DE112020001564T5 - Festkörper-bildgebungselement, verfahren zum herstellen eines festkörper-bildgebungselements und festkörper-bildgebungseinrichtung - Google Patents

Festkörper-bildgebungselement, verfahren zum herstellen eines festkörper-bildgebungselements und festkörper-bildgebungseinrichtung Download PDF

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Takashi Ooe
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Abstract

Die vorliegende Technologie bezieht sich auf ein Festkörper-Bildgebungselement, ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements, und eine Festkörper-Bildgebungseinrichtung, die imstande sind, eine fotoelektrische Umwandlungseffizienz von blauem Licht eines organischen fotoelektrischen Umwandlungselements zu verbessern.Eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht wird gebildet, indem ein ein Perylen-Derivat enthaltender erster organischer Halbleiter, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist, ein zweiter organischer Halbleiter, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, und ein ein Fulleren-Derivat enthaltender dritter organischer Halbleiter gemischt werden. Die vorliegende Technologie kann für ein Festkörper-Bildgebungselement verwendet werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Technologie bezieht sich auf ein Festkörper-Bildgebungselement, ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements und eine Festkörper-Bildgebungseinrichtung, insbesondere auf ein Festkörper-Bildgebungselement, ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements und eine Festkörper-Bildgebungseinrichtung, die imstande sind, eine fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht mit hoher Effizienz zu erzielen.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Erwünscht ist ein sogenanntes longitudinales spektroskopisches Festkörper-Bildgebungselement, das eine hohe Farbreproduzierbarkeit bzw. -wiedergabe aufweisen muss.
  • Als dieses longitudinale spektroskopische Festkörper-Bildgebungselement wurde in den letzten Jahren ein longitudinales spektroskopisches Festkörper-Bildgebungselement mit einer Mehrschichtstruktur vorgeschlagen, in der ein organisches Material enthaltende filmartige fotoelektrische Umwandlungsfilme laminiert sind.
  • Beispielsweise wurde ein Festkörper-Bildgebungselement vorgeschlagen, in dem organische fotoelektrische Umwandlungsfilme unter Verwendung eines organischen Materials, das ein Perylen-Derivat enthält, laminiert sind (siehe Patentdokument 1) .
  • ZITATLISTE
  • PATENTDOKUMENT
  • Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-141140
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • In einem organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm unter Verwendung eines ein Perylen-Derivat enthaltenden organischen Materials im Patentdokument 1, das oben beschrieben wurde, kann eine Effizienz für eine blaue fotoelektrische Umwandlung nicht ausreichend sichergestellt werden.
  • Die vorliegende Technologie wurde im Hinblick auf solch eine Situation entwickelt und realisiert insbesondere einen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm, der ein ein Perylen-Derivat nutzendes organisches Material enthält, das imstande ist, blaues Licht mit hoher Effizienz selektiv fotoelektrisch umzuwandeln.
  • LÖSUNG FÜR DIE PROBLEME
  • Ein Festkörper-Bildgebungselement und eine Festkörper-Bildgebungseinrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie enthalten jeweils ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, wobei eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrischen Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die folgende chemische Formel (11) repräsentiert wird, der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist und R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer linearen, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppe, einer Thioalkylgruppe, einer Thioarylgruppe, einer Arylsulfonylgruppe, einer Alkylsulfonylgruppe, einer Aminogruppe, einer Alkylaminogruppe, eier Arylaminogruppe, einer Hydroxygruppe, einer Alkoxygruppe, einer Acylaminogruppe, einer Acyloxygruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Carboxoamidgruppe, eier Carboalkoxygruppe, einer Acylgruppe, einer Sulfonylgruppe, einer Cyanogruppe und einer Nitrogruppe besteht.
    [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0001
  • In dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie ist ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, angeordnet, ist eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden abgeordnet und enthält die organische fotoelektrische Umwandlungselement zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten Halbleiter, wobei der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die oben beschriebene chemische Formel (11) repräsentiert wird, ist der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, ist der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat und werden R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer linearen, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppe, einer Thioalkylgruppe, einer Thioarylgruppe, einer Arylsulfonylgruppe, einer Alkylsulfonylgruppe, einer Aminogruppe, einer Alkylaminogruppe, einer Arylaminogruppe, einer Hydroxygruppe, einer Alkoxygruppe, einer Acylaminogruppe, einer Acyloxygruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Carboxoamidgruppe, eier Carboalkoxygruppe, einer Acylgruppe, einer Sulfonylgruppe, einer Cyanogruppe und einer Nitrogruppe besteht.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie umfasst: einen ersten Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode; einen zweiten Schritt zum Ausbilden einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht auf einer oberen Schicht der ersten Elektrode; und ein dritten Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht, worin die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die oben beschriebene chemische Formel (11) repräsentiert wird, der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist.
  • Im zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie wird eine erste Elektrode in einem ersten Schritt gebildet, wird eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht auf einer oberen Schicht der ersten Elektrode in einem zweiten Schritt gebildet, wird eine zweite Elektrode auf einer oberen Schicht der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht in einem dritten Schritt gebildet, enthält die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter, ist der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die oben beschriebene chemische Formel (11) repräsentiert wird, ist der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, und ist der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, um ein Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung zu erläutern, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
    • 2 ist ein Diagramm, um ein Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform eines Festkörper-Bildgebungselements zu erläutern.
    • 3 ist ein Diagramm, um ein Konfigurationsbeispiel des Festkörper-Bildgebungselements von 2 zu erläutern.
    • 4 ist ein Diagramm, um ein Konfigurationsbeispiel eines organischen fotoelektrischen Umwandlungselements zu erläutern, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, um ein Verfahren zum Herstellen eines organischen fotoelektrischen Umwandlungselements zu erläutern.
    • 6 ist ein Diagramm, um ein Konfigurationsbeispiel eines Auswertungselements zu erläutern.
    • 7 ist ein Diagramm, um ein Beispiel von Eigenschaften bzw. Charakteristiken einer Schicht aus einem organischen Material gemäß einer Kombination von Materialien eines ersten organischen Halbleiters, eines zweiten organischen Halbleiters und eines dritten organischen Halbleiters zu erläutern.
    • 8 ist ein schematisches Diagramm, um eine Struktur eines Festkörper-Bildgebungselements zu erläutern, für das ein fotoelektrisches Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
    • 9 ist ein Blockdiagramm, um eine Konfiguration einer elektronischen Einrichtung zu erläutern, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
    • 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie veranschaulicht.
    • 11 ist ein Blockdiagramm, das Beispiele funktionaler Konfigurationen eines Kamerakopfes und einer CCU veranschaulicht.
    • 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
    • 13 ist ein erläuterndes Diagramm, das Beispiele von Installationspositionen einer Einheit zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungseinheit veranschaulicht.
  • MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • <Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung, für die die vorliegende Technologie verwendet wird>
  • 1 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung, für die die vorliegende Technologie verwendet wird. Eine Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 von 1 enthält ein Bildgebungsgebiet 2, in dem laminierte Festkörper-Bildgebungselemente 11 zweidimensional in einem Array angeordnet sind, und eine vertikale Ansteuerungsschaltung 3, eine Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4, eine horizontale Ansteuerungsschaltung 5, eine Ausgabeschaltung 6, eine Steuerungsschaltung 7 zur Ansteuerung und dergleichen als Ansteuerungsschaltungen (periphere Schaltungen) der laminierten Festkörper-Bildgebungselemente 11.
  • Man beachte, dass diese Schaltungen von bekannten Schaltungen gebildet werden können und darüber hinaus unter Verwendung anderer Schaltungskonfigurationen gebildet werden können (zum Beispiel verschiedener Schaltungen, die in einer herkömmlichen Bildgebungseinrichtung einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD) und einer Bildgebungsvorrichtung aus einem komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) verwendet werden).
  • Die Steuerungsschaltung 7 zur Ansteuerung erzeugt ein Taktsignal oder ein Steuerungssignal als Referenz von Aktionen der vertikalen Ansteuerungsschaltung 3, der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 und der horizontalen Ansteuerungsschaltung 5 auf der Basis eines vertikalen Synchronisierungssignals, eines horizontalen Synchronisierungssignals und eines Haupttakts. Das erzeugte Taktsignal oder Steuerungssignal wird dann in die vertikale Ansteuerungsschaltung 3, die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 und die horizontale Ansteuerungsschaltung 5 eingespeist.
  • Beispielsweise wird die vertikale Ansteuerungsschaltung 3 von einem Schieberegister gebildet und wählt sequentiell die Festkörper-Bildgebungselemente 11 im Bildgebungsgebiet 2 in einer Zeileneinheit bzw. zeilenweise in einer vertikalen Richtung aus und scannt diese. Ein Pixelsignal (Bildsignal), das auf einem Strom (Signal) basiert, der gemäß der von jedem der Festkörper-Bildgebungselemente 11 empfangenen Lichtmenge erzeugt wird, wird dann über eine Signalleitung (Datenausgabeleitung) 8 und eine vertikale Signalübertragungsleitung (VSL) an die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 gesendet.
  • Beispielsweise ist die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 für jede Spalte der Festkörper-Bildgebungselemente 11 angeordnet. Von den Festkörper-Bildgebungselementen 11 in einer Zeile abgegebene Bildsignale werden einer Signalverarbeitung wie etwa einer Rauschunterdrückung oder einer Signalverstärkung mit einem Signal von einem (nicht veranschaulichten, aber um ein effektives Pixelgebiet herum ausgebildeten) Schwarz-Referenzpixel für jedes der Bildgebungselemente unterzogen. In einer Ausgangsstufe der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 ist ein (nicht veranschaulichter) horizontaler Auswahlschalter verbunden und zwischen der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 4 und einer horizontalen Signalleitung 9 angeordnet.
  • Beispielsweise wird die horizontale Ansteuerungsschaltung 5 von einem Schieberegister gebildet. Indem man einen horizontalen Scan-Impuls sequentiell abgibt, wählt die horizontale Ansteuerungsschaltung 5 sequentiell jede der Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 4 aus und gibt ein Signal von jeder der Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 4 an die horizontale Signalleitung 9 ab.
  • Die Ausgabeschaltung 6 führt eine Signalverarbeitung an einem von jeder der Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 4 über die horizontale Signalleitung 9 sequentiell bereitgestellten Signal durch und gibt das Signal ab.
  • <Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform eines Festkörper-Bildgebungselements von Fig. 1>
  • Jede der 2 und 3 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Ausführungsform des einen organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm nutzenden, longitudinalen spektroskopischen Festkörper-Bildgebungselements 11 veranschaulicht, das für die Festkörper-Bildgebungseinrichtung von 1 verwendet wird.
  • Beispiele des Konfigurationsbeispiels des longitudinalen spektrosopischen Festkörper-Bildgebungselements, das den organischen fotoelektrische Umwandlungsfilm nutzt, umfassen zwei Arten von Konfigurationen, die ein erstes Festkörper-Bildgebungselement 11 und ein zweites Festkörper-Bildgebungselement 11 umfassen, die in dem linken Teil bzw. dem rechten Teil von 2 veranschaulicht sind. In jeder der zwei Arten von Konfigurationen ist ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das von entweder einem fotoelektrischen Umwandlungselement oder einer Fotodiode gebildet wird, von einer Lichtquelle in einem oberen Bereich in 2 und 3 in Richtung eines unteren Bereichs in den Zeichnungen laminiert.
  • Wie in einem unteren linken Teil von 2 und einem oberen linken Teil von 3 veranschaulicht ist, sind konkreter im ersten Festkörper-Bildgebungselement 11 fotoelektrische Umwandlungselemente 21 und 22, die von organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilmen gebildet werden, die B- (blaues) Licht bzw. G- (grünes) Licht fotoelektrisch umwandeln, von einer obersten Schicht aus der Reihe nach angeordnet und ist ein fotoelektrisches Umwandlungselement 31, das von einer R-(roten) Silizium-Fotodiode gebildet wird, unter den fotoelektrischen Umwandlungselementen 21 und 22 laminiert.
  • Mit solch einer Konfiguration wird, wie in einem unteren linken Teil von 3 veranschaulicht ist, eine fotoelektrische Umwandlung durch die fotoelektrischen Umwandlungselemente 21 und 22 mit Licht in B- (blauen) und G- (grünen) Wellenlängenbändern in einer aufsteigenden Reihenfolge der Wellenlängenbänder sequentiell durchgeführt. Danach wird eine fotoelektrische Umwandlung durch das fotoelektrische Umwandlungselement 31 mit R- (rotem) Licht durchgeführt. Infolgedessen wird RGB (Rot, Grün und Blau) in einer longitudinalen Richtung getrennt, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen.
  • Wie in einem unteren rechten Teil von 2 und einem oberen rechten Teil von 3 veranschaulicht ist, sind außerdem in dem zweiten Festkörper-Bildgebungselement 11 fotoelektrische Umwandlungselemente 21, 22 und 23, die von organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilmen gebildet werden, die B- (blaues) Licht, G- (grünes) Licht bzw. R- (rotes) Licht fotoelektrisch umwandeln, der Reihe nach von einer obersten Schicht aus laminiert.
  • Mit solch einer Konfiguration wird, wie in einem unteren rechten Teil von 3 veranschaulicht ist, eine fotoelektrische Umwandlung durch die fotoelektrischen Umwandlungselemente 21, 22 und 23 mit Licht in B- (blauen), G- (grünen) und R-(roten) Wellenlängenbändern in einer aufsteigenden Reihenfolge der Wellenlängenbänder sequentiell durchgeführt. Infolgedessen wird RGB (Rot, Grün und Blau) in einer longitudinalen Richtung getrennt, um ein Bildsignal zu erzeugen.
  • Konkreter absorbiert, wie durch gestrichelte Wellenformen in einem unteren linken Teil und einem unteren rechten Teil von 3 veranschaulicht ist, das fotoelektrische Umwandlungselement 21 selektiv Licht, das eine Wellenlänge von etwa 400 bis 500 nm hat und im Allgemeinen als blaues Licht klassifiziert wird, und erzeugt Ladungen durch fotoelektrische Umwandlung.
  • Darüber hinaus absorbiert, wie durch abwechselnd lang und kurz gestrichelte Wellenformen in einem unteren linken Teil und einem unteren rechten Teil von 3 veranschaulicht ist, das fotoelektrische Umwandlungselement 22 selektiv Licht, das eine Wellenlänge von etwa 500 bis 600 nm hat und im Allgemeinen als grünes Licht klassifiziert wird, und erzeugt Ladungen durch fotoelektrische Umwandlung.
  • Wie mittels durchgezogener Wellenformen in einem unteren linken Teil und einem unteren rechten Teil von 3 veranschaulicht ist, absorbiert außerdem das fotoelektrische Umwandlungselement 23 oder das fotoelektrische Umwandlungselement 31 selektiv Licht, das eine Wellenlänge von etwa 600 nm oder mehr hat und im Allgemeinen als rotes Licht klassifiziert wird, und erzeugt Ladungen durch fotoelektrische Umwandlung.
