heating vapor deposition.
Further, an amorphous ITO film was formed on the photoelectric conversion film 12 by sputtering to form an upper electrode 15 (transparent conductive film) (thickness: 10 nm). An SiO film was formed as a sealing layer on the upper electrode 15 by heat evaporation, and then an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) layer was formed thereon by ALCVD to produce a photoelectric conversion element (1st element).
次に、1st素子を作製した際に使用した上記るつぼ(残った化合物(1)が入っているもの)をそのまま使用し、蒸着速度を3.0Å/秒(3.0×10-10m/秒)に保ったまま5時間蒸着を行った。新たにガラス基板を取り替えた後、るつぼに残った化合物(1)を使用して蒸着を行った以外は、1st素子と同様の手順に従って、光電変換素子(2nd素子)を作製した。 Next, the crucible used when the 1st element was produced (the one containing the remaining compound (1)) was used as it was, and the deposition rate was 3.0 Å / second (3.0 × 10 −10 m / second). The deposition was carried out for 5 hours. After newly replacing the glass substrate, a photoelectric conversion element (2nd element) was produced according to the same procedure as the 1st element, except that the vapor deposition was performed using the compound (1) remaining in the crucible.
<実施例2〜18、比較例1〜20>
化合物(1)の代わりに、後述する化合物(2)〜(18)、比較化合物RC(1)〜(20)をそれぞれ使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、光電変換素子(1st素子および2nd素子)を作製した。
以下、化合物(1)〜(18)を示す。
<Examples 2-18, Comparative Examples 1-20>
A photoelectric conversion element (1st) was prepared in the same manner as in Example 1 except that compounds (2) to (18) and comparative compounds RC (1) to (20) described later were used instead of the compound (1). Element and 2nd element).
Hereinafter, compounds (1) to (18) are shown.
以下、比較化合物RC(1)〜(20)を示す。 Hereinafter, comparative compounds RC (1) to (20) are shown.
なお、上記化合物(1)〜(18)および比較化合物RD(1)〜RD(20)は、公知の方法を利用することで合成した。化合物の同定はMS測定および1H-NMR測定により行った。 In addition, the said compounds (1)-(18) and comparative compound RD (1) -RD (20) were synthesize | combined using a well-known method. The compound was identified by MS measurement and 1 H-NMR measurement.
<素子駆動の確認>
得られた光電変換素子(1st素子、2nd素子)について、光電変換素子として機能するかどうかの確認を行った。具体的には、得られた光電変換素子の下部電極および上部電極に、2.0×105V/cmの電界強度となるように電圧を印加して、暗所と明所における電流値を測定した。結果、いずれの光電変換素子も、暗所では100nA/cm2以下の暗電流を示すが、明所では10μA/cm2以上の電流を示し、光電変換素子として機能することが確認された。
<Confirmation of element drive>
About the obtained photoelectric conversion element (1st element, 2nd element), it was confirmed whether it functions as a photoelectric conversion element. Specifically, a voltage is applied to the lower electrode and the upper electrode of the obtained photoelectric conversion element so that the electric field strength is 2.0 × 10 5 V / cm, and the current values in the dark place and the bright place are obtained. It was measured. As a result, each photoelectric conversion element showed a dark current of 100 nA / cm 2 or less in the dark place, but showed a current of 10 μA / cm 2 or more in the bright place, and it was confirmed that it functions as a photoelectric conversion element.
