JP2010219212A - Organic electronics element, organic photoelectric conversion element, and organic electroluminescent element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electronics element with high efficiency of photoelectric conversion and high curvilinear factor required for it, and moreover, with less generation of dark spot and high durability, by forming a block layer between a bulk heterojunction layer and an electrode by an application method with high productivity, and to provide an organic electroluminescent element using the organic electronics element. <P>SOLUTION: The organic electronics element which has: a transparent electrode; a counter electrode; and an organic layer between them. The organic layer is formed by applying, on the transparent electrode or the counter electrode, application liquid which contains a compound, which is represented by general formula (1), by 0.01 to 10% to the total solid content concentration, which forms the organic layer, and in the upper part of the formed organic layer, a hole block layer or an electronic block layer is formed, consisting of the compound represented by general formula (1) and is arranged spontaneously. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機エレクトロニクス素子、有機光電変換素子及び有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。   The present invention relates to an organic electronics element, an organic photoelectric conversion element, and an organic electroluminescence element.

近年の化石エネルギーの高騰によって、自然エネルギーから直接電力を発電できるシステムが求められており、単結晶・多結晶・アモルファスのSiを用いた太陽電池、GaAsやCIGSなどの化合物系の太陽電池、あるいは色素増感型光電変換素子(グレッツェルセル)などが提案・実用化されている。   Due to the recent rise in fossil energy, a system that can generate electric power directly from natural energy has been demanded. Solar cells using monocrystalline, polycrystalline, or amorphous Si, compound-based solar cells such as GaAs and CIGS, or Dye-sensitized photoelectric conversion elements (Gretzel cells) have been proposed and put into practical use.

しかしながら、これらの太陽電池で発電するコストは未だ化石燃料を用いて発電・送電される電気の価格よりも高いものとなっており、普及の妨げとなっていた。また、基板に重いガラスを用いなければならないため、設置時に補強工事が必要であり、これらも発電コストが高くなる一因であった。   However, the cost of generating electricity with these solar cells is still higher than the price of electricity generated and transmitted using fossil fuels, which has hindered widespread use. In addition, since heavy glass must be used for the substrate, reinforcement work is required at the time of installation, which is one of the causes that increase the power generation cost.

このような状況に対し、化石燃料による発電コストよりも低い発電コストを達成しうる太陽電池として、透明電極と対電極との間に電子供与体層(p型半導体層)と電子受容体層(n型半導体層)とが混合されたバルクヘテロジャンクション層を挟んだバルクヘテロジャンクション型光電変換素子が提案されて(例えば、特許文献1参照)いる。   For such a situation, as a solar cell that can achieve a power generation cost lower than that of fossil fuel, an electron donor layer (p-type semiconductor layer) and an electron acceptor layer (p-type semiconductor layer) are provided between the transparent electrode and the counter electrode. A bulk heterojunction photoelectric conversion element has been proposed in which a bulk heterojunction layer mixed with an n-type semiconductor layer is sandwiched (see, for example, Patent Document 1).

これらのバルクヘテロジャンクション型太陽電池においては、陽極・陰極以外は塗布プロセスで形成されているため、高速かつ安価な製造が可能であると期待され、前述の発電コストの課題を解決できる可能性がある。さらに、上記のSi系太陽電池・化合物半導体系太陽電池・色素増感太陽電池などと異なり、160℃より高温のプロセスがないため、安価かつ軽量なプラスチック基板上への形成も可能であると期待される。   Since these bulk heterojunction solar cells are formed by a coating process except for the anode and cathode, it is expected that they can be manufactured at high speed and at low cost, and may solve the above-mentioned problem of power generation cost. . Furthermore, unlike the Si solar cells, compound semiconductor solar cells, and dye-sensitized solar cells described above, there is no process at a temperature higher than 160 ° C., so it can be formed on a cheap and lightweight plastic substrate. Is done.