  • Man beachte, dass in einem unteren Teil von 3 die horizontale Achse in der Zeichnung die Wellenlänge eines einfallenden Lichts angibt und die vertikale Achse die Menge an durch fotoelektrische Umwandlung erzeugten Ladungen angibt.
  • <Konfigurationsbeispiel eines fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt>
  • Als Nächstes wird mit Verweis auf 4 ein Konfigurationsbeispiel des fotoelektrischen Umwandlungselements 21 beschrieben, das von einem organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm gebildet wird.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21 hat eine Konfiguration, in der eine erste Elektrode 41, eine Ladungsakkumulierungselektrode 42, eine Isolierschicht 43, eine Halbleiterschicht 44, eine Löcher blockierende Schicht 45, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 45, eine Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit und eine zweite Elektrode 48 wie in 4 veranschaulicht laminiert sind. Man beachte, dass, obgleich nicht veranschaulicht, das fotoelektrische Umwandlungselement 21 auf einem Halbleitersubstrat laminiert ist, das einen Verstärker mit Floating-Diffusionsgebiet (engl.: floating diffusion amplifier) zum Lesen von Signalen, einen Übertragungstransistor, einen Verstärkungstransistor und eine Mehrschichtverdrahtung enthält. Darüber hinaus sind auf einer Lichteinfallsseite des fotoelektrischen Umwandlungselements 21 optische Bauteile wie etwa eine Schutzschicht, eine Planarisierungsschicht und eine On-Chip-Linse angeordnet.
  • Die erste Elektrode 41 und die Ladungsakkumulierungselektrode 42 werden jeweils von einem lichtdurchlässigen leitfähigen Film, zum Beispiel Indiumzinnoxid (ITO), gebildet. Als ein Bestandteilmaterial sowohl der ersten Elektrode 41 als auch der Ladungsakkumulierungselektrode 42 kann jedoch zusätzlich zu dem ITO ein Material auf Zinnoxidbasis (SnO2), dem ein Dotierstoff zugesetzt ist, oder ein Material auf Zinkoxidbasis verwendet werden, das durch Zusetzen eines Dotierstoffs zu Aluminiumzinkoxid (ZnO) erhalten wird. Beispiele des Materials auf Zinkoxidbasis umfassen Aluminiumzinkoxid (AZO), das mit Aluminium (Al) dotiert ist, Galliumzinkoxid (GZO), das mit Gallium (Ga) dotiert ist, und Indiumzinkoxid (IZO), das mit Indium (In) dotiert ist. Zusätzlich zu diesen Materialien können darüber hinaus CuI, InSbO4, ZnMgO, CuInO2, MgIN2O4, CdO, ZnSnO3 und dergleichen verwendet werden. Die Isolierschicht 43 ist so ausgebildet, dass sie Ladungsakkumulierungselektrode 42 umgibt.
  • Die Halbleiterschicht 44 ist zwischen der Isolierschicht 43 und der Löcher blockierenden Schicht 45 zum Akkumulieren von Signalladungen (hier Elektronen) angeordnet, die in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugt werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden Elektronen als Signalladungen genutzt. Daher wird die Halbleiterschicht 44 vorzugsweise unter Verwendung eines Halbleitermaterials vom n-Typ gebildet. Beispielsweise ist es vorzuziehen, ein Material mit einem Energieniveau zu verwenden, das weniger tief als die Austrittsarbeit der Halbleiterschicht 44 an einem untersten Ende eines Leitungsbandes ist. Beispiele solch eines Halbleitermaterials vom n-Typ umfassen einen Oxid-Halbleiter (IGZO) auf In-Ga-Zn-O-Basis, einen Oxid-Halbleiter (ZTO) auf Zn-Sn-O-Basis, einen Oxid-Halbleiter (IGZTO) auf In-Ga-Zn-Sn-O-Basis, einen Oxid-Halbleiter (GTO) auf Ga-Sn-O-Basis und einen Oxid-Halbleiter (IGO) auf In-Ga-O-Basis. Für die Halbleiterschicht 44 ist es vorzuziehen, zumindest eines der oben beschriebenen Oxid-Halbleitermaterialien zu verwenden. Unter den Materialien wird vorzugsweise IGZO verwendet. Die Dicke der Halbleiterschicht 44 beträgt zum Beispiel 30 nm oder mehr und 200 nm oder weniger und vorzugsweise 60 nm oder mehr und 150 nm oder weniger. Indem man die das obige Material enthaltende Halbleiterschicht 44 unter der Löcher blockierenden Schicht 45 anordnet, ist es möglich, eine Ladungsrekombination zur Zeit einer Ladungsakkumulierung zu verhindern und eine Übertragungseffizienz zu verbessern.
  • Die Löcher blockierende Schicht 45 ist zwischen der Halbleiterschicht 44 und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 angeordnet, um in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Signalladungen (hier Elektronen) zur Halbleiterschicht 44 zu übertragen und eine Lochinjektion von der Halbleiterschicht 44 in die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 zu verhindern.
  • Die Löcher blockierende Schicht 45 enthält beispielsweise eine Substanz (1) (4,6-Bis(3,5-di(pyridin-4-yl)phenyl)-2-methylpyrimidin (B4PyMPM)), die durch die folgende chemische Formel (1) repräsentiert wird.
    [Chemische Formel 1]
    Figure DE112020001564T5_0002
  • In der vorliegenden Ausführungsform nutzt die Löcher blockierende Schicht 45 Elektronen als Signalladungen. Daher wird die Löcher blockierende Schicht 45 vorzugsweise unter Verwendung eines Halbleitermaterials vom n-Typ gebildet. Beispielsweise ist es vorzuziehen, ein Material zu verwenden, das eine Elektronenaffinität aufweist, die gleich der Elektronenaffinität an einem unteren Ende eines Leitungsbands bzw. Leiters der Halbleiterschicht 44 ist, oder ein Energieniveau aufweist, das weniger tief als das Energieniveau am unteren Ende des Leiters der Halbleiterschicht 44 ist. Beispiele solch eines die Löcher blockierende Schicht 45 bildenden Halbleitermaterials vom n-Typ umfassen ein Naphthalendiimid-Derivat, ein Triazin-Derivat und ein Fulleren-Derivat zusätzlich zur Substanz (1) (B4PyMPM).
  • Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 wird von einer gemischten Schicht gebildet, die einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, und erzeugt Elektronen und Löcher (Ladungen) durch fotoelektrische Umwandlung entsprechend der Menge an blauem Licht.
  • Der erste organische Halbleiter ist ein Halbleiter, der blaues Licht absorbiert und Elektronen und Löcher (Ladungen) durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt, und ist beispielsweise eine Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), das durch die folgende chemische Formel (2) repräsentiert wird.
    [Chemische Formel 2]
    Figure DE112020001564T5_0003
  • Der zweite organische Halbleiter ist ein Lochtransportmaterial, das blaues Licht absorbiert und Löcher transportiert, Kristallinität aufweist und ist beispielsweise eine Substanz (3) (Verbindung a: Benzo-[1,2-b:4,5-b']dithiophene, 2, 6-bis([1,1'-biphenyl]-4-yl)-), die durch die folgende chemische Formel (3) repräsentiert wird.
    [Chemische Formel 3]
    Figure DE112020001564T5_0004
  • Der dritte organische Halbleiter ist ein Fulleren-Derivat und ist beispielsweise eine durch die folgende chemische Formel (4) repräsentierte Substanz (4) (C60).
    [Chemische Formel 4]
    Figure DE112020001564T5_0005
  • Die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit ist zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der zweiten Elektrode 48 angeordnet, um ein internes elektrisches Feld in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 zu ändern, um in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Signalladungen zur Halbleiterschicht 44 sofort zu übertragen und zu akkumulieren. Die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittsarbeit hat eine lichtdurchlässige Eigenschaft und hat vorzugsweise zum Beispiel ein Lichtabsorptionsverhältnis von 10 % oder weniger in Bezug auf sichtbares Licht. Darüber hinaus wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittarbeit vorzugsweise unter Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Verbindung mit einer größeren Elektronenaffinität als die Austrittsarbeit der Halbleiterschicht 44 gebildet. Beispiele solch eines Materials umfassen ein Tetracyanochinondimethan-Derivat, ein Hexaazatriphenylen-Derivat, ein Hexaazatrinaphthylen-Derivat, ein Phthalocyanin-Derivat und ein fluoriertes Fulleren wie etwa C60F36 oder C60F48. Alternativ dazu wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittarbeit vorzugsweise unter Verwendung einer anorganischen Verbindung mit einer größeren Austrittsarbeit als die Austrittsarbeit der Ladungsakkumulierungselektrode 42 gebildet. Beispiele solch eines Materials umfassen ein Übergangsmetalloxid wie etwa Molybdänoxid (MoO3), Wolframoxid (WO3), Vanadiumoxid (V2O5) oder Rheniumoxide (ReO3) und ein Salz wie etwa Kupferiodid (CuI), Antimonchlorid (SbCl5), Eisenoxid (FeCl3) oder Natriumchlorid (NaCl).
  • Eine weitere Schicht kann zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der zweiten Elektrode 48 (zum Beispiel zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der Schicht 47 zur Einstellung der Austrittarbeit) oder zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der Ladungsakkumulierungselektrode 42 angeordnet werden. Konkret kann zum Beispiel eine Elektronen blockierende Schicht zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 und der Schicht 47 zur Einstellung der Austrittarbeit laminiert werden. Das Ionisierungspotential der Elektronen blockierenden Schicht weist vorzugsweise ein Energieniveau auf, das weniger tief als die Austrittsarbeit der Schicht 47 zur Einstellung der Austrittarbeit ist. Darüber hinaus wird beispielsweise die Elektronen blockierende Schicht vorzugsweise unter Verwendung eines organischen Materials mit einem Glasübergangspunkt höher als 100°C gebildet.
  • Die zweite Elektrode 48 ist angeordnet, um Löcher (h+) zu sammeln, die von der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 durch fotoelektrische Umwandlung mit blauem Licht erzeugt werden. Ähnlich der ersten Elektrode 41 und der Ladungsakkumulierungselektrode 42 wird die zweite Elektrode von einem lichtdurchlässigen leitfähigen Film gebildet. In einer Bildgebungseinrichtung, die das fotoelektrische Umwandlungselement 21 als ein Pixel nutzt, kann die zweite Elektrode 48 für jedes der Pixel getrennt sein oder kann als eine den Pixeln gemeinsame Elektrode ausgebildet sein. Die Dicke der zweiten Elektrode 48 beträgt zum Beispiel 10 nm bis 200 nm.
  • In einem Konfigurationsbeispiel des fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt, der vorliegenden Ausführungsform kann eine Lichteinfallsrichtung entweder oben oder unten sein. Genauer gesagt kann in 4 Licht von entweder der Seite der zweiten Elektrode 48 oder der Seite der Ladungsakkumulierungselektrode 42 aus einfallen.
  • Darüber hinaus kann die auf einer Lichteinfallsseite gelegene zweite Elektrode 48 der Vielzahl von Festkörper-Bildgebungselementen 11 gemeinsam sein. Das heißt, die zweite Elektrode 48 kann eine sogenannte durchgehende Elektrode (engl.: solid electrode) sein. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 kann der Vielzahl von Festkörper-Bildgebungselementen 11 gemeinsam sein. Das heißt, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 kann in der Vielzahl von Festkörper-Bildaufnahmeelementen 11 ausgebildet sein oder kann für jedes der Festkörper-Bildgebungselemente 11 angeordnet sein.
  • Darüber hinaus kann die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 eine laminierte Struktur aufweisen, die eine untere Halbleiterschicht und eine obere fotoelektrische Umwandlungsschicht umfasst. Mit der laminierten Struktur kann eine Rekombination zur Zeit einer Ladungsakkumulierung durch die untere Halbleiterschicht verhindert werden, kann eine Übertragungseffizienz von in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 akkumulierten Ladungen zur ersten Elektrode 41 erhöht werden und kann eine Erzeugung von Dunkelstrom unterdrückt werden.
  • <Verfahren zum Herstellen eines fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt>
  • Als Nächstes wird mit Verweis auf das Flussdiagramm von 5 ein Verfahren zum Herstellen eines fotoelektrischen Umwandlungselements beschrieben, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt. In einem Fall, in dem das longitudinale Festkörper-Bildgebungselement, wie in 2 und 3 veranschaulicht, hergestellt wird, wird gewöhnlich (ein nicht veranschaulichtes) Siliziumsubstrat verwendet. Kurz gesagt wird eine Schaltungsschicht, in der ein Verstärker mit Floating-Diffusionsgebiet, ein Übertragungstransistor, ein Verstärkertransistor und eine Mehrschichtverdrahtung ausgebildet sind, auf einem (nicht veranschaulichten) Siliziumsubstrat gebildet und werden fotoelektrische Umwandlungsfilme, die R-, G- und B-Licht fotoelektrisch umwandeln, zusammen mit einer Ausleseverdrahtung auf der Schaltungsschicht ausgebildet. Darüber hinaus werden die fotoelektrischen Umwandlungsfilme durch einen Zwischenschicht-Isolierfilm voneinander isoliert.
  • In Schritt S11 wird in einem Element, in dem eine Schaltungsschicht, die auf einem Siliziumsubstrat angeordnet ist, (nicht veranschaulicht) eine R-Schicht und eine G-Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, eine ITO-Schicht mit einer vorbestimmten Dicke (zum Beispiel 100 nm) durch Sputtern auf einem Zwischenschicht-Isolierfilm auf der G-Schicht gebildet.
  • In Schritt S12 wird ein Fotoresist an einer vorbestimmten Position auf der ITO-Schicht ausgebildet. Danach wird eine Ätzung durchgeführt, um das Fotoresist zur entfernen. Als Ergebnis sind die erste Elektrode 41 und die Ladungsakkumulierungselektrode 42, die in 4 veranschaulicht sind, strukturiert.
  • In Schritt S13 wird die Isolierschicht 43 auf einer Zwischenschicht-Isolierschicht, der ersten Elektrode 41 und der Ladungsakkumulierungselektrode 42 gebildet und wird dann die Isolierschicht 43 auf der ersten Elektrode 41 entfernt, um eine Öffnung auf der ersten Elektrode 41 auszubilden.
  • In Schritt S14 wird durch Sputtern die Halbleiterschicht 44 mit einer vorbestimmten Dicke (zum Beispiel 100 nm) auf der Isolierschicht 43 ausgebildet.