<暗電流評価>
得られた光電変換素子(1st素子、2nd素子)について、アニール処理として作製した素子を200℃のホットプレート上に30分間放置し、室温まで冷却した後、暗電流を測定した。その結果、実施例1の光電変換素子の暗電流を1としたときの相対値が5以下のものを「A」、5より大きく20以下のものを「B」、20より大きいものを「C」とした。結果を表1に示す。実用上、「A」または「B」であることが好ましく、「A」であることが好ましい。
なお、相対値は以下の式より計算される。
(相対値)=(各光電変換素子における暗電流値/実施例1の光電変換素子における暗電流値)
さらに、各素子における耐熱性を検証するため、作製した素子を220℃のホットプレート上に30分間放置し、室温まで冷却した後、上記と同様に暗電流を測定した。表1には加熱前の各素子の暗電流値に対する相対値が3以下のものを「A」、3より大きく5以下のものを「B」、5より大きいものを「C」とした。実用上、「A」または「B」であることが好ましく、「A」であることが好ましい。
<Dark current evaluation>
About the obtained photoelectric conversion element (1st element, 2nd element), the element produced as an annealing process was left for 30 minutes on a 200 degreeC hotplate, and after cooling to room temperature, the dark current was measured. As a result, when the dark current of the photoelectric conversion element of Example 1 is 1, the relative value is 5 or less is “A”, the relative value is greater than 5 and 20 or less is “B”, and the relative value is greater than 20 is “C”. " The results are shown in Table 1. Practically, “A” or “B” is preferable, and “A” is preferable.
The relative value is calculated from the following formula.
(Relative value) = (dark current value in each photoelectric conversion element / dark current value in the photoelectric conversion element of Example 1)
Further, in order to verify the heat resistance of each element, the prepared element was left on a hot plate at 220 ° C. for 30 minutes, cooled to room temperature, and then dark current was measured in the same manner as described above. In Table 1, “A” indicates that the relative value with respect to the dark current value of each element before heating is 3 or less, “B” indicates that it is greater than 3 and 5 or less, and “C” indicates that it is greater than 5. Practically, “A” or “B” is preferable, and “A” is preferable.
<応答性評価>
得られた光電変換素子(1st素子、2nd素子)について、アニール処理として作製した素子を200℃のホットプレート上に30分間放置し、室温まで冷却した後、応答性を評価した。アニール処理後の光電変換素子(1st素子、2nd素子)に1.0×105V/cmの電場を印加し、上部電極(透明導電性膜)側から光を照射したときの光電流を測定して、0から98%信号強度への立ち上がり時間を求めた。その結果、実施例1の光電変換素子aの立ち上がり時間を1としたときの相対値が1.2以下のものを「A」、1.2より大きく1.5以下のものを「B」、1.5より大きいものを「C」とした。結果を表2に示す。実用上、「A」または「B」であることが好ましく、「A」であることがより好ましい。
なお、相対値は以下の式より計算される。
(相対値)=(各光電変換素子における0から98%信号強度への立ち上がり時間/実施例1の光電変換素子aにおける0から98%信号強度への立ち上がり時間)
さらに、各素子における耐熱性を検証するため、作製した素子を220℃のホットプレート上に30分間放置し、室温まで冷却した後、上記と同様に応答性を測定した。表1には加熱前の各素子の0から98%信号強度への立ち上がり時間に対する相対値が2以下のものを「A」、2より大きく5以下のものを「B」、5より大きいものを「C」とした。実用上、「A」または「B」であることが好ましく、「A」であることが好ましい。
<Response evaluation>
About the obtained photoelectric conversion element (1st element, 2nd element), the element produced as annealing treatment was left to stand on a 200 degreeC hotplate for 30 minutes, and after cooling to room temperature, the responsiveness was evaluated. Measure the photocurrent when applying an electric field of 1.0 × 10 5 V / cm to the annealed photoelectric conversion element (1st element, 2nd element) and irradiating light from the upper electrode (transparent conductive film) side Then, the rise time from 0 to 98% signal intensity was obtained. As a result, when the rise time of the photoelectric conversion element a of Example 1 is 1, the relative value is 1.2 or less “A”, the relative value greater than 1.2 and 1.5 or less “B”, A value larger than 1.5 was designated as “C”. The results are shown in Table 2. Practically, it is preferably “A” or “B”, and more preferably “A”.
The relative value is calculated from the following formula.