なお発電コストには、初期の製造コスト以外にも発電効率及び素子の耐久性も含めて算出されなければならないが、前記非特許文献1では、太陽光スペクトルを効率よく吸収するために、長波長まで吸収可能な有機高分子を用いることによって、5%を超える変換効率を達成するにいたっている。   In addition to the initial manufacturing cost, the power generation cost must be calculated including the power generation efficiency and the durability of the element. In Non-Patent Document 1, in order to efficiently absorb the solar spectrum, a long wavelength is used. By using an organic polymer capable of absorbing up to 5%, conversion efficiency exceeding 5% has been achieved.

なお光電変換効率は、短絡電流(Jsc)×開放電圧(Voc)×曲線因子(FF)の積で算出されるが、上記のような高効率の有機薄膜太陽電池を含めて一般に有機光電変換素子は曲線因子が0.55程度と低いものに留まっており、これらをシリコン系太陽電池並みの値(0.65〜0.75)に向上できれば一層の光電変換効率を得られるものと期待される。   The photoelectric conversion efficiency is calculated by the product of short-circuit current (Jsc) × open-circuit voltage (Voc) × fill factor (FF), but generally includes organic photoelectric conversion elements including the above-described high-efficiency organic thin-film solar cells. The curve factor remains as low as about 0.55, and if these can be improved to values equivalent to silicon solar cells (0.65 to 0.75), it is expected that further photoelectric conversion efficiency can be obtained. .

曲線因子は光電変換素子の内部抵抗と密接に関わっており、曲線因子向上のためには有機薄膜の低抵抗化、電荷分離効率の向上(整流性の向上)が有効であることが知られている。   The curve factor is closely related to the internal resistance of the photoelectric conversion element, and it is known that lowering the resistance of the organic thin film and improving the charge separation efficiency (improving rectification) are effective for improving the curve factor. Yes.

有機光電変換素子において、バソキュプロイン(BCP)からなる正孔ブロック層を挿入することで電荷の分離効率が向上し、光電変換効率を向上できるとの開示があるが(例えば、特許文献2参照)、これらの材料は結晶性が高く溶解性が低いため、生産性の高い塗布方式に適用することは困難であるといった課題を有していた。また結晶性が高いことに起因する蒸着時の製膜性に関する課題を、置換フェナントロリン化合物で改善されるとの開示はあるが、(例えば、特許文献3参照)これらによるブロック層の形成は蒸着法であり、塗布法に適用可能かどうかについては開示がない。また、光電変換層と同時に製膜するような思想についても開示がない。   In the organic photoelectric conversion element, there is a disclosure that the charge separation efficiency can be improved by inserting a hole blocking layer made of bathocuproine (BCP), and the photoelectric conversion efficiency can be improved (for example, see Patent Document 2). Since these materials have high crystallinity and low solubility, there is a problem that it is difficult to apply to a coating method with high productivity. Moreover, although the subject regarding the film forming property at the time of vapor deposition resulting from high crystallinity is disclosed with a substituted phenanthroline compound (see, for example, Patent Document 3), the formation of the block layer by these is a vapor deposition method. There is no disclosure as to whether it can be applied to the coating method. Further, there is no disclosure about the idea of forming a film simultaneously with the photoelectric conversion layer.

また、塗布プロセスで作製できる正孔ブロック層としてTiOx層が開示されているが(例えば、特許文献4、非特許文献1参照)、TiOx層を形成するためには水分とチタニウムアルコキシド類を反応させる必要があり、水分によって劣化が起きる有機光電変換層の上に形成するには好ましい作製法であるとは言えず、耐久性において課題を有している。   Further, although a TiOx layer is disclosed as a hole blocking layer that can be produced by a coating process (see, for example, Patent Document 4 and Non-Patent Document 1), moisture and titanium alkoxide are reacted to form the TiOx layer. It is not a preferable manufacturing method for forming on an organic photoelectric conversion layer that is required to be deteriorated by moisture, and has a problem in durability.