  • In Schritt S15 wird die Löcher blockierende Schicht 45 auf der Halbleiterschicht 44 durch ein Vakuum-Abscheidungsverfahren gebildet. Beispielsweise wird ein Substrat 55 auf einem Substrathalter in einer Vakuum-Abscheidungsvorrichtung in einem Zustand platziert, in dem der Druck auf 1 × 10-5 Pa oder weniger reduziert ist, und wird ein Film einer Substanz (1) (B4PyMPM) auf der Halbleiterschicht 44 bei einer Temperatur von 0°C so ausgebildet, dass er eine vorbestimmte Dicke aufweist, während man das Substrat 55 bei einer Temperatur 0°C rotieren lässt. Konkreter wird die die Substanz 1 (B4PyMPM) enthaltende, Löcher blockierende Schicht 45 so ausgebildet, dass sie eine vorbestimmte Dicke von zum Beispiel 5 nm aufweist, in einem Zustand, in dem das Substrat 55 bei einer Temperatur von 0°C liegt.
  • In Schritt S16 wird die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 durch ein Vakuum-Abscheidungsverfahren auf der Löcher blockierende Schicht 45 ausgebildet. Beispielsweise wird das Substrat 55 auf einem Substrathalter in einer Vakuum-Abscheidungsvorrichtung in einem Zustand platziert, in dem der Druck auf 1 × 10-5 Pa oder weniger reduziert ist, und wird jeder des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters mit einer vorbestimmten Filmausbildungsrate gemischt, während man das Substrat 55 bei einer Temperatur von 0°C rotieren lässt, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 mit einer vorbestimmten Dicke (zum Beispiel 200 nm) auf der Löcher blockierende Schicht 45 auszubilden.
  • In Schritt S17 wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittarbeit auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 durch ein Vakuum-Abscheidungsverfahren gebildet. Beispielsweise wird das Substrat 55 auf einem Substrathalter in einer Vakuum-Abscheidungsvorrichtung in einen Zustand platziert, in dem der Druck auf 1 × 10-5 Pa oder weniger reduziert ist, und wird ein Film aus einer durch die folgende chemische Formel (5) repräsentierten Substanz (5) (1,4,5,8,9,12-Hexaazatriphenylen-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitril) bei einer Temperatur von 0°C mit einer vorbestimmten Dicke auf der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 ausgebildet, während man das Substrat 55 bei einer Temperatur von 0°C rotieren lässt. Genauer gesagt wird die Schicht 47 zur Einstellung der Austrittarbeit so ausgebildet, dass sie eine vorbestimmt Dicke von zum Beispiel 10 nm aufweist, in einem Zustand, in dem das Substrat bei einer Temperatur von 0°C liegt.
    [Chemische Formel 5]
    Figure DE112020001564T5_0006
  • In Schritt S18 wird ein Film aus ITO als die zweite Elektrode 48 so ausgebildet, dass er eine vorbestimmte Dicke (zum Beispiel 50 nm) hat.
  • In dem Verfahren zum Herstellen eines fotoelektrischen Umwandlungselements, das blaues Licht fotoelektrisch umwandelt, wie oben beschrieben, wurde der Fall der Konfiguration beschrieben, wenn Licht von der Seite der zweiten Elektrode 48 aus einfällt; aber diese Konfiguration kann vertikal umgedreht werden. Konkret kann die zweite Elektrode 48 auf der Seite des Substrats 55 liegen und kann Licht von der Seite der Ladungsakkumulierungselektrode 42 aus einfallen.
  • Der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter werden durch die obige Prozessierung gemischt, um die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 auszubilden, die eine Absorption von Licht anderer Farben als Blau reduziert, die Menge an Ladungen reduziert, die durch fotoelektrische Umwandlung von Licht anderer Farben als Blau erzeugt werden, eine Absorption von blauem Licht erhöht und die Menge an Ladungen erhöht, die durch eine Absorption von blauem Licht mittels fotoelektrischer Umwandlung erzeugt werden.
  • Die Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 variieren je nach Kombination und Mischverhältnis von Materialien des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters. Daher ist es wünschenswert, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 mit einer Kombination und einem Mischverhältnis von Materialien des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters zu bilden, die blaues Licht leichter absorbieren, eine Absorption von Licht anderer Farben als blauem Licht unterdrücken und eine fotoelektrische Umwandlungseffizienz durch blaues Licht in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 steigern können.
  • (Erfassung eines blauen Signals durch das fotoelektrische Umwandlungselement 21)
  • Unter den auf das erste Festkörper-Bildgebungselement 11 oder das zweite Festkörper-Bildgebungselement 11 einfallenden Lichtstrahlen wird durch das fotoelektrische Umwandlungselement 21 zunächst selektiv blaues Licht detektiert (absorbiert) und fotoelektrisch umgewandelt.
  • Was in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 erzeugte Elektronen und Löcher anbelangt, werden, indem eine positive Vorspannung an die Seite der Ladungsakkumulierungselektrode 42 angelegt wird und eine negative Vorspannung an die Seite der zweiten Elektrode 48 angelegt wird, die Elektronen in der Halbleiterschicht 44 akkumuliert und werden die Löcher zur zweiten Elektrode 48 übertragen. Wenn Elektronen in der Halbleiterschicht 44 akkumuliert werden, ist darüber hinaus das Potential der ersten Elektrode 41 in Bezug auf das Potential der Ladungsakkumulierungselektrode 42 negativ eingestellt und ist eine Potentialbarriere so ausgebildet, dass Elektronen nicht fließen.
  • Elektronen werden in der Halbleiterschicht 44 für eine gewisse Zeitspanne akkumuliert, und das Potential der ersten Elektrode 41 wird in Bezug auf das Potential der Ladungsakkumulierungselektrode 42 positiv eingerichtet. Infolgedessen werden die Elektronen zur Seite der ersten Elektrode 41 übertragen. Die durch die erste Elektrode gesammelten Elektronen werden durch beispielsweise eine Kondensatoreinheit eines Verstärkers mit Floating-Diffusionsgebiet der mit einem Ende der ersten Elektrode 41 verbunden ist, einer Spannungsumwandlung unterworfen und wird als Pixelsignal verarbeitet.
  • <Beispiel von Charakteristiken einer Schicht aus einem organischen Material gemäß einer Kombination von Materialien eines ersten organischen Halbleiters, eines zweiten organischen Halbleiters und eines dritten organischen Halbleiters>
  • Als Nächstes wird mit Verweis auf 7 ein Beispiel von Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 gemäß einer Kombination von Materialien des ersten organischen Halbleiters (Farbstoff), des zweiten organischen Halbleiters (Lochtransportmaterial) und des dritten organischen Halbleiters (Fulleren-Derivat) beschrieben.
  • Eine hier ausgewertete Testzelle ist ein Auswertungselement für eine einfache Auswertung. Konkret hat das Auswertungselement eine Elementstruktur, wie durch ein Auswertungselement 50 in 6 veranschaulicht ist, und weist eine Konfiguration auf, in der ein Quarz-Substrat als das Substrat 55 genutzt wird und ein ITO 54 als eine zweite Elektrode, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 53, eine Löcher blockierende Schicht 52, die eine Substanz (1) B4PyMPM enthält, und eine erste Elektrode 51, die Al enthält, auf dem Quarz-Substrat sequentiell laminiert sind. Die zweite Elektrode (ITO) 54, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 53, die Löcher blockierende Schicht 52 und die erste Elektrode 51 entsprechen hier der zweiten Elektrode 48, der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46, der Löcher blockierenden Schicht 45 bzw. der ersten Elektrode 41 in 4. Das heißt, das Auswertungselement 50 hat eine Elementstruktur, die erhalten wird, indem die Ladungsakkumulierungselektrode 42, die Isolierschicht 43, die Halbleiterschicht 44 und die Schicht 47 zur Einstellung der Aussetzarbeit aus dem in 4 veranschaulichten fotoelektrischen Umwandlungselement 21 entfernt werden und die resultierende Struktur vertikal umgedreht wird.
  • In einem Fall, in dem der Farbstoff die Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)) ist, die durch die chemische Formel (2) repräsentiert wird, das Lochtransportmaterial die Substanz (3) (Verbindung a), die durch eine chemische Formel (3) repräsentiert wird, oder eine Substanz (6) (Verbindung b: 2,9-Diphenyl-dinaphtho [2,3-b] naphtho [2',3': 4,5] thieno [2,3-d] thiophene) ist, die durch die folgende chemische Formel (6) repräsentiert wird, und das Fulleren-Derivat die durch die chemische Formel (4) repräsentierte Substanz (4) (C60) ist, wird darüber hinaus ein Vergleich von Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 in einem Fall beschrieben, in dem ein Mischverhältnis durch Einstellen einer Filmausbildungsrate geändert wird.
    [Chemische Formel 6]
    Figure DE112020001564T5_0007
  • Darüber hinaus veranschaulicht 7 Charakteristiken von Beispielen 1 bis 7 der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 für einen Vergleich in der Reihenfolge von oben.
  • Man beachte, was die Charakteristiken der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 anbelangt, wie in 6 veranschaulicht ist, Charakteristiken veranschaulicht werden, wenn blaues Licht (Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm) von einer in einem unteren Teil der Zeichnung angeordneten lichtemittierenden Einheit 61 emittiert wird und die Elektrode 51 nicht angeordnet ist.
  • Für jedes der Beispiele sind außerdem von der linken Seite in 7 aus ein Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1 )) von Licht (blauem Licht) mit einer Wellenlänge von 450 nm und ein Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1) ) von Licht (grünem Licht) mit einer Wellenlänge von 560 nm veranschaulicht und ist auf der rechten Seite davon ein Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) des Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) in Bezug auf den Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1) ) veranschaulicht. Auf der rechten Seite des Koeffizientenverhältnisses (α 450 nm/α 560 nm) sind darüber hinaus von der linken Seite aus relative Werte eines Dunkelstroms (Jdk), einer externen Quanteneffizienz (EQE) und einer Ansprechzeit in jedem der Beispiele in Bezug auf Beispiel 1 veranschaulicht. Darüber hinaus sind gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechtere Charakteristiken veranschaulicht.
  • Die lichtemittierende Einheit 61 misst hier eine Strom-Spannung-Kurve, indem die Wellenlänge eines von der blauen LED-Lichtquelle zum fotoelektrischen Umwandlungselement 21 emittierten Lichts über einen Bandpassfilter auf 450 nm eingestellt wird, die Lichtmenge auf 1,62 µW/cm2 einstellt wird, eine zwischen Elektroden des fotoelektrischen Umwandlungselements angelegte Vorspannung unter Verwendung einer Halbleiter-Parameter-Analyseeinrichtung gesteuert wird und man eine an die untere Elektrode (zweite Elektrode 54) angelegte Spannung in Bezug auf die obere Elektrode (erste Elektrode 51) in 6 durchlaufen lässt. Darüber hinaus werden ein Dunkelstromwert (Jdk) und ein Hellstromwert in einem Zustand, in dem -2,6 V an die untere Elektrode (zweite Elektrode 54) in Bezug auf die obere Elektrode (erste Elektrode 51) angelegt wird, gemessen, wird der Dunkelstromwert vom Hellstromwert subtrahiert und wird aus dem resultierenden Wert eine externe Quanteneffizienz EQE berechnet.
  • Darüber hinaus wird eine zwischen den Elektroden des fotoelektrischen Umwandlungselements 21 angelegte Vorspannung gesteuert, wird das fotoelektrische Umwandlungselement 21 mit einem Lichtimpuls mit einem Rechteck mit einer Wellenlänge von 450 nm und einer Lichtmenge von 1,62 µW/cm2 in einem Zustand bestrahlt, in dem eine Spannung von -2,6 V an die untere Elektrode (zweite Elektrode 54) in Bezug auf die obere Elektrode (erste Elektrode 51) angelegt wird, wird eine Dämpfungswellenform eines Stroms unter Verwendung eines Oszilloskops beobachtet und wird eine Zeit, während sich der Strom von einem Strom zum Zeitpunkt einer Bestrahlung mit einem Lichtimpuls auf 3% unmittelbar nach der Bestrahlung mit einem Lichtimpuls abschwächt, als eine Ansprechzeit definiert, die ein Index einer Ansprechgeschwindigkeit ist.
  • (Beispiel 1)
  • Wie in der obersten Zeile von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 1 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), relative Werte eines Dunkelstroms, einer EQE und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und Charakteristiken, die gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechter sind, falls der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine Substanz (2) (Solvent Green 5 (SG5)), eine Substanz (3) (eine Verbindung a) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so ausgebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
  • Im Fall von Beispiel 1 in der obersten Zeile von 7 entspricht ein Mischverhältnis des ersten organischen Halbleiters (Farbstoff): des zweiten organischen Halbleiters (Lochtransportmaterial) : des dritten organischen Halbleiters (Fulleren-Derivat) einem Verhältnis einer Filmbildungsrate und ist daher 4 : 4 : 2 (= 0,50 Ä/s : 0,50 Ä/s : 0,25 Å/s).
  • Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 4,2E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) 4,2E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 10.
  • Man beachte, dass Beispiel 1 als Referenz dient und daher der Dunkelstrom, die EQE und die Ansprechzeit alle 1,00 sind.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 1 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die eine durch die folgende chemische Formel (7) repräsentierte Substanz (2) (SG5), eine Substanz (3) (Verbindung a) und eine Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, worin ein Absorptionskoeffizient bei 450 nm im Bereich blauen Lichts verhältnismäßig hoch ist, ein Absorptionskoeffizient bei 560 nm im Bereich grünen Lichts verhältnismäßig niedrig ist und vorteilhafte Dunkelstromcharakteristiken, EQE-Charakteristiken und Ansprechcharakteristiken veranschaulicht sind.
  • (Beispiel 2)
  • Wie in der zweiten Zeile von oben von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 2 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), relative Werte eines Dunkelstroms, einer EQE und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und gegenüber Beispiel 1 signifikante schlechtere Charakteristiken in einem Fall, in dem der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine durch die folgende chemische Formel (7) repräsentierte Substanz (7) (Verbindung 1: eine Mischung aus 3,9-Di(naphthalen-2-yl) und 3,10 Di(naphthalen-2-yl)), eine Substanz (3) (Verbindung a) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so ausgebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
    [Chemische Formel 7]
    Figure DE112020001564T5_0008
  • Im Fall von Beispiel 2 in der zweiten Zeile von oben von 7 beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 9,2E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) 3,1E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 30.
  • Darüber hinaus beträgt der Dunkelstrom 0,50 in Bezug auf Beispiel 1, beträgt die EQE 1,16 in Bezug auf Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeitzeit 1,07 in Bezug auf Beispiel 1.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 2 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (7) (Verbindung 1), die Substanz (3) (Verbindung a) und die Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, worin die Werte nahe den Ergebnissen von Beispiel 1 liegen, ein Absorptionskoeffizient bei 450 nm in einem Bereich blauen Lichts verhältnismäßig hoch ist, ein Absorptionskoeffizient bei 560 nm in einem Bereich grünen Lichts verhältnismäßig niedrig ist und vorteilhafte Dunkelstromcharakteristiken, EQE-Charakteristiken und Ansprechcharakteristiken veranschaulicht sind. Daher kann man in Beispiel 2 davon ausgehen, dass es keine gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechteren Charakteristiken gibt.