(Relative value) = (rise time from 0 to 98% signal intensity in each photoelectric conversion element / rise time from 0 to 98% signal intensity in the photoelectric conversion element a of Example 1)
Furthermore, in order to verify the heat resistance of each device, the fabricated device was left on a hot plate at 220 ° C. for 30 minutes, cooled to room temperature, and then responsiveness was measured in the same manner as described above. Table 1 shows that the relative value of the rise time from 0 to 98% signal intensity of each element before heating is 2 or less “A”, 2 to 5 and less than “B” and 5 or more. “C”. Practically, “A” or “B” is preferable, and “A” is preferable.
表1中、「全分子量」欄は、各実施例および比較例で使用した電子ブロッキング材料の全分子量を意図し、小数点第一位を四捨五入した値である。
「部分分子量」欄は、電子ブロッキング材料が化合物Aの場合はZの分子量、化合物Bの場合は2つのYの合計分子量、化合物Cの場合はYa、YbおよびYcの合計分子量を意図し、小数点第一位を四捨五入した値である。
「部分分子量/全分子量×100(%)」欄は、上記(部分分子量/全分子量)×100の値を示し、小数点第一位を四捨五入した値である。
In Table 1, the “total molecular weight” column intends the total molecular weight of the electron blocking material used in each example and comparative example, and is a value obtained by rounding off the first decimal place.
The “partial molecular weight” column intends the molecular weight of Z when the electron blocking material is Compound A, the total molecular weight of two Y when Compound B is used, and the total molecular weight of Ya, Yb and Yc when Compound C is used. The value rounded to the first place.
The “partial molecular weight / total molecular weight × 100 (%)” column shows the value of the above (partial molecular weight / total molecular weight) × 100, and is a value obtained by rounding off the first decimal place.
上記表1に示すように、本発明の光電変換素子においては、優れた低暗電流性、高速応答性、耐熱性、および、製造適性を示すことが確認された。
特に、化合物(1)、(5)、(6)、(8)、および(10)を使用した場合(上記化合物Rに該当)、より優れた効果が得られることが確認された。
As shown in Table 1 above, it was confirmed that the photoelectric conversion element of the present invention exhibited excellent low dark current property, high-speed response, heat resistance, and manufacturing suitability.
In particular, it was confirmed that when the compounds (1), (5), (6), (8), and (10) were used (corresponding to the above compound R), more excellent effects were obtained.
一方、特許文献1の実施例欄で使用されていたRD−1を使用した場合(比較例1に該当)、および、他の化合物を使用した場合(比較例2〜20)、所望の効果が得られなかった。 On the other hand, when RD-1 used in the Example column of Patent Document 1 is used (corresponding to Comparative Example 1) and when other compounds are used (Comparative Examples 2 to 20), the desired effect is obtained. It was not obtained.
<実施例B>
実施例1の光電変換材料Dye(1)を下記光電変換材料Dye(2)に変えた以外は、上記実施例1と同様に光電変換素子を作製した。
<Example B>
The photoelectric conversion element was produced similarly to the said Example 1 except having changed the photoelectric conversion material Dye (1) of Example 1 into the following photoelectric conversion material Dye (2).
化合物(1)以外の他の電子ブロッキング材料についても、上記実施例Aと同様の手順に従って光電変換素子を製造し、同様の評価を行ったところ、表1と同様の結果が得られた。さらに、効率(外部量子効率)の評価を行った。得られた光電変換素子に2.0×105V/cmの電界強度になるように電圧を印加し、この電圧での500nm以上の波長域において最も吸光係数が大きくなる波長での感度を測定した。その結果、全ての対応する素子において、光電変換材料Dye(1)よりも光電変換材料Dye(2)を用いた場合のほうが、約1.1倍〜1.2倍の効率の向上が確認できた。 For other electron blocking materials other than the compound (1), photoelectric conversion elements were produced according to the same procedure as in Example A, and the same evaluation was performed. The same results as in Table 1 were obtained. Furthermore, the efficiency (external quantum efficiency) was evaluated. A voltage was applied to the obtained photoelectric conversion element so that the electric field strength was 2.0 × 10 5 V / cm, and the sensitivity at the wavelength where the extinction coefficient was the largest in the wavelength region of 500 nm or more at this voltage was measured. did. As a result, in all the corresponding elements, the efficiency improvement of about 1.1 to 1.2 times can be confirmed when the photoelectric conversion material Dye (2) is used rather than the photoelectric conversion material Dye (1). It was.