さらにこれらブロック層の課題としては、ブロック層は一般に最適な膜厚が1〜10nmと非常に薄く、特に生産性の高い塗布方式においては均一にこれらの層を形成することは非常に困難であった。   Furthermore, the problem of these block layers is that the optimum thickness of the block layer is generally very thin, 1 to 10 nm, and it is very difficult to form these layers uniformly in a coating method with high productivity. It was.

他方、フッ素化したフラーレン誘導体が塗布時に表面に並ぶことを利用した有機光電変換素子を作製し、光電変換効率の向上が得られて(例えば、非特許文献2参照)いる。このフッ素化したフラーレン誘導体のサイクリックボルタンメトリーによるHOMO/LUMOレベルはフッ素化していないフラーレンのフラーレンとほとんど変わらないとの結果が得られており、バルクヘテロジャンクション層上部には実質的にはバルクヘテロジャンクション層を形成するn型半導体層と同等のHOMO準位を有するn型半導体単独からなる層が形成されることによってp型半導体(ポリヘキシルチオフェン)が陰極に接しないようになり、整流性が向上した結果、曲線因子および光電変換効率が向上したものと推定される。   On the other hand, an organic photoelectric conversion element utilizing the fact that fluorinated fullerene derivatives are arranged on the surface at the time of application is produced, and improvement in photoelectric conversion efficiency is obtained (for example, see Non-Patent Document 2). The HOMO / LUMO level by cyclic voltammetry of this fluorinated fullerene derivative is almost the same as the fullerene of non-fluorinated fullerene, and the bulk heterojunction layer is substantially above the bulk heterojunction layer. As a result of forming a layer made of a single n-type semiconductor having a HOMO level equivalent to the n-type semiconductor layer to be formed, the p-type semiconductor (polyhexylthiophene) is not in contact with the cathode, and the rectification is improved. It is estimated that the fill factor and photoelectric conversion efficiency are improved.

ところでバルクヘテロジャンクション層を形成するn型半導体材料であるフラーレン誘導体は、正孔も電子も輸送できることが知られており、バルクヘテロジャンクション層と同じHOMOレベルを有する層では、バルクヘテロジャンクション層を形成するn型半導体を電導する正孔をブロックすることができないため、変換効率の向上は一定のものに留まっていた。また、有機光電変換素子においては正孔だけでなく電子も逆キャリアの電極(陽極)方向に電導することも避けねばならないが、このような整流性を提供可能な電子ブロック層の形成については触れられていない。   By the way, it is known that a fullerene derivative, which is an n-type semiconductor material forming a bulk heterojunction layer, can transport both holes and electrons. In a layer having the same HOMO level as the bulk heterojunction layer, an n-type forming a bulk heterojunction layer is used. Since the holes that conduct the semiconductor cannot be blocked, the improvement in conversion efficiency has been limited. In addition, in organic photoelectric conversion elements, not only holes but also electrons must be conducted in the direction of the reverse carrier electrode (anode). However, the formation of an electron blocking layer capable of providing such rectification is mentioned. It is not done.

さらに上記のような光を電気に変換する有機光電変換素子だけでなく、電気を光に変換する有機エレクトロルミネッセンス素子においても、電気を光に変換する発光層内になるべく正孔及び電子を閉じ込めて高確率で発光させるためには上記のような正孔ブロック層や電子ブロック層を発光層の上下に設けることが有用であることは知られているが、これらの層を同時に塗布して積層膜を得るといった手法は知られていない。   Furthermore, not only organic photoelectric conversion elements that convert light to electricity as described above, but also organic electroluminescence elements that convert electricity to light, confine holes and electrons as much as possible in the light-emitting layer that converts electricity to light. In order to emit light with a high probability, it is known that it is useful to provide the hole blocking layer and the electron blocking layer as described above and below the light emitting layer. There is no known method of obtaining

特表平8−500701号公報JP-T 8-500701 特表2003−515933号公報Special table 2003-515933 gazette 特表2008−522413号公報Special table 2008-522413 gazette 特表2008−533745号公報Special table 2008-533745

A.Heeger:Science;vol.317(2007),p222A. Heeger: Science; vol. 317 (2007), p222 Adv.Mater.,vol.20(2008),p1Adv. Mater. , Vol. 20 (2008), p1