  • (Beispiel 3)
  • Wie in der dritten Zeile von oben von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 3 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), relative Werte eines Dunkelstroms, einer EQE, und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und Charakteristiken, die gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechter sind, in einem Fall, in dem der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine durch die folgende chemische Formel (8) repräsentierte Substanz (8) (Verbindung 2: 2,5,8,11-Tetratert-Butylperylen), eine Substanz (3) (Verbindung a) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden, und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so ausgebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
    [Chemische Formel 8]
    Figure DE112020001564T5_0009
  • Im Fall von Beispiel 3 in der dritten Zeile von oben von 7 beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 4,3E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) 2,8E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 15.
  • Außerdem beträgt der Dunkelstrom 0,34 in Bezug auf Beispiel 1, beträgt die EQE 0, 80 in Bezug auf Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 2,22 in Bezug auf Beispiel 1.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 3 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (8) (Verbindung 2), die Substanz (3) (Verbindung a) und die Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, worin die Werte nahe den Ergebnissen von Beispiel 1 liegen, ein Absorptionskoeffizient bei 450 nm in einem Bereich blauen Lichts verhältnismäßig hoch ist, ein Absorptionskoeffizient bei 560 nm in einem Bereich grünen Lichts verhältnismäßig niedrig ist und vorteilhafte Dunkelstromcharakteristiken, EQE-Charakteristiken und Ansprechcharakteristiken veranschaulicht sind. Daher kann man in Beispiel 3 davon ausgehen, dass es keine gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechteren Charakteristiken gibt.
  • (Beispiel 4)
  • Wie in der vierten Zeile von oben von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 4 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), relative Werte eines Dunkelstroms, einer EQE, und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechtere Charakteristiken in einem Fall, in dem der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine durch die folgende chemische Formel (9), repräsentierte Substanz (9) (Verbindung 3: Pryln-(COOiBu)4), eine Substanz (3) (Verbindung a) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so gebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
    [Chemische Formel 9]
    Figure DE112020001564T5_0010
    Im Fall von Beispiel 4 in der vierten Zeile von oben von 7 beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 3,8E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm(cm-1)) 2,6E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 15.
  • Darüber hinaus beträgt der Dunkelstrom 1,50 in Bezug auf Beispiel 1, beträgt die EQE 0,94 in Bezug auf Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 1,56 in Bezug auf Beispiel 1.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 4 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (9) (Verbindung 3), die Substanz (3) (Verbindung a) und die Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, worin die Werte nahe dem Ergebnis von Beispiel 1 liegen, ein Absorptionskoeffizient bei 450 nm in einem Bereich blauen Lichts verhältnismäßig hoch ist, ein Absorptionskoeffizient bei 560 nm in einem Bereich grünen Lichts verhältnismäßig niedrig ist und vorteilhafte Dunkelstromcharakteristiken, EQE-Charakteristiken und Ansprechcharakteristiken veranschaulicht sind. Daher kann man in Beispiel 4 davon ausgehen, dass es keine gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechteren Charakteristiken gibt.
  • (Beispiel 5)
  • Wie in der fünften Zeile von oben von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 5 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), relative Werte eines Dunkelstroms, einer EQE und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechtere Charakteristiken in einem Fall, in dem der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine Substanz (2) (SG5), eine Substanz (6) (Verbindung b) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so gebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
  • Im Fall von Beispiel 5 in der fünften Zeile von oben von 7 beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 9,5E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) 4,2E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 23.
  • Außerdem beträgt der Dunkelstrom 0,55 in Bezug auf Beispiel 1, beträgt die EQE 1,49 in Bezug auf Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 0,64 in Bezug auf Beispiel 1.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 5 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die eine Substanz (2) (SG5), eine Substanz (6) (Verbindung b) und eine Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, worin die Werte nahe den Ergebnissen von Beispiel 1 liegen, ein Absorptionskoeffizient bei 450 nm in einem Bereich blauen Lichts verhältnismäßig hoch ist, ein Absorptionskoeffizient bei 560 nm in einem Bereich grünen Lichts verhältnismäßig niedrig ist und vorteilhafte Dunkelstromcharakteristiken, EQE-Charakteristiken und Ansprechcharakteristiken veranschaulicht sind. Daher kann man in Beispiel 5 davon ausgehen, dass es gegenüber Beispiel 1 keine signifikant schlechteren Charakteristiken gibt.
  • (Beispiel 6)
  • Wie in der sechsten Zeile von oben von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 6 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), die relativen Werte eines Dunkelstroms, einer EQE und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechtere Charakteristiken in einem Fall, in dem der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine Substanz (2) (SG5), eine Substanz (3) (Verbindung a) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,00 Å/s bzw. 0,50 Å/s gemischt werden und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so gebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
  • Man beachte, dass der Fall, in dem die Filmausbildungsrate 0,00 Å/s beträgt, bedeutet, dass ein Film mit einer extrem geringen Filmausbildungsrate, die 0,00 Å/s extrem nahekommt, gebildet wird, statt dass überhaupt kein Film ausgebildet wird. Daher wird die Beschreibung unter der Annahme vorgenommen, dass die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 im Prinzip eine Mischung des ersten organischen Halbleiters (Farbstoff), des zweiten organischen Halbleiters (Lochtransportmaterial) und des dritten organischen Halbleiters (Fulleren-Derivat) ist. Jedoch ist ein Fall, in dem die Filmausbildungsrate ein Wert nahe 0,00 Å/s ist, im Wesentlichen ähnlich einem Zustand, in dem überhaupt kein Film ausgebildet ist.
  • Das heißt, in Beispiel 6 ist die Substanz (3) (Verbindung a), die der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) ist, in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 46 kaum enthalten.
  • Im Fall von Beispiel 6 in der sechsten Zeile von oben von 7 entspricht ein Mischverhältnis zwischen dem ersten organischen Halbleiter (Farbstoff), dem zweiten organischen Halbleiter (Lochtransportmaterial) und dem dritten organischen Halbleiter (Fulleren-Derivat) einem Verhältnis einer Filmbildungsrate und ist daher 5 : 0 : 5 (= 0,50 Ä/s : 0,00 Å/s : 0,50 Å/s).
  • Darüber hinaus beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 8,3E+4, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) 1,4E+4 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 5,9.
  • Außerdem beträgt der Dunkelstrom 0,61 in Bezug auf Beispiel 1, beträgt die EQE 1,46 in Bezug auf Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 9,34 in Bezug auf Beispiel 1. Die gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechteren Charakteristiken sind das Koeffizientenverhältnis und die Ansprechzeit, welche spektrale Charakteristiken sind.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 6 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die eine Substanz (2) (SG5), eine Substanz (3) (Verbindung a) und eine Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 5 : 0 : 5 enthält, worin die Substanz (3) (Verbindung a) kaum enthalten ist, die Lochtransportcharakteristiken, welche die Charakteristiken der Substanz (3) (Verbindung a) sind, niedrig sind und daher die Ansprechcharakteristiken signifikant niedriger als jene von Beispiel 1 sind. Darüber hinaus ist die Substanz (3) (Verbindung a) kaum enthalten und ist das Verhältnis der Substanz (4) (C60) erhöht. Daher ist der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) von grünem Licht hoch und ist das Koeffizientenverhältnis klein.
  • (Beispiel 7)
  • Wie in der siebten Zeile von oben von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 7 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), relative Werte eines Dunkelstroms, einer EQE und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechtere Charakteristiken, in einem Fall, in dem der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine Substanz (1) (B4PyMPM), eine Substanz (3) (Verbindung a) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so gebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
  • Im Fall von Beispiel 7 in der siebten Zeile von oben von 7 beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 7,2E+3, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) 2,9E+3 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 2,5.
  • Außerdem beträgt der Dunkelstrom 0,75 in Bezug auf Beispiel 1, beträgt die EQE 0,27 in Bezug auf Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 5,42 in Bezug auf Beispiel 1. Die gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechteren Charakteristiken sind das Koeffizientenverhältnis, die EQE und die Ansprechzeit, welche spektrale Charakteristiken sind.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 7 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die eine Substanz (1) (B4PyMPM), eine Substanz (3) (Verbindung a) und eine Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, worin der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1) ) vom blauem Licht niedrig ist und das Koeffizientenverhältnis klein ist. Darüber hinaus sind, da die Lichtabsorptionscharakteristiken der Substanz (1) (B4PyMPM) für blaues Licht niedrig sind, die EQE-Charakteristiken und die Ansprechcharakteristiken niedriger als jene von Beispiel 1.
  • (Beispiel 8)
  • Wie in der achten Zeile von oben von 7 veranschaulicht ist, veranschaulicht Beispiel 8 einen Absorptionskoeffizienten (α 450 nm (cm-1)) und einen Absorptionskoeffizienten (α 560 nm (cm-1)), ein Verhältnis zwischen den Absorptionskoeffizienten (α 450 nm/α 560 nm), relative Werte eines Dunkelstroms, einer EQE und einer Ansprechzeit in Bezug auf Beispiel 1 und gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechtere Charakteristiken in einem Fall, in dem der erste organische Halbleiter (Farbstoff), der zweite organische Halbleiter (Lochtransportmaterial) und der dritte organische Halbleiter (Fulleren-Derivat) eine durch die folgende chemische Formel (10) repräsentierte Substanz (10) (F6-SubPc-OPh26F2), eine Substanz (3) (Verbindung a) bzw. eine Substanz (4) (C60) sind und mit Filmausbildungsraten von 0,50 Å/s, 0,50 Å/s bzw. 0,25 Å/s gemischt werden und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 so gebildet wird, dass sie eine vorbestimmte Dicke (z. B. 200 nm) aufweist.
    [Chemische Formel 10]
    Figure DE112020001564T5_0011
  • Im Fall von Beispiel 8 in der achten Zeile von oben von 7 beträgt der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) 8,5E+3, beträgt der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) 1,0E+5 und ist das Koeffizientenverhältnis (α 450 nm/α 560 nm) 0,085.
  • Darüber hinaus beträgt der Dunkelstrom 0,65 in Bezug auf Beispiel 1, beträgt die EQE 0,71 in Bezug auf Beispiel 1 und beträgt die Ansprechzeit 2,18. Die gegenüber Beispiel 1 signifikant schlechteren Charakteristiken sind das Koeffizientenverhältnis und die EQE, welche spektrale Charakteristiken sind.
  • Das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 von Beispiel 8 nutzt, veranschaulicht ein experimentelles Ergebnis unter Verwendung einer ternären fotoelektrischen Umwandlungsschicht, die die Substanz (10)(F6-SubPc-OPh26F2)), die Substanz (3) (Verbindung a) und die Substanz (4) (C60) in einem Verhältnis von 4 : 4 : 2 enthält, worin der Absorptionskoeffizient (α 450 nm (cm-1)) von blauem Licht niedrig ist, der Absorptionskoeffizient (α 560 nm (cm-1)) von grünem Licht hoch ist und das Koeffizientenverhältnis klein ist. Da die Lichtabsorptionscharakteristiken der Substanz (10) (F6-SubPc-OPh26F2) gegenüber blauem Licht niedrig sind, sind darüber hinaus die EQE-Charakteristiken niedriger als jene von Beispiel 1.
  • Wenn die oben in 7 veranschaulichten Beispiele 1 bis 8 miteinander verglichen werden, kann man davon ausgehen, dass das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das die in jedem der Beispiele 1 bis 5 ausgebildete fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 enthält, blaues Licht mit hoher Effizienz selektiv und fotoelektrisch umwandeln kann.
  • Das heißt, man kann davon ausgehen, dass wünschenswerte Charakteristiken erhalten werden, indem die fotoelektrische Umwandlungsschicht 46 gebildet wird, indem man den ein Perylen-Derivat enthaltenden ersten organischen Halbleiter (Farbstoff), den zweiten organischen Halbleiter (Lochtransportmaterial) und den dritten organischen Halbleiter (Fulleren-Derivat) mischt.
  • Konkreter ist der ein Perylen-Derivat enthaltende erste organische Halbleiter (Farbstoff) ein Film, der blaues Licht (das blaues Licht in einem Bereich von z. B. 400 bis 500 nm umfasst, einschließlich 450 nm, das im Experiment übernommen wurde) absorbiert, aber grünes Licht (das grünes Licht in einem Bereich von z. B. 500 bis 600 nm um 560 nm, das im Experiment übernommen wurde, einschließt) oder rotes Licht (das rotes Licht in einem Bereich von z. B. 600 bis 700 nm umfasst) nicht absorbiert. Konkret muss der ein Perylen-Derivat enthaltende erste organische Halbleiter (Farbstoff) nur einen Absorptionskoeffizienten von 40000 cm-1 oder mehr für blaues Licht (das blaues Licht in einem Bereich von z. B. 400 bis 500 nm umfasst, einschließlich 450 nm, das im Experiment übernommen wurde), und einen Absorptionskoeffizienten von 10000 cm-1 oder weniger für grünes Licht (das grünes Licht in einem Bereich von z. B. 500 bis 600 nm um 560 nm herum, das im Experiment übernommen wurde, umfasst) und rotes Licht (das rotes Licht in einem Bereich von z. B. 500 bis 700 nm umfasst) aufweisen.
  • Wenn man den ein Perylen-Derivat enthaltenden ersten organische Halbleiter (Farbstoff) verallgemeinert, ist der ein Perylen-Derivat enthaltende erste organische Halbleiter (Farbstoff) beispielsweise eine durch die folgende chemische Formel (11) repräsentierte Substanz (11).
    [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0012
  • In der die Substanz (11) repräsentierenden chemischen Formel (11) werden R1 bis R12 jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer linearen, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppe, einer Thioalkylgruppe, einer Thioarylgruppe, einer Arylsulfonylgruppe, einer Alkylsulfonylgruppe, einer Aminogruppe, einer Alkylaminogruppe, einer Arylaminogruppe, einer Hydroxygruppe, einer Alkoxygruppe, einer Acylaminogruppe, einer Acyloxygruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Carboxoamidgruppe, einer Carboalkoxygruppe, einer Acylgruppe, einer Sulfonylgruppe, einer Cyanogruppe und einer Nitrogruppe besteht, worin jeder benachbarte R1 bis R12 ein Teil eines kondensierten aliphatischen Rings oder eines kondensierten aromatischen Rings sein kann und der kondensierte aliphatische Ring oder der kondensierte aromatische Ring ein oder mehr andere Atome als ein Kohlenstoffatom enthalten kann.
  • Darüber hinaus können im Perylen-Derivat R1 und R7, die in Bezug auf einen zentralen Ring in der die Substanz (11) repräsentierenden chemischen Formel (11) als zentrale Achse punktsymmetrisch sind, gleich sein, können R6 und R12, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sein, können R4 und R10, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sein und können R3 und R9, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sein.