<撮像素子の作製>
図2に示す形態と同様の撮像素子を作製した。すなわち、CMOS基板上に、アモルファス性TiN 30nmをスパッタ法により成膜後、フォトリソグラフィーによりCMOS基板上のフォトダイオード(PD)の上にそれぞれ1つずつ画素が存在するようにパターニングして下部電極とし、電子ブロッキング材料の成膜以降は各実施例、各比較例と同様に作製した。その評価も同様に行い、第1表と同様な結果が得られ、撮像素子においても製造に適していることと、優れた性能を示すことが分かった。
<Production of image sensor>
An image sensor similar to that shown in FIG. 2 was produced. That is, after depositing amorphous TiN 30 nm on the CMOS substrate by sputtering, patterning is performed by photolithography so that one pixel exists on each photodiode (PD) on the CMOS substrate to form the lower electrode. After the film formation of the electron blocking material, it was prepared in the same manner as each example and each comparative example. The evaluation was performed in the same manner, and the same results as in Table 1 were obtained. It was found that the imaging element is suitable for manufacturing and exhibits excellent performance.
10a、10b 光電変換素子
11 下部電極(導電性膜)
12 光電変換膜
15 上部電極(透明導電性膜)
16A 電子ブロッキング膜
16B 正孔ブロッキング膜
100 撮像素子
101 基板
102 絶縁層
103 接続電極
104 画素電極(下部電極)
105 接続部
106 接続部
107 光電変換層
108 対向電極(上部電極)
109 緩衝層
110 封止層
111 カラーフィルタ(CF)
112 隔壁
113 遮光層
114 保護層
115 対向電極電圧供給部
116 読み出し回路
10a, 10b Photoelectric conversion element 11 Lower electrode (conductive film)
12 Photoelectric conversion film 15 Upper electrode (transparent conductive film)
16A Electron blocking film 16B Hole blocking film 100 Image sensor 101 Substrate 102 Insulating layer 103 Connection electrode 104 Pixel electrode (lower electrode)
105 connecting portion 106 connecting portion 107 photoelectric conversion layer 108 counter electrode (upper electrode)
109 Buffer layer 110 Sealing layer 111 Color filter (CF)
112 partition wall 113 light shielding layer 114 protective layer 115 counter electrode voltage supply unit 116 readout circuit
Claims (13)
前記電子ブロッキング膜が、式(A)で表され、分子量が550〜900である化合物A、式(B)で表され、分子量が650〜950である化合物B、および、式(C)で表され、分子量が800〜950である化合物Cからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含む、光電変換素子。
式(A) Z−(R)n
(Zは、式(1)で表される部分構造が含まれる縮合多環芳香族複素環基を表す。Rは、非芳香族基を表す。nは、0または1以上の整数を表す。化合物Aの全分子量に対する、Zの分子量の割合は、50質量%以上である。
式(1)中、X1は、N(X3)を表す。X3は、結合手を表す。X2は、それぞれ独立に、窒素原子、または、C(X4)を表し、X4は、結合手、または、水素原子を表す。)
式(B) (R)n−Y−Y−(R)n
(Yは、それぞれ独立に、縮合多環芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族複素環基を表し、Yのうち少なくとも一方は式(1)で表される部分構造を含む縮合多環芳香族複素環基を表す。Rは、それぞれ独立に、非芳香族基を表す。nは、それぞれ独立に、0または1以上の整数を表す。化合物Bの全分子量に対する、2つのYの合計分子量の割合は、50質量%以上である。)
(Ya、YbおよびYcは、それぞれ独立に、縮合多環芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族複素環基を表し、Ya、YbおよびYcのうち少なくとも一つは式(1)で表される部分構造を含む縮合多環芳香族複素環基を表す。Rは、それぞれ独立に、非芳香族基を表す。nは、それぞれ独立に、0または1以上の整数を表す。化合物Cの全分子量に対する、Ya、YbおよびYcの合計分子量の割合は、50質量%以上である。) A photoelectric conversion element having a conductive film, a transparent conductive film, and a photoelectric conversion film and an electron blocking film disposed between the conductive film and the transparent conductive film,
The electron blocking film is represented by the formula (A), the compound A having a molecular weight of 550 to 900, the compound B represented by the formula (B), the compound B having a molecular weight of 650 to 950, and the formula (C). And a photoelectric conversion element comprising at least one compound selected from the group consisting of compound C having a molecular weight of 800 to 950.
Formula (A) Z- (R) n
(Z represents a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing the partial structure represented by formula (1). R represents a non-aromatic group. N represents 0 or an integer of 1 or more. The ratio of the molecular weight of Z to the total molecular weight of Compound A is 50% by mass or more.
In the formula (1), X 1 represents N (X 3 ). X 3 represents a bond. X 2 each independently represents a nitrogen atom or C (X 4 ), and X 4 represents a bond or a hydrogen atom. )
Formula (B) (R) n -YY- (R) n
(Y each independently represents a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group or a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group, and at least one of Y is a condensed polycyclic aromatic containing a partial structure represented by the formula (1) R represents a non-aromatic group, each independently represents an integer of 0 or an integer greater than or equal to 1. The total molecular weight of two Ys relative to the total molecular weight of compound B Is at least 50% by mass.)
(Ya, Yb and Yc each independently represent a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group or a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group, and at least one of Ya, Yb and Yc is represented by the formula (1). And R each independently represents a non-aromatic group, each n independently represents an integer of 0 or 1 or more. (The ratio of the total molecular weight of Ya, Yb and Yc to the molecular weight is 50% by mass or more.)
(式(2)中、X1は、N(X3)を表す。X3は、結合手を表す。X4は、それぞれ独立に、結合手、または、水素原子を表す。) The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the partial structure represented by the formula (1) is a partial structure represented by the formula (2).
(In formula (2), X 1 represents N (X 3 ). X 3 represents a bond. X 4 each independently represents a bond or a hydrogen atom.)
式(C)中、Yaは縮合多環芳香族炭化水素基であり、YbおよびYcはそれぞれ独立に前記式(1)で表される部分構造を含む縮合多環芳香族複素環基である、請求項1または2に記載の光電変換素子。 The at least one compound is the compound C;
In formula (C), Ya is a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group, and Yb and Yc are each independently a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group containing a partial structure represented by the above formula (1). The photoelectric conversion element according to claim 1.