  • Darüber hinaus können in dem Perylen-Derivat R2, R5, R8 und R11 in der die Substanz (11) repräsentierenden chemischen Formel (11) jeweils ein Wasserstoffatom oder ein kohlenstoffgebundener Substituent sein.
  • Darüber hinaus können im Perylen-Derivat, wenn R1 und R7, die in Bezug auf einen zentralen Ring in der die Substanz (11) repräsentierenden chemischen Formel (11) als zentrale Achse punktsymmetrisch sind, gleich sind, R6 und R12, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R4 und R10, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, und R3 und R9, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R2, R5, R8 und R11 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder nicht substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe sein.
  • Darüber hinaus kann das Perylen-Derivat ein Polymer der durch die chemische Formel (11) repräsentierten Substanz (11) sein, wie durch eine durch die chemische Formel (12) repräsentierte Substanz (12) angegeben ist.
    [Chemische Formel 12]
    Figure DE112020001564T5_0013
  • Das Perylen-Derivat, das der wie oben beschrieben verallgemeinerte erste allgemeine Halbleiter (Farbstoff) ist, muss nur eine Verbindung sein, die durch eine chemische Formel (11) oder (12) repräsentiert werden kann, und kann daher beispielsweise iregdeine beliebige von Substanzen (13) bis (53) sein, die durch die folgenden chemischen Formeln (13) bis (53) repräsentiert werden.
    [Chemische Formel 13]
    Figure DE112020001564T5_0014
    [Chemische Formel 14]
    Figure DE112020001564T5_0015
    [Chemische Formel 15]
    Figure DE112020001564T5_0016
    [Chemische Formel 16]
    Figure DE112020001564T5_0017
    [Chemische Formel 17]
    Figure DE112020001564T5_0018
    [Chemische Formel 18]
    Figure DE112020001564T5_0019
    [Chemische Formel 19]
    Figure DE112020001564T5_0020
    [Chemische Formel 20]
    Figure DE112020001564T5_0021
    [Chemische Formel 21]
    Figure DE112020001564T5_0022
    [Chemische Formel 22]
    Figure DE112020001564T5_0023
    [Chemische Formel 23]
    Figure DE112020001564T5_0024
    [Chemische Formel 24]
    Figure DE112020001564T5_0025
    [Chemische Formel 25]
    Figure DE112020001564T5_0026
    [Chemische Formel 26]
    Figure DE112020001564T5_0027
    [Chemische Formel 27]
    Figure DE112020001564T5_0028
    [Chemische Formel 28]
    Figure DE112020001564T5_0029
    [Chemische Formel 29]
    Figure DE112020001564T5_0030
    [Chemische Formel 30]
    Figure DE112020001564T5_0031
    [Chemische Formel 31]
    Figure DE112020001564T5_0032
    [Chemische Formel 32]
    Figure DE112020001564T5_0033
    [Chemische Formel 33]
    Figure DE112020001564T5_0034
    [Chemische Formel 34]
    Figure DE112020001564T5_0035
    [Chemische Formel 35]
    Figure DE112020001564T5_0036
    [Chemische Formel 36]
    Figure DE112020001564T5_0037
    [Chemische Formel 37]
    Figure DE112020001564T5_0038
    [Chemische Formel 38]
    Figure DE112020001564T5_0039
    [Chemische Formel 39]
    Figure DE112020001564T5_0040
    [Chemische Formel 40]
    Figure DE112020001564T5_0041
    [Chemische Formel 41]
    Figure DE112020001564T5_0042
    [Chemische Formel 42]
    Figure DE112020001564T5_0043
    [Chemische Formel 43]
    Figure DE112020001564T5_0044
    [Chemische Formel 44]
    Figure DE112020001564T5_0045
    [Chemische Formel 45]
    Figure DE112020001564T5_0046
    [Chemische Formel 46]
    Figure DE112020001564T5_0047
    [Chemische Formel 47]
    Figure DE112020001564T5_0048
    [Chemische Formel 48]
    Figure DE112020001564T5_0049
    [Chemische Formel 49]
    Figure DE112020001564T5_0050
    [Chemische Formel 50]
    Figure DE112020001564T5_0051
    [Chemische Formel 51]
    Figure DE112020001564T5_0052
    [Chemische Formel 52]
    Figure DE112020001564T5_0053
    [Chemische Formel 53]
    Figure DE112020001564T5_0054
  • Darüber hinaus wurde oben ein Beispiel einer Verwendung der Substanz (3) (Verbindung a) und der Substanz (6) (Verbindung b) als der zweite organische Halbleiter beschrieben. Ein anderer Halbleiter kann jedoch verwendet werden, solange der Halbleiter ein Lochtransportmaterial ist, das blaues Licht absorbiert und eine Fischgrätstruktur und Kristallinität aufweist.
  • Konkreter ist als eine erste Bedingung ein Film, auf dem der zweite organische Halbleiter abgeschieden wird, ein Film, der blaues Licht (das blaues Licht in einem Bereich von z. B. 400 bis 500 nm umfasst, der 450 nm, das im Experiment verwendet wurde, einschließt), aber grünes Licht (das grünes Licht in einem Bereich von z. B. 500 bis 600 nm umfasst, der 560 nm, das im Experiment übernommen wurde, einschließt) oder rotes Licht (das rotes Licht in einem Bereich von z. B. 500 bis 700 nm umfasst) nicht absorbiert, einen Absorptionskoeffizienten von 40000 cm-1 oder mehr für blaues Licht und ein Absorptionsverhältnis von 80 % oder mehr für blaues Licht aufweist und einen Absorptionskoeffizienten von 10000 cm-1 oder weniger für sowohl grünes Licht als auch rotes Licht und ein Absorptionsverhältnis von weniger als 20 % für sowohl grünes Licht als auch rotes Licht aufweist.
  • Als eine zweite Bedingung ist darüber hinaus der Film, auf dem der zweite organische Halbleiter abgeschieden wird, ein Lochtransportmaterial mit einem HOMO von 5,0 bis 6,0 eV und weist eine Lochbeweglichkeit von 1E-6 cm-2/Vs oder mehr auf.
  • Darüber hinaus zeigt als eine dritte Bedingung der Film, auf dem der zweite organische Halbleiter abgeschieden wird, eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene und weist das fotoelektrische Umwandlungselement 21, das den zweiten Halbleiter enthält, eine Spitze der Kristallinität an einer Position auf, die gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene jener eines Einzelfilms äquivalent ist.
  • Das heißt, der zweite organische Halbleiter muss nur ein Halbleiter sein, der die oben beschriebenen ersten bis dritten Bedingungen erfüllt, und kann beispielsweise irgendeine von Substanzen (54) bis (70) sein, die durch die folgenden chemischen Formeln (54) bis (70) repräsentiert werden.
    [Chemische Formel 54]
    Figure DE112020001564T5_0055
    [Chemische Formel 55]
    Figure DE112020001564T5_0056
    [Chemische Formel 56]
    Figure DE112020001564T5_0057
    [Chemische Formel 57]
    Figure DE112020001564T5_0058
    [Chemische Formel 58]
    Figure DE112020001564T5_0059
    [Chemische Formel 59]
    Figure DE112020001564T5_0060
    [Chemische Formel 60]
    Figure DE112020001564T5_0061
    [Chemische Formel 61]
    Figure DE112020001564T5_0062
    [Chemische Formel 62]
    Figure DE112020001564T5_0063
    [Chemische Formel 63]
    Figure DE112020001564T5_0064
    [Chemische Formel 64]
    Figure DE112020001564T5_0065
    [Chemische Formel 65]
    Figure DE112020001564T5_0066
    [Chemische Formel 66]
    Figure DE112020001564T5_0067
    [Chemische Formel 67]
    Figure DE112020001564T5_0068
    [Chemische Formel 68]
    Figure DE112020001564T5_0069
    [Chemische Formel 69]
    Figure DE112020001564T5_0070
    [Chemische Formel 70]
    Figure DE112020001564T5_0071
  • Darüber hinaus kann der dritte organische Halbleiter eine andere Substanz als die Substanz (4) (C60) sein, solange der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist, und kann beispielsweise eine durch die folgende chemische Formel (71) repräsentierte Substanz (71) (C70) sein.
    [Chemische Formel 71]
    Figure DE112020001564T5_0072
  • <Konfiguration eines Festkörper-Bildgebungselements>
  • Als nächstes wird mit Verweis auf 8 eine Konfiguration eines Festkörper-Bildgebungselements beschrieben, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird. 8 ist ein schematisches Diagramm, um eine Struktur eines Festkörper-Bildgebungselements zu erläutern, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
  • In 8 ist hier jedes der Pixelgebiete 201, 211 und 231 ein Gebiet, in dem das den fotoelektrischen Umwandlungsfilm gemäß der vorliegenden Technologie enthaltende fotoelektrische Umwandlungselement angeordnet ist. Darüber hinaus ist jede von Steuerungsschaltungen 202, 212 und 242 eine Schaltung zur arithmetischen Verarbeitung, die jede Komponente des Festkörper-Bildgebungselements steuert, und jede von Logikschaltungen 203, 223 und 243 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, um ein durch das fotoelektrische Umwandlungselement im Pixelgebiet fotoelektrisch umgewandeltes Signal zu verarbeiten.
  • Wie in Konfiguration A von 8 veranschaulicht ist, können beispielsweise im Festkörper-Bildgebungselement, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, das Pixelgebiet 201, die Steuerungsschaltung 202 und die Logikschaltung 203 in einem Halbleiterchip 200 ausgebildet sein.
  • Darüber hinaus kann, wie in Konfiguration B von 8 veranschaulicht ist, das Festkörper-Bildgebungselement, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie angewendet wird, ein laminiertes Festkörper-Bildgebungselement sein, in dem das Pixelgebiet 211 und die Steuerungsschaltung 212 in einem ersten Halbleiterchip 210 ausgebildet sind und die Logikschaltung 223 in einem zweiten Halbleiterchip 220 ausgebildet ist.
  • Wie in einer Konfiguration C von 8 veranschaulicht ist, kann außerdem das Festkörper-Bildgebungselement, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, ein laminiertes Festkörper-Bildgebungselement sein, in dem das Pixelgebiet 231 in einem ersten Halbleiterchip 230 ausgebildet ist und die Steuerungsschaltung 242 und die Logikschaltung 243 in einem zweiten Halbleiterchip 240 ausgebildet sind.
  • In dem in jeder der Konfigurationen B und C von 8 veranschaulichten Festkörper-Bildgebungselement ist zumindest eine der Steuerungsschaltung oder der Logikschaltung in einem Halbleiterchip ausgebildet, der von dem Halbleiterchip verschieden ist, auf dem das Pixelgebiet ausgebildet ist. Daher können die in jeder der Konfigurationen B und C von 8 veranschaulichten Festkörper-Bildgebungselemente das Pixelgebiet mehr vergrößern als das in der Konfiguration A veranschaulichte Festkörper-Bildgebungselement und können daher die Anzahl an Pixeln, die auf dem Pixelglied montiert werden, erhöhen und eine planare Auflösung verbessern. Darüber hinaus ist das Festkörper-Bildgebungselement, für das das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, bevorzugter das in sowohl der Konfiguration B als auch der Konfiguration C von 8 veranschaulichte laminierte Festkörper-Bildgebungselement.
  • <Konfiguration einer elektronischen Einrichtung>
  • Als Nächstes wird mit Verweis auf 9 eine Konfiguration einer elektronischen Einrichtung beschrieben, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird. 9 ist ein Blockdiagramm, um die Konfiguration der elektronischen Einrichtung zu erläutern, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird.
  • Wie in 9 veranschaulicht ist, enthält eine elektronische Einrichtung 400 ein optisches System 402, ein Festkörper-Bildgebungselement 404, eine Schaltung 406 für einen Digitalsignalprozess (DSP), eine Steuerungseinheit 408, eine Ausgabeeinheit 412, eine Eingabeeinheit 414, einen Frame-Speicher 416, eine Aufzeichnungseinheit 418 und eine Stromquelleneinheit 420.
  • Die DSP-Schaltung 406, die Steuerungseinheit 408, die Ausgabeeinheit 412, die Eingabeeinheit 414, der Frame-Speicher 416, die Aufzeichnungseinheit 418 und die Stromquelleneinheit 420 sind hier über eine Busleitung 410 miteinander verbunden.
  • Das optische System 402 fängt einfallendes Licht von einem Objekt auf und erzeugt ein Bild auf einer Abbildungs- bzw. Bildgebungsoberfläche des Festkörper-Bildgebungselements 404. Darüber hinaus enthält das Festkörper-Bildgebungselement 404 das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie und wandelt die Menge an einfallendem Licht, von dem ein Bild auf der Bildgebungsoberfläche durch das optische System 402 erzeugt wurde, in ein elektrisches Signal pixelweise um und gibt das elektrische Signal als Pixelsignal ab.
  • Die DSP-Schaltung 406 verarbeitet das von dem Festkörper-Bildgebungselement 404 übertragene Pixelsignal und gibt das verarbeitete Signal an die Ausgabeeinheit 412, den Frame-Speicher 416, die Aufzeichnungseinheit 418 und dergleichen ab. Darüber hinaus enthält die Steuerungseinheit 408 beispielsweise eine Schaltung zur arithmetischen Verarbeitung und steuert eine Operation bzw. einen Betrieb jeder Komponente der elektronischen Einrichtung 400.
  • Die Ausgabeeinheit 412 ist beispielsweise eine Anzeigevorrichtung vom Panel-Typ wie etwa eine Flüssigkristallanzeige oder eine organische Elektrolumineszenzanzeige und zeigt ein durch das Festkörper-Bildgebungselement 404 abgebildetes Bewegtbild oder Standbild an. Man beachte, dass die Ausgabeeinheit 412 eine Audio-Ausgabevorrichtung wie etwa einen Lautsprecher oder einen Kopfhörer enthalten kann. Darüber hinaus ist die Eingabeeinheit 414 beispielsweise eine Vorrichtung für einen Nutzer, um eine Operation einzugeben, wie etwa ein Touchpanel oder eine Taste, und gibt einen Operationsbefehl für verschiedene Funktionen der elektronischen Einrichtung 400 gemäß der Bedienung durch den Nutzer aus.
  • Der Frame-Speicher 416 speichert vorübergehend ein durch das Festkörper-Bildgebungselement 404 abgebildetes Bewegtbild, Standbild und dergleichen. Darüber hinaus zeichnet die Aufzeichnungseinheit 418 ein durch das Festkörper-Bildgebungselement 404 erzeugtes Bewegtbild, Standbild und dergleichen auf einem herausnehmbaren Speichermedium wie etwa einer Magnetplatte, einer optischen Platte, einer magnetooptischen Platte oder einem Halbleiterspeicher auf.