(式(R)中、Y1は、式(K1)で表される基、式(K2)で表される基、式(K3)で表される基、および、式(K4)で表される基からなる群から選択されるいずれか一つを表す。Y2は同一の基であり、式(L1)で表される基、式(L2)で表される基、および、式(L3)で表される基からなる群から選択されるいずれか一つを表す。Rはそれぞれ独立に、非芳香族基を表す。nは、それぞれ独立に、0または1以上の整数を表す。化合物Rの全分子量に対する、Y1および2つのY2の合計分子量の割合が、50質量%以上である。)
(式(K1)および(K2)中、R101は、それぞれ独立に、C(R102)(R103)、酸素原子、硫黄原子、または、N(R104)を表す。R102およびR103は、それぞれ独立に、水素原子または結合手を表す。R104は、結合手を表す。式(K1)〜(K4)中、*はY2との結合位置を示す。なお、R102〜R104のいずれかが結合手の場合、その結合手はRと結合する。
式(L1)中、R61〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、または、結合手を表す。なお、R61〜R68のいずれかが結合手の場合、その結合手はRと結合する。*は、Y1との結合位置を示す。
式(L2)中、R71〜R76は、それぞれ独立に、水素原子、または、結合手を表す。R105は、単結合を表す。aは3または4を表し、bは2または3を表し、a+b=6である。複数存在するR71とR76はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。*は、Y1との結合位置を示す。なお、R71のいずれか1つとR72とは、直接、または、C(R102)(R103)、酸素原子、硫黄原子、若しくは、N(R104)で表される連結基を介して結合して環を形成してもよい。R102およびR103は、それぞれ独立に、水素原子または結合手を表す。R104は、結合手を表す。なお、R71〜R76およびR102〜R104のいずれかが結合手の場合、その結合手はRと結合する。式(L2)中、**は、aが3の場合にはR71が結合するベンゼン環に結合し、aが4の場合にはR76が結合するベンゼン環に結合する。
式(L3)中、R81〜R92は、それぞれ独立に、水素原子、または、結合手を表す。R101は、それぞれ独立に、C(R102)(R103)、酸素原子、硫黄原子、または、N(R104)を表す。R102およびR103は、それぞれ独立に、水素原子または結合手を表す。R104は、結合手を表す。*は、Y1との結合位置を示す。なお、R81〜R92およびR102〜R104のいずれかが結合手の場合、その結合手はRと結合する。) The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the at least one compound is a compound R represented by the formula (R) and having a molecular weight of 800 to 950.
(In Formula (R), Y1 is represented by the group represented by Formula (K1), the group represented by Formula (K2), the group represented by Formula (K3), and the formula (K4). Y2 represents the same group selected from the group consisting of groups, the group represented by the formula (L1), the group represented by the formula (L2), and the formula (L3). R represents any one selected from the group consisting of the groups represented by R. Each R independently represents a non-aromatic group, each n independently represents 0 or an integer of 1 or more. The ratio of the total molecular weight of Y1 and two Y2 to the total molecular weight is 50% by mass or more.)
(In formulas (K1) and (K2), R 101 independently represents C (R 102 ) (R 103 ), an oxygen atom, a sulfur atom, or N (R 104 ). R 102 and R 103 Each independently represents a hydrogen atom or a bond, R 104 represents a bond, and in formulas (K1) to (K4), * represents a bonding position with Y2. R 102 to R 104 When any of these is a bond, the bond is bonded to R.
In formula (L1), R 61 to R 68 each independently represent a hydrogen atom or a bond. When any of R 61 to R 68 is a bond, the bond is bonded to R. * Indicates a binding position with Y1.
In formula (L2), R 71 to R 76 each independently represent a hydrogen atom or a bond. R 105 represents a single bond. a represents 3 or 4, b represents 2 or 3, and a + b = 6. A plurality of R 71 and R 76 may be the same or different. * Indicates a binding position with Y1. Note that either one R 72 of R 71, directly, or, C (R 102) (R 103), an oxygen atom, a sulfur atom, or via a linking group represented by N (R 104) They may combine to form a ring. R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom or a bond. R 104 represents a bond. When any of R 71 to R 76 and R 102 to R 104 is a bond, the bond is bonded to R. In formula (L2), ** is bonded to the benzene ring to which R 71 is bonded when a is 3, and is bonded to the benzene ring to which R 76 is bonded when a is 4.
In formula (L3), R 81 to R 92 each independently represent a hydrogen atom or a bond. R 101 independently represents C (R 102 ) (R 103 ), an oxygen atom, a sulfur atom, or N (R 104 ). R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom or a bond. R 104 represents a bond. * Indicates a binding position with Y1. When any of R 81 to R 92 and R 102 to R 104 is a bond, the bond is bonded to R. )
(式(W)中、Z1は、少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。Z1は置換基を有していてもよい。
L1、L2およびL3は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいメチン基を表す。
nは、0以上の整数を表す。
Ar11は、置換基を有してもよい、アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。
Ar11とL1は互いに結合して環を形成してもよい。Ar11とL1が互いに結合して形成される環は置換基を有してもよい。
Ar12およびAr13は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Ar11とAr12、Ar11とAr13、またはAr12とAr13は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。) The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-4 in which the said photoelectric conversion film contains the compound represented by Formula (W).
(In the formula (W), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. Z 1 may have a substituent.
L 1 , L 2 and L 3 each independently represents a methine group which may have a substituent.
n represents an integer of 0 or more.
Ar 11 represents an arylene group or heteroarylene group which may have a substituent.
Ar 11 and L 1 may be bonded to each other to form a ring. The ring formed by combining Ar 11 and L 1 may have a substituent.
Ar 12 and Ar 13 each independently represents an aryl group or a heteroaryl group which may have a substituent. Ar 11 and Ar 12 , Ar 11 and Ar 13 , or Ar 12 and Ar 13 may be bonded to each other to form a ring. )
(式(W1)中、Z1は、少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。Z1は置換基を有していてもよい。
R41〜R47は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R42とR43、R43とR44、R45とR46、R41とR46は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
mは、0または1を表す。
Ar12およびAr13は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Ar12とAr13は互いに結合して環を形成してもよい。
Ar12およびAr13のうち少なくとも一方は、単結合または2価の基であるXaを介して、R41〜R46のいずれかと結合して環を形成する。前記Xaは、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、−NRa−(Raは、水素原子または置換基を表す)、または、これらを組み合わせた基を表す。前記Xaは、置換基を有してもよい。) The photoelectric conversion element according to claim 5, wherein the compound represented by the formula (W) is a compound represented by the formula (W1).
(In Formula (W1), Z 1 represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. Z 1 may have a substituent.
R 41 to R 47 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R 42 and R 43 , R 43 and R 44 , R 45 and R 46 , and R 41 and R 46 may be bonded to each other to form a ring.
m represents 0 or 1.
Ar 12 and Ar 13 each independently represents an aryl group or a heteroaryl group which may have a substituent. Ar 12 and Ar 13 may be bonded to each other to form a ring.
At least one of Ar 12 and Ar 13 is bonded to any one of R 41 to R 46 via Xa which is a single bond or a divalent group to form a ring. Xa represents an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a heteroarylene group, —NR a — (R a represents a hydrogen atom or a substituent. ) Or a combination of these. Xa may have a substituent. )
(式(W2)中、Rz1〜Rz4は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。Rz1とRz2、Rz2とRz3、Rz3とRz4は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
R41、R42、R43、R45およびR46は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R42とR43、R45とR46、R41とR46は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
R1aおよびR1bは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R1aとR1bは、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
R51〜R54は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R51とR52、R52とR53、R53とR54は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
R55〜R59は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R55とR56、R56とR57、R57とR58、R58とR59は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。) The photoelectric conversion element according to claim 5 or 6, wherein the compound represented by the formula (W) is a compound represented by the formula (W2).
(In formula (W2), Rz 1 to Rz 4 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Rz 1 and Rz 2 , Rz 2 and Rz 3 , Rz 3 and Rz 4 are bonded to each other. A ring may be formed.
R 41 , R 42 , R 43 , R 45 and R 46 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 42 and R 43 , R 45 and R 46 , and R 41 and R 46 may be bonded to each other to form a ring.
R 1a and R 1b each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R 1a and R 1b may be bonded to each other to form a ring.
R 51 to R 54 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 51 and R 52 , R 52 and R 53 , and R 53 and R 54 may be bonded to each other to form a ring.
R 55 to R 59 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R 55 and R 56 , R 56 and R 57 , R 57 and R 58 , and R 58 and R 59 may be bonded to each other to form a ring. )
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