  • Die Stromquelleneinheit 420 stellt in geeigneter Weise verschiedene Stromquellen, die als Betriebsstromquellen der DSP-Schaltung 406, der Steuerungseinheit 408, der Ausgabeeinheit 412, der Eingabeeinheit 414, des Frame-Speichers 416 und der Aufzeichnungseinheit 418 dienen, diesen Versorgungszielen bereit.
  • Die elektronische Einrichtung 400, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, wurde oben beschrieben. Die elektronische Einrichtung 400, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, kann beispielsweise eine Bildgebungseinrichtung sein.
  • Darüber hinaus kann, obgleich das Festkörper-Bildgebungselement und die elektronische Einrichtung, für die das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie verwendet wird, oben beschrieben wurden, das fotoelektrische Umwandlungselement gemäß der vorliegenden Technologie auch für andere Techniken verwendet werden und kann beispielsweise auch als Sensor, der eine Solarzelle oder Licht nutzt, verwendet werden.
  • Bisher wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben; jedoch ist der technische Umfang der vorliegenden Technologie nicht auf solche Beispiele beschränkt. Es ist offensichtlich, dass ein Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Technologie gehört, verschiedene Änderungsbeispiele und Modifikationsbeispiele innerhalb eines Bereichs der in den Ansprüchen beschriebenen technischen Idee konzipieren kann, und es sich versteht, dass diese Änderungsbeispiele und Modifikationsbeispiele natürlich innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Technologie liegen.
  • Darüber hinaus sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Effekte nur veranschaulichend oder beispielhaft und nicht einschränkend. Das heißt, die vorliegende Technologie kann zusammen mit den obigen Effekten oder anstelle der obigen Effekte einen anderen Effekt zeigen, der für den Fachmann aus der Beschreibung der vorliegenden Beschreibung offensichtlich ist.
  • <Anwendungsbeispiel für ein System für endoskopische Chirurgie>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
  • 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie veranschaulicht, für das die Technologie der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
  • 10 veranschaulicht eine Situation, in der ein Chirurg (Mediziner) 11131 gerade einen chirurgischen Eingriff an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 unter Verwendung eines Systems 11000 für endoskopische Chirurgie durchführt. Wie in der Zeichnung veranschaulicht ist, umfasst das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, ein anderes chirurgisches Instrument 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 oder ein Energiebehandlungsinstrument 11112, eine Trägerarmvorrichtung 11120 zum Tragen des Endoskops 11100 und einen Rollwagen 11200, auf dem verschiedene Vorrichtungen für eine endoskopische Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101, der in einem Bereich einer vorbestimmten Länge von dessen Spitze aus in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 einzuführen ist, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden ist. Im veranschaulichten Beispiel ist das Endoskop 11100 veranschaulicht, das als ein sogenanntes hartes bzw. unflexibles Endoskop mit dem harten bzw. unflexiblen Linsentubus 11101 konfiguriert ist; das Endoskop 11100 kann aber als sogenanntes weicher bzw. flexibler Spiegel konfiguriert sein, der einen flexiblen Linsentubus enthält.
  • An der Spitze des Linsentubus 11101 ist eine Öffnung angeordnet, in die eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden. Von der Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugtes Licht wird zur Spitze des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung geführt, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und wird in Richtung eines Beobachtungsziels in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 über die Objektlinse emittiert. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Endoskop 11100 ein Endoskop für Geradeaussicht, ein Endoskop für Schrägsicht oder ein Endoskop für eine Seitensicht sein kann.
  • Innerhalb des Kamerakopfes 11102 sind ein optisches System und ein Bildgebungselement angeordnet. Reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von einem Beobachtungsziel wird durch das optische System auf dem Bildgebungselement gebündelt. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildgebungselement fotoelektrisch umgewandelt, und ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, das heißt ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, wird erzeugt. Das Bildsignal wird als ROH-Daten zu einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und dergleichen und steuert integral den Betrieb bzw. die Operationen des Endoskops 11100 und der Anzeigevorrichtung 11202. Außerdem empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt basierend auf dem Bildsignal verschiedene Bildverarbeitungen zum Anzeigen eines Bildes wie etwa eine Entwicklungsverarbeitung (Demosaicing-Verarbeitung) am Bildsignal durch.
  • Unter der Steuerung der CCU 11201 zeigt die Anzeigevorrichtung 11202 basierend auf einem einer Bildverarbeitung durch die CCU 11201 unterzogenen Bildsignal ein Bild an.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) und stellt dem Endoskop 11100 zur Zeit einer Bildaufnahme eines Operationsbereichs oder dergleichen Bestrahlungslicht bereit.
  • Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für endoskopische Chirurgie. Ein Nutzer kann über die Eingabevorrichtung 11204 verschiedene Informationen und Anweisungen in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingeben. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung oder dergleichen ein, um Abbildungs- bzw. Bildgebungsbedingungen (Art des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennweite und dergleichen) durch das Endoskops 11100 zu ändern.
  • Eine Vorrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung des Energiebehandlungsinstruments 11112 zum Kauterisieren und Schneiden eines Gewebes, Verschließen eines Blutgefäßes oder dergleichen. Um ein Sichtfeld des Endoskops 11100 zu gewährleisten und einen Arbeitsraum für den Bediener sicherzustellen, speist eine Pneumoperitoneum-Vorrichtung 11206 über das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum des Patienten 11132 auszudehnen. Eine Aufzeichnungsvorrichtung 11207 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Arten von Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Arten von Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff in verschiedenen Formaten wie etwa als Text, Bild und grafische Darstellung drucken kann.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Lichtquellenvorrichtung 11203, um dem Endoskop 11100 Bestrahlungslicht bereitzustellen, das zum Abbilden eines Operationsbereichs verwendet wird, zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Weißlichtquelle enthalten kann, die von deren Kombination gebildet wird. Falls die Weißlichtquelle von einer Kombination von RGB-Laserlichtquellen gebildet wird, können die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt jeder Farbe (jeder Wellenlänge) mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann, und daher kann eine Einstellung eines Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes durch die Lichtquellenvorrichtung 11203 durchgeführt werden. Überdies ist es in diesem Fall auch möglich, indem ein Beobachtungsziel mit Laserlicht von jeder der RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Weise bestrahlt und eine Ansteuerung eines Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Bestrahlungszeitpunkt gesteuert wird, ein Bild entsprechend jeder von RGB in Zeitmultiplex-Weise aufzunehmen. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, ohne einen Farbfilter für das Bildgebungselement vorzusehen.
  • Ferner kann eine Ansteuerung der Lichtquellenvorrichtung 11203 gesteuert, um die Intensität des Abgabelichts in vorbestimmten Zeitintervallen zu ändern. Indem man eine Ansteuerung des Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Intensität des Lichts steuert, um ein Bild in Zeitmultiplex-Weise zu erfassen, und man das Bild synthetisiert, kann ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne sogenannte blockierte Abschattungen überbelichtete Hervorhebungen erzeugt werden.
  • Darüber hinaus kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so konfiguriert sein, dass sie Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband entsprechend einer Beobachtung mit speziellem Licht bereitstellen kann. Bei der Beobachtung mit speziellem Licht wird zum Beispiel durch Bestrahlung mit Licht in einem schmaleren Band als Bestrahlungslicht (mit anderen Worten Weißlicht) zur Zeit einer normalen Beobachtung unter Verwendung der Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtabsorption in einem Körpergewebe ein vorbestimmtes Gewebe wie etwa ein Blutgefäß einer mukosalen Oberflächenschicht Licht mit hohem Kontrast abgebildet, das heißt, eine sogenannte Schmalband-Abbildung wird durchgeführt. Alternativ dazu kann bei der Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenz-Beobachtung durchgeführt werden, um ein Bild mittels einer durch Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugten Fluoreszenz zu erhalten. Bei der Fluoreszenz-Beobachtung ist es möglich, beispielsweise Fluoreszenz von einem Körpergewebe (Eigenfluoreszenz-Beobachtung) zu beobachten, indem das Körpergewebe mit Anregungslicht bestrahlt wird, oder ein fluoreszierendes Bild zu erhalten, indem ein Reagenzmittel wie etwa Indocyaningrün (ICG) lokal in ein Körpergewebe injiziert und das Körpergewebe mit Anregungslicht bestrahlt wird, das einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels entspricht. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann dafür konfiguriert sein, schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht entsprechend einer solchen Beobachtung mit speziellem Licht bereitstellen zu können.
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das Beispiele funktionaler Konfigurationen des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 veranschaulicht, die in 10 dargestellt sind.
  • Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildgebungseinheit 11402, eine Ansteuerungseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuerungseinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind durch ein Übertragungskabel 11400 kommunikationsfähig miteinander verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das bei einem Verbindungsbereich mit dem Linsentubus 11101 angeordnet ist. Von einer Spitze des Linsentubus 11101 aufgenommenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und fällt auf die Linseneinheit 11401. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
  • Der Bildgebungseinheit 11402 enthält ein Bildgebungselement. Die Bildgebungseinheit 11402 kann ein Bildgebungselement (einen sogenannten Einzelplatten-Typ) oder eine Vielzahl von Bildgebungselementen (einen sogenannten Mehrplatten-Typ) enthalten. Falls die Bildgebungseinheit 11402 beispielsweise einen Mehrplatten-Typ enthält, kann ein jedem der RGB entsprechendes Bildsignal von jedem Bildgebungselement erzeugt werden und kann ein Farbbild erhalten werden, indem diese Bildsignale synthetisiert werden. Alternativ dazu kann die Bildgebungseinheit 11402 ein Paar Bildgebungselemente enthalten, um ein Bildsignal für das rechte Auge und das linke Auge entsprechend einer dreidimensionalen (3D) Anzeige zu erfassen. Indem man eine 3D-Anzeige vornimmt, kann der Chirurg 11131 die Tiefe eines lebenden Gewebes in einem Operationsbereich genauer erfassen. Es ist besonders zu erwähnen, dass, falls die Bildgebungseinheit 11402 ein Bildgebungselemente vom Mehrplatten-Typ enthält, eine Vielzahl von Linseneinheiten 11401 entsprechend den jeweiligen Bildgebungselementen vorgesehen sein kann.
  • Darüber hinaus dem muss die Bildgebungseinheit 11402 nicht notwendigerweise im Kamerakopf 11102 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Bildgebungseinheit 11402 unmittelbar hinter einer Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 angeordnet sein.
  • Die Ansteuerungseinheit 11403 enthält einen Aktuator und bewegt unter einer Steuerung der Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405 eine Zoomlinse und eine Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Daher können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines mittels der Bildgebungseinheit 11402 aufgenommenen Bildes geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationsvorrichtung, um verschiedene Arten von Information zu der CCU 11201 zu übertragen und von ihr zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt das von der Bildgebungseinheit 11402 erhaltene Bildsignal als ROH-Daten über das Übertragungskabel 11400 zur CCU 11201.
  • Überdies empfängt die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 und stellt das Steuerungssignal der Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405 bereit. Das Steuerungssignal enthält Informationen in Bezug auf Abbildungs- bzw. Bildgebungsbedingungen wie etwa Informationen, die eine Bestimmung einer Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes angeben, Informationen, die eine Bestimmung eines Belichtungswerts zur Zeit einer Abbildung bzw. Bildgebung angeben, und/oder Informationen, die eine Bestimmung der Vergrößerung und des Brennpunkts bzw. Fokus eines aufgenommenen Bildes angeben.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Bildgebungsbedingungen wie etwa die oben beschriebene Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung und der Fokus von einem Nutzer geeignet bestimmt werden können oder durch die Steuerungseinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis eines erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall weist das Endoskop 11100 eine sogenannte Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine sogenannte Funktion eines Autofokus (AF) und eine sogenannte Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) auf.
  • Die Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes auf der Basis eines Steuerungssignals von der CCU 11201, das über die Kommunikationsteil 11404 empfangen wird.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationsvorrichtung, um verschiedene Arten von Information zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein über das Übertragungskabel 11400 vom Kamerakopf 11102 übertragenes Bildsignal.
  • Darüber hinaus überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuerungssignal können mittels elektrischer Kommunikation, optischer Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Arten einer Bildverarbeitung am Bildsignal durch, das vom Kamerakopf 11102 in Form von ROH-Daten übertragen wird.
  • Die Steuerungseinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Abbildung bzw. Bildgebung eines Operationsbereichs oder dergleichen mittels des Endoskops 11100 und einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das durch Abbilden eines Operationsbereichs oder dergleichen erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt die Steuerungseinheit 11413 ein Steuerungssignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
  • Außerdem veranlasst die Steuerungseinheit 11413 die Anzeigevorrichtung 11202, auf der Basis eines Bildsignals, das einer Bildverarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 unterzogen wurde, ein aufgenommenes Bild eines Operationsbereichs oder dergleichen anzuzeigen. In diesem Fall kann die Steuerungseinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechniken verschiedene Objekte im aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen spezifischen Teil eines lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst zu der Zeit, zu der das Energiebehandlungsinstrument 11112 verwendet wird, und dergleichen erkennen, indem die Form, die Farbe und dergleichen eines Rands eines Objekts im aufgenommenen Bild detektiert werden. Wenn die Anzeigevorrichtung 11202 das aufgenommene Bild anzeigt, kann die Steuerungseinheit 11413 veranlassen, dass die Anzeigevorrichtung 11202 verschiedene Arten von Information zur Unterstützung eines chirurgischen Eingriffs auf dem Bild des Operationsbereichs überlagert und anzeigt, wobei das Erkennungsergebnis genutzt wird. Die Information zur Unterstützung eines chirurgischen Eingriffs wird überlagert und angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert. Dies macht es möglich, eine Belastung des Chirurgen 11131 zu reduzieren, und ermöglicht dem Chirurgen 11131 einen chirurgischen Eingriff sicher durchzuführen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel entsprechend einer Kommunikation elektrischer Signale, eine Lichtleitfaser entsprechend einer optischen Kommunikation oder ein Verbundkabel davon.
  • Im veranschaulichten Beispiel wird hier eine Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 drahtgebunden durchgeführt; jedoch kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 drahtlos durchgeführt werden.
  • Ein Beispiel des Systems für endoskopische Chirurgie, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den oben beschriebenen Konfigurationen für das Endoskop 11100 und die Bildgebungseinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 verwendet werden. Konkret kann das Festkörper-Bildgebungselement 11 in 2 und 3 für die Bildgebungseinheit 11402 verwendet werden. Durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildgebungseinheit 11402 ist es möglich, eine fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht mit hoher Effizienz zu realisieren.
  • Man beachte, dass das System für endoskopische Chirurgie hier als ein Beispiel beschrieben wurde. Jedoch kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auch für ein anderes System wie etwa ein System für mikroskopische Chirurgie oder dergleichen verwendet werden kann.
  • <Anwendungsbeispiel für einen beweglichen Körper>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Einrichtung realisiert werden, die in jeder beliebigen Art von beweglichem Körper wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Vorrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff oder einem Roboter montiert wird.
  • 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht, das ein Beispiel eines Systems zur Steuerung eines beweglichen Körpers ist, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 12 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Programmen den Betrieb bzw. die Operationen von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem eines Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, um eine Antriebskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, wie etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um eine Antriebskraft auf Räder zu übertragen, eines Lenkmechanismus, um einen Lenkwinkel eines Fahrzeugs einzustellen, einer Bremsvorrichtung, um eine Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, oder dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert den Betrieb bzw. Operationen verschiedener Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie montiert sind, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fensterhebevorrichtung oder verschiedene Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal und eine Nebelleuchte. In diesem Fall kann eine Funkwelle, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, gesendet wird, oder können Signale verschiedener Schalter eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt eine Einspeisung der Funkwelle oder der Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine automatische Fensterhebevorrichtung, eine Leuchte und dergleichen eines Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen über die äußere Umgebung des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungseinheit 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt ein aufgenommenes Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zur Objektdetektion oder eine Verarbeitung zur Abstandsdetektion für eine Person, ein Fahrzeug, ein Hindernis, ein Verkehrsschild, ein Zeichen auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen durchführen.
  • Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein Lichtsensor, um Licht zu empfangen und ein der Menge an empfangenem Licht entsprechendes elektrisches Signal abzugeben. Die Bildgebungseinheit 12031 kann ein elektrisches Signal als Bild abgeben oder das elektrische Signal als Information einer Abstandsmessung abgeben. Darüber hinaus kann das durch die Bildgebungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht oder unsichtbares Licht wie etwa Infrarotlicht sein.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs detektiert Informationen aus dem Inneren des Fahrzeugs. Beispielsweise ist eine Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands, um den Zustand eines Fahrers zu detektieren, mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera zum Abbilden eines Fahrers, Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs kann auf der Basis der von der Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation den Ermüdungsgrad oder den Konzentrationsgrad eines Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, eines Lenkmechanismus oder einer Bremsvorrichtung auf der Basis der Informationen aus dem Inneren und über die äußere Umgebung eines Fahrzeugs, welche durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erhalten werden, berechnen und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die darauf abzielt, eine Funktion eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, die eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung eines Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Abstand zwischen Fahrzeugen, eine Fahrt bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs und dergleichen einschließen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die auf beispielsweise ein automatisches Fahren abzielt, das autonom fährt, ohne von einem Eingriff eines Fahrers abhängig zu sein, indem eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, ein Lenkmechanismus, deine Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis von Informationen um ein Fahrzeug herum gesteuert wird, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erfasst werden.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann darüber hinaus einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis von Informationen über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erfasst werden. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung, die auf Blendfreiheit abzielt, wie etwa ein Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht, durchführen, indem eine Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird.
  • Die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder ein Ausgangssignal eines Bildes zu einer Ausgabevorrichtung, die einen Insassen eines Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch eine Information übermitteln kann. Im Beispiel von 12 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
  • 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungseinheit 12031 veranschaulicht.
  • In 13 enthält das Fahrzeug 12100 Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Bildgebungseinheit 12031 enthalten.
  • Die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise in einer Frontpartie, einem Seitenspiegel, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100, in einem oberen Teil einer Windschutzscheibe in einem Fahrgastraum und dergleichen angeordnet. Die an einer Frontpartie vorgesehene Bildgebungsteil 12101 und die in einem oberen Teil der Windschutzscheibe im Fahrgastraum des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungseinheit 12105 erfassen vorwiegend Bilder vor dem Fahrzeug 12100. Die in Seitenspiegeln angeordneten Bildgebungseinheiten 12102 und 12103 erfassen vorwiegend Bilder an den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die in einer hinteren Stoßstange oder einer Hecktür angeordnete Bildgebungseinheit 12104 erfasst vorwiegend ein Bild hinter dem Fahrzeug 12100. Die vorderen Bilder, die durch die Bildgebungseinheiten 12101 und 12105 erfasst werden, werden vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Man beachte, dass 13 ein Beispiel von Aufnahme- bzw. Abbildungsbereichen der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Abbildungsbereich 12111 gibt einen Abbildungsbereich der an der Frontpartie angeordneten Bildgebungseinheit 12101 an. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 geben Abbildungsbereiche der an Seitenspiegeln angeordneten Bildgebungsteile 12102 bzw. 12103 an. Ein Abbildungsbereich 12114 gibt einen Abbildungsbereich der in einer hinteren Stoßstange oder einer Hecktür angeordneten Bildgebungseinheit 12104 an. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommene Bilddaten aufeinander gelegt werden.
  • Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erfassen einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die eine Vielzahl von Bildgebungselementen enthält, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel zur Detektion von Phasendifferenzen enthält.
  • Der Mikrocomputer 12051 bestimmt beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb des Abbildungsbereichs 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) des Abstands auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation und kann dadurch insbesondere als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein dreidimensionales Objekt extrahieren, das das am nächste befindliche dreidimensionale Objekt auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 ist und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Überdies kann der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zwischen Fahrzeugen, der hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug sichergestellt werden soll, vorher festlegen und kann eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Folge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folge-Start-Steuerung) und dergleichen durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die zum Beispiel auf ein automatisches Fahren abzielt, bei dem man autonom fährt, von einem Eingriff des Fahrers abhängig zu sein.
  • Der Mikrocomputer 12051 klassifiziert zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten in Bezug auf dreidimensionales Objekt in ein zweirädriges Fahrzeug, ein gewöhnliches Fahrzeug, ein großes Fahrzeug, einen Fußgänger und ein anderes dreidimensionales Objekt wie etwa einen Strommasten auf der Basis der Abstandsinformation, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhalten werden, und extrahiert Daten und kann die extrahierten Daten dreidimensionalen Objektdaten zum automatischen Ausweichen von Hindernissen nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 ein Hindernis um das Fahrzeug 12100 herum als ein Hindernis, das ein Fahrer des Fahrzeugs 12100 sehen kann, und ein Hindernis, das schwer zu sehen ist. Der Mikrocomputer 12051 beurteilt dann das Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. Wenn das Kollisionsrisiko ein eingestellter Wert oder höher ist und eine Möglichkeit einer Kollision besteht, kann der Mikrocomputer 12051 eine Fahrunterstützung zur Kollisionsvermeidung durchführen, indem über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 eine Warnung an einen Fahrer gegeben wird oder eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 durchgeführt wird.
  • Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die einen Infrarotstrahl detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob ein Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 vorhanden ist oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird mittels beispielsweise einer Prozedur, um charakteristische Punkte in aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 wie Infrarotkameras zu extrahieren, und einer Prozedur durchgeführt, um eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe charakteristischer Punkte, die eine Kontur eines Objekts angeben, durchzuführen und zu bestimmen, ob ein Fußgänger vorhanden ist oder nicht. Falls der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 vorhanden ist, und den Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, so dass die Anzeigeeinheit 12062 eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung auf dem erkannten Fußgänger überlagert und anzeigt. Darüber hinaus kann die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 steuern, so dass die Anzeigeeinheit 12062 ein Symbol oder dergleichen, das einen Fußgänger angibt, an einer gewünschten Position anzeigt.
  • Ein Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystems, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für die Bildgebungseinheit 12031 in den oben beschriebenen Konfigurationen verwendet werden. Konkret kann das Festkörper-Bildgebungselement 11 in 2 und 3 für die Bildgebungseinheit 12031 verwendet werden. Indem man die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für die Bildgebungseinheit 12031 verwendet, ist es möglich, eine fotoelektrische Umwandlung von blauem Licht mit hoher Effizienz zu realisieren.
  • Man beachte, dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.
  • <1> Ein Festkörperbildgebungselement, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, worin
    • eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist,
    • die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält,
    • der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die folgende chemische Formel (11) repräsentiert wird,
    • der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist,
    • der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist und
    • R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer linearen, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppe, einer Thioalkylgruppe, einer Thioarylgruppe, einer Arylsulfonylgruppe, einer Alkylsulfonylgruppe, einer Aminogruppe, einer Alkylaminogruppe, einer Arylaminogruppe, einer Hydroxygruppe, einer Alkoxygruppe, einer Acylaminogruppe, einer Acyloxygruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Carboxoamidgruppe, einer Carboalkoxygruppe, einer Acylgruppe, einer Sulfonylgruppe, einer Cyanogruppe und einer Nitrogruppe besteht.
    [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0073
  • <2> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <1>, worin
    • ein beliebiger der benachbarten R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) ein Teil eines kondensierten aliphatischen Rings oder eines kondensierten aromatischen Rings ist.
  • <3> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <2>, worin
    • der kondensierte aliphatische Ring oder der kondensierte aromatische Ring ein oder mehr andere Atome als ein Kohlenstoffatom enthält.
  • <4> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <3>, worin
    • im Perylen-Derivat R1 und R7, die in Bezug auf einen zentralen Ring in der chemischen Formel (11) als zentrale Achse punktsymmetrisch sind, gleich sind, R6 und R12, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R4 und R10, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind und R3 und R9, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind.
  • <5> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <4>, worin
    • in dem Perylen-Derivat R2, R5, R8 und R11 in der chemischen Formel (11) jeweils ein Wasserstoffatom oder ein kohlenstoffgebundener Substituent sind.
  • <6> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <5>, worin
    • in dem Perylen-Derivat, wenn R1 und R7, die in Bezug auf einen zentralen Ring in der chemischen Formel (11) als zentrale Achse punktsymmetrisch sind, gleich sind, R6 und R12, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R4 und R10, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind und R3 und R9, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R2, R5, R8 und R11 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder nicht substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe sind.
  • <7> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <6>, worin
    • das Perylen-Derivat ein Polymer einer durch die chemische Formel (11) repräsentierten Substanz enthält.
  • <8> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <7>, worin
    • das Perylen-Derivat eine durch eine beliebige der folgenden chemischen Formeln (13) bis (53) repräsentierte Substanz enthält.
    [Chemische Formel 13]
    Figure DE112020001564T5_0074
    [Chemische Formel 14]
    Figure DE112020001564T5_0075
    [Chemische Formel 15]
    Figure DE112020001564T5_0076
    [Chemische Formel 16]
    Figure DE112020001564T5_0077
    [Chemische Formel 17]
    Figure DE112020001564T5_0078
    [Chemische Formel 18]
    Figure DE112020001564T5_0079
    [Chemische Formel 19]
    Figure DE112020001564T5_0080
    [Chemische Formel 20]
    Figure DE112020001564T5_0081
    [Chemische Formel 21]
    Figure DE112020001564T5_0082
    [Chemische Formel 22]
    Figure DE112020001564T5_0083
    [Chemische Formel 23]
    Figure DE112020001564T5_0084
    [Chemische Formel 24]
    Figure DE112020001564T5_0085
    [Chemische Formel 25]
    Figure DE112020001564T5_0086
    [Chemische Formel 26]
    Figure DE112020001564T5_0087
    [Chemische Formel 27]
    Figure DE112020001564T5_0088
    [Chemische Formel 28]
    Figure DE112020001564T5_0089
    [Chemische Formel 29]
    Figure DE112020001564T5_0090
    [Chemische Formel 30]
    Figure DE112020001564T5_0091
    [Chemische Formel 31]
    Figure DE112020001564T5_0092
    [Chemische Formel 32]
    Figure DE112020001564T5_0093
    [Chemische Formel 33]
    Figure DE112020001564T5_0094
    [Chemische Formel 34]
    Figure DE112020001564T5_0095
    [Chemische Formel 35]
    Figure DE112020001564T5_0096
    [Chemische Formel 36]
    Figure DE112020001564T5_0097
    [Chemische Formel 37]
    Figure DE112020001564T5_0098
    [Chemische Formel 38]
    Figure DE112020001564T5_0099
    [Chemische Formel 39]
    Figure DE112020001564T5_0100
    [Chemische Formel 40]
    Figure DE112020001564T5_0101
    [Chemische Formel 41]
    Figure DE112020001564T5_0102
    [Chemische Formel 42]
    Figure DE112020001564T5_0103
    [Chemische Formel 43]
    Figure DE112020001564T5_0104
    [Chemische Formel 44]
    Figure DE112020001564T5_0105
    [Chemische Formel 45]
    Figure DE112020001564T5_0106
    [Chemische Formel 46]
    Figure DE112020001564T5_0107
    [Chemische Formel 47]
    Figure DE112020001564T5_0108
    [Chemische Formel 48]
    Figure DE112020001564T5_0109
    [Chemische Formel 49]
    Figure DE112020001564T5_0110
    [Chemische Formel 50]
    Figure DE112020001564T5_0111
    [Chemische Formel 51]
    Figure DE112020001564T5_0112
    [Chemische Formel 52]
    Figure DE112020001564T5_0113
    [Chemische Formel 53]
    Figure DE112020001564T5_0114
  • <9> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <8>, worin
    • die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht blaues Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 400 bis 500 nm ist, stark absorbiert und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert.
  • <10> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <9>, worin
    • die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht einen Absorptionskoeffizienten von mehr als 40000 cm-1 für das blaue Licht und ein Absorptionsverhältnis von mehr als 80 % für das blaue Licht und einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 10000 cm-1 für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht und ein Absorptionsverhältnis von weniger als 20 % für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht aufweist.
  • <11> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <10>, worin
    • der erste organische Halbleiter blaues Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 400 bis 500 nm ist, stark absorbiert und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 600 bis 700 nm, schwach absorbiert.
  • <12> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <11>, worin
    • der erste organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten von mehr als 40000 cm-1 für das blaue Licht und einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 10000 cm-1 für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht aufweist.
  • <13> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <12>, worin
    • der zweite organische Halbleiter blaues Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 400 bis 500 nm ist, stark absorbiert und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert, ein Lochtransportmaterial ist und eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene zeigt.
  • <14> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <13>, worin
    • der zweite organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten von mehr als 40000 cm-1 für das blaue Licht und einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 10000 cm-1 für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht aufweist, ein Lochtransportmaterial mit einer Lochbeweglichkeit von 1E-6 cm-2/Vs oder mehr und einem HOMO von 5,3 bis 6,0 eV ist und eine Spitze der Kristallinität bei einer Position aufweist, die jener eines Einzelfilms gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene äquivalent ist.
  • <15> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <14>, worin
    • der zweite organische Halbleiter eine durch eine beliebige der folgenden chemischen Formeln (54) bis (70) repräsentierte Substanz enthält.
    [Chemische Formel 54]
    Figure DE112020001564T5_0115
    [Chemische Formel 55]
    Figure DE112020001564T5_0116
    [Chemische Formel 56]
    Figure DE112020001564T5_0117
    [Chemische Formel 57]
    Figure DE112020001564T5_0118
    [Chemische Formel 58]
    Figure DE112020001564T5_0119
    [Chemische Formel 59]
    Figure DE112020001564T5_0120
    [Chemische Formel 60]
    Figure DE112020001564T5_0121
    [Chemische Formel 61]
    Figure DE112020001564T5_0122
    [Chemische Formel 62]
    Figure DE112020001564T5_0123
    [Chemische Formel 63]
    Figure DE112020001564T5_0124
    [Chemische Formel 64]
    Figure DE112020001564T5_0125
    [Chemische Formel 65]
    Figure DE112020001564T5_0126
    [Chemische Formel 66]
    Figure DE112020001564T5_0127
    [Chemische Formel 67]
    Figure DE112020001564T5_0128
    [Chemische Formel 68]
    Figure DE112020001564T5_0129
    [Chemische Formel 69]
    Figure DE112020001564T5_0130
    [Chemische Formel 70]
    Figure DE112020001564T5_0131
  • <16> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <15>, worin
    • der dritte organische Halbleiter eine durch die folgende chemische Formel (4) oder (71) repräsentierte Substanz ist.
    [Chemische Formel 4]
    Figure DE112020001564T5_0132
    [Chemische Formel 71]
    Figure DE112020001564T5_0133
  • <17> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß einem von <1> bis <16>, worin
    • der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt werden und ein Film von jedem des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters mit einer vorbestimmten Filmausbildungsrate ausgebildet wird, um so die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zu bilden.
  • <18> Das Festkörper-Bildgebungselement gemäß <17>, worin
    • der dritte organische Halbleiter in einem Verhältnis von etwa 20 % der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht gemischt ist und sowohl der erste organische Halbleiter als auch der zweite organische Halbleiter in einem Verhältnis von etwa 40 % der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht gemischt sind.
  • <19> Ein Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements, wobei das Verfahren aufweist:
    • einen ersten Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode;
    • einen zweiten Schritt zum Ausbilden einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht auf einer oberen Schicht der ersten Elektrode; und
    • einen dritten Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf einer oberen Schicht der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht, worin
    • die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält,
    • der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die folgende chemische Formel (11) repräsentiert wird,
    • der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, und
    • der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist.
    [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0134
  • <20> Eine Festkörper-Bildgebungseinrichtung, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, worin
    eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist,
    die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält,
    der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die folgende chemische Formel (11) repräsentiert wird,
    der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist,
    der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist und
    R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer linearen, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppe, einer Thioalkylgruppe, einer Thioarylgruppe, einer Arylsulfonylgruppe, einer Alkylsulfonylgruppe, einer Aminogruppe, einer Alkylaminogruppe, einer Arylaminogruppe, einer Hydroxygruppe, einer Alkoxygruppe, einer Acylaminogruppe, einer Acyloxygruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Carboxoamidgruppe, einer Carboalkoxygruppe, einer Acylgruppe, einer Sulfonylgruppe, einer Cyanogruppe und einer Nitrogruppe besteht.
    [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0135
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Festkörper-Bildgebungselement
    21 bis 23
    fotoelektrisches Umwandlungselement (fotoelektrischer Umwandlungsfilm)
    31
    Fotoelektrisches Umwandlungselement (Fotodiode)
    41
    erste Elektrode
    42
    Ladungsakkumulierungselektrode
    43
    Isolierschicht
    44
    Halbleiterschicht
    45
    Löcher blockierende Schicht
    46
    Fotoelektrische Umwandlungsschicht
    47
    Schicht zur Einstellung der Austrittsarbeit
    48
    zweite Elektrode
    50
    Auswertungselement
    51
    erste Elektrode
    52
    Löcher blockierende Schicht
    53
    Fotoelektrische Umwandlungsmaterialschicht
    54
    zweite Elektrode
    55
    Substrat
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010141140 [0005]

Claims (20)

  1. Festkörperbildgebungselement, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, wobei eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die folgende chemische Formel (11) repräsentiert wird, der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist und R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer linearen, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppe, einer Thioalkylgruppe, einer Thioarylgruppe, einer Arylsulfonylgruppe, einer Alkylsulfonylgruppe, einer Aminogruppe, einer Alkylaminogruppe, einer Arylaminogruppe, einer Hydroxygruppe, einer Alkoxygruppe, einer Acylaminogruppe, einer Acyloxygruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Carboxoamidgruppe, einer Carboalkoxygruppe, einer Acylgruppe, einer Sulfonylgruppe, einer Cyanogruppe und einer Nitrogruppe besteht. [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0136
  2. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei ein beliebiger der benachbarten R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) ein Teil eines kondensierten aliphatischen Rings oder eines kondensierten aromatischen Rings ist.
  3. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 2, wobei der kondensierte aliphatische Ring oder der kondensierte aromatische Ring ein oder mehr andere Atome als ein Kohlenstoffatom enthält.
  4. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei im Perylen-Derivat R1 und R7, die in Bezug auf einen zentralen Ring in der chemischen Formel (11) als zentrale Achse punktsymmetrisch sind, gleich sind, R6 und R12, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R4 und R10, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind und R3 und R9, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind.
  5. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 4, wobei in dem Perylen-Derivat R2, R5, R8 und R11 in der chemischen Formel (11) jeweils ein Wasserstoffatom oder ein kohlenstoffgebundener Substituent sind.
  6. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei in dem Perylen-Derivat, wenn R1 und R7, die in Bezug auf einen zentralen Ring in der chemischen Formel (11) als zentrale Achse punktsymmetrisch sind, gleich sind, R6 und R12, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R4 und R10, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind und R3 und R9, die in Bezug auf den zentralen Ring punktsymmetrisch sind, gleich sind, R2, R5, R8 und R11 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder nicht substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe sind.
  7. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das Perylen-Derivat ein Polymer einer durch die chemische Formel (11) repräsentierten Substanz enthält.
  8. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das Perylen-Derivat eine durch eine beliebige der folgenden chemischen Formeln (13) bis (53) repräsentierte Substanz enthält. [Chemische Formel 13]
    Figure DE112020001564T5_0137
     [Chemische Formel 14]
    Figure DE112020001564T5_0138
    [Chemische Formel 15]
    Figure DE112020001564T5_0139
    [Chemische Formel 16]
    Figure DE112020001564T5_0140
    [Chemische Formel 17]
    Figure DE112020001564T5_0141
    [Chemische Formel 18]
    Figure DE112020001564T5_0142
    [Chemische Formel 19]
    Figure DE112020001564T5_0143
    [Chemische Formel 20]
    Figure DE112020001564T5_0144
    [Chemische Formel 21]
    Figure DE112020001564T5_0145
    [Chemische Formel 22]
    Figure DE112020001564T5_0146
    [Chemische Formel 23]
    Figure DE112020001564T5_0147
    [Chemische Formel 24]
    Figure DE112020001564T5_0148
    [Chemische Formel 25]
    Figure DE112020001564T5_0149
    [Chemische Formel 26]
    Figure DE112020001564T5_0150
    [Chemische Formel 27]
    Figure DE112020001564T5_0151
    [Chemische Formel 28]
    Figure DE112020001564T5_0152
    [Chemische Formel 29]
    Figure DE112020001564T5_0153
    [Chemische Formel 30]
    Figure DE112020001564T5_0154
    [Chemische Formel 31]
    Figure DE112020001564T5_0155
    [Chemische Formel 32]
    Figure DE112020001564T5_0156
    [Chemische Formel 33]
    Figure DE112020001564T5_0157
    [Chemische Formel 34]
    Figure DE112020001564T5_0158
    [Chemische Formel 35]
    Figure DE112020001564T5_0159
    [Chemische Formel 36]
    Figure DE112020001564T5_0160
    [Chemische Formel 37]
    Figure DE112020001564T5_0161
    [Chemische Formel 38]
    Figure DE112020001564T5_0162
    [Chemische Formel 39]
    Figure DE112020001564T5_0163
    [Chemische Formel 40]
    Figure DE112020001564T5_0164
    [Chemische Formel 41]
    Figure DE112020001564T5_0165
    [Chemische Formel 42]
    Figure DE112020001564T5_0166
    [Chemische Formel 43]
    Figure DE112020001564T5_0167
    [Chemische Formel 44]
    Figure DE112020001564T5_0168
    [Chemische Formel 45]
    Figure DE112020001564T5_0169
    [Chemische Formel 46]
    Figure DE112020001564T5_0170
    [Chemische Formel 47]
    Figure DE112020001564T5_0171
    [Chemische Formel 48]
    Figure DE112020001564T5_0172
    [Chemische Formel 49]
    Figure DE112020001564T5_0173
    [Chemische Formel 50]
    Figure DE112020001564T5_0174
    [Chemische Formel 51]
    Figure DE112020001564T5_0175
    [Chemische Formel 52]
    Figure DE112020001564T5_0176
    [Chemische Formel 53]
    Figure DE112020001564T5_0177
  9. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht blaues Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 400 bis 500 nm ist, stark absorbiert und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert.
  10. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 9, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht einen Absorptionskoeffizienten von mehr als 40000 cm-1 für das blaue Licht und ein Absorptionsverhältnis von mehr als 80 % für das blaue Licht und einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 10000 cm-1 für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht und ein Absorptionsverhältnis von weniger als 20 % für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht aufweist.
  11. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der erste organische Halbleiter blaues Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 400 bis 500 nm ist, stark absorbiert und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 600 bis 700 nm, schwach absorbiert.
  12. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 11, wobei der erste organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten von mehr als 40000 cm-1 für das blaue Licht und einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 10000 cm-1 für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht aufweist.
  13. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der zweite organische Halbleiter blaues Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 400 bis 500 nm ist, stark absorbiert und grünes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 500 bis 600 nm ist, und rotes Licht, das Licht in einem Wellenlängenband um 600 bis 700 nm ist, schwach absorbiert, ein Lochtransportmaterial ist und eine Spitze der Kristallinität gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene zeigt.
  14. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 13, wobei der zweite organische Halbleiter einen Absorptionskoeffizienten von mehr als 40000 cm-1 für das blaue Licht und einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 10000 cm-1 für sowohl das grüne Licht als auch das rote Licht aufweist, ein Lochtransportmaterial mit einer Lochbeweglichkeit von 1E-6 cm-2 /Vs oder mehr und einem HOMO von 5,3 bis 6,0 eV ist und eine Spitze der Kristallinität bei einer Position aufweist, die jener eines Einzelfilms gemäß einer Röntgenmessung außerhalb der Ebene äquivalent ist.
  15. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 14, wobei der zweite organische Halbleiter eine durch eine beliebige der folgenden chemischen Formeln (54) bis (70) repräsentierte Substanz enthält. [Chemische Formel 54]
    Figure DE112020001564T5_0178
    [Chemische Formel 55]
    Figure DE112020001564T5_0179
    [Chemische Formel 56]
    Figure DE112020001564T5_0180
    [Chemische Formel 57]
    Figure DE112020001564T5_0181
    Figure DE112020001564T5_0182
    [Chemische Formel 58]
    Figure DE112020001564T5_0183
    [Chemische Formel 59]
    Figure DE112020001564T5_0184
    [Chemische Formel 60]
    Figure DE112020001564T5_0185
    [Chemische Formel 61]
    Figure DE112020001564T5_0186
    [Chemische Formel 62]
    Figure DE112020001564T5_0187
    [Chemische Formel 63]
    Figure DE112020001564T5_0188
    [Chemische Formel 64]
    Figure DE112020001564T5_0189
    [Chemische Formel 65]
    Figure DE112020001564T5_0190
    [Chemische Formel 66]
    Figure DE112020001564T5_0191
    [Chemische Formel 67]
    Figure DE112020001564T5_0192
    [Chemische Formel 68]
    Figure DE112020001564T5_0193
    [Chemische Formel 69]
    Figure DE112020001564T5_0194
    [Chemische Formel 70]
    Figure DE112020001564T5_0195
  16. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der dritte organische Halbleiter eine durch die folgende chemische Formel (4) oder (71) repräsentierte Substanz ist. [Chemische Formel 4]
    Figure DE112020001564T5_0196
    [Chemische Formel 71]
    Figure DE112020001564T5_0197
  17. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei der erste organische Halbleiter, der zweite organische Halbleiter und der dritte organische Halbleiter in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt werden und ein Film von jedem des ersten organischen Halbleiters, des zweiten organischen Halbleiters und des dritten organischen Halbleiters mit einer vorbestimmten Filmausbildungsrate ausgebildet wird, um so die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zu bilden.
  18. Festkörper-Bildgebungselement nach Anspruch 17, wobei der dritte organische Halbleiter in einem Verhältnis von etwa 20 % der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht gemischt ist und sowohl der erste organische Halbleiter als auch der zweite organische Halbleiter in einem Verhältnis von etwa 40 % der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht gemischt sind.
  19. Verfahren zum Herstellen eines Festkörper-Bildgebungselements, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode; einen zweiten Schritt zum Ausbilden einer organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht auf einer oberen Schicht der ersten Elektrode; und einen dritten Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf einer oberen Schicht der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die folgende chemische Formel (11) repräsentiert wird, der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, und der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist. [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0198
  20. Festkörper-Bildgebungseinrichtung, aufweisend ein organisches fotoelektrisches Umwandlungselement, das zumindest zwei Elektroden enthält, wobei eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zumindest einen ersten organischen Halbleiter, einen zweiten organischen Halbleiter und einen dritten organischen Halbleiter enthält, der erste organische Halbleiter ein Perylen-Derivat ist, das Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und durch die folgende chemische Formel (11) repräsentiert wird, der zweite organische Halbleiter ein Halbleiter ist, der Charakteristiken, blaues Licht zu absorbieren, aufweist und auch Charakteristiken als Lochtransportmaterial mit Kristallinität aufweist, der dritte organische Halbleiter ein Fulleren-Derivat ist und R1 bis R12 in der chemischen Formel (11) jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer linearen, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppe, einer Thioalkylgruppe, einer Thioarylgruppe, einer Arylsulfonylgruppe, einer Alkylsulfonylgruppe, einer Aminogruppe, einer Alkylaminogruppe, einer Arylaminogruppe, einer Hydroxygruppe, einer Alkoxygruppe, einer Acylaminogruppe, einer Acyloxygruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Carboxoamidgruppe, einer Carboalkoxygruppe, einer Acylgruppe, einer Sulfonylgruppe, einer Cyanogruppe und einer Nitrogruppe besteht. [Chemische Formel 11]
    Figure DE112020001564T5_0199
DE112020001564.5T 2019-03-28 2020-03-16 Festkörper-bildgebungselement, verfahren zum herstellen eines festkörper-bildgebungselements und festkörper-bildgebungseinrichtung Pending DE112020001564T5 (de)

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