本発明の目的は、バルクヘテロジャンクション層と電極の間に効果的な膜厚を有するブロック層を、生産性の高い塗布法によって形成して、高い光電変換効率と、そのために必要な高い曲線因子と、さらにはダークスポットの発生の少なく、耐久性の高い有機エレクトロニクス素子、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。   An object of the present invention is to form a block layer having an effective film thickness between a bulk heterojunction layer and an electrode by a highly productive coating method, and to achieve a high photoelectric conversion efficiency and a high fill factor necessary therefor. Another object of the present invention is to provide a highly durable organic electronic device with less dark spots and an organic electroluminescence device using the organic electronic device.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

1.透明電極、対極、およびその間に有機層を有する有機エレクトロニクス素子であって、該有機層は、下記一般式(1)で表される化合物を、該有機層を形成する総固形分濃度に対して0.01〜10%含有する塗布液を塗布して、製膜された有機層であって、かつ、該製膜された有機層の上部は、該一般式(1)で表される化合物からなる自発的に配列した正孔ブロック層または電子ブロック層が形成されていることを特徴とする有機エレクトロニクス素子。   1. An organic electronic device having a transparent electrode, a counter electrode, and an organic layer between the transparent electrode, the organic layer, and a compound represented by the following general formula (1) with respect to the total solid content concentration forming the organic layer An organic layer formed by applying a coating solution containing 0.01 to 10%, and the upper part of the organic layer formed from the compound represented by the general formula (1) An organic electronics element, wherein a spontaneously arranged hole block layer or electron block layer is formed.

Figure 2010219212
Figure 2010219212

(式中、Rは置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表す。Lは2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。Bが正孔ブロック性の母核の場合は、有機層に用いられている最大のHOMOを有する材料よりも大きいHOMOを有しており、Bが電子ブロック性の母核の場合は、有機層に用いられている最小のLUMOを有する材料よりも小さいLUMO準位を有している。nは、1〜4の正の整数を表す。)
2.前記有機エレクトロニクス素子において、前記自発的に配列した正孔または電子ブロック層が0.5〜10nmの膜厚で形成されていることを特徴とする前記1記載の有機エレクトロニクス素子。
(In the formula, R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group. L 1 represents a divalent linking group, and represents a single bond. , An oxygen atom, each substituted or unsubstituted sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group, alkynylene group, and B represents a hole blocking property. In the case of the mother nucleus, it has a larger HOMO than the material having the largest HOMO used in the organic layer, and in the case where B is an electron blocking mother nucleus, it is the smallest used in the organic layer. (It has a smaller LUMO level than a material having LUMO. N represents a positive integer of 1 to 4.)
2. 2. The organic electronic device as described in 1 above, wherein the spontaneously arranged hole or electron blocking layer is formed with a thickness of 0.5 to 10 nm.

3.前記一般式(1)で表される化合物が、HOMOが6.4eV以上である正孔ブロック機能を有することを特徴とする前記1又は2記載の有機エレクトロニクス素子。   3. 3. The organic electronic device as described in 1 or 2 above, wherein the compound represented by the general formula (1) has a hole blocking function having a HOMO of 6.4 eV or more.

4.前記一般式(1)のBで表される構造が、カルボリン、ジアザカルバゾール、アザトリフェニレン、ナフタレンジカルボン酸ジイミド及びペリレンジカルボン酸ジイミドから選ばれる少なくとも1種の構造であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子。   4). The structure represented by B in the general formula (1) is at least one structure selected from carboline, diazacarbazole, azatriphenylene, naphthalene dicarboxylic acid diimide and perylene dicarboxylic acid diimide. The organic electronics element of any one of -3.

5.前記一般式(1)のBで表される構造が、下記一般式(2)で表される構造であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子。   5. 5. The organic electronic device according to any one of 1 to 4, wherein the structure represented by B in the general formula (1) is a structure represented by the following general formula (2).

Figure 2010219212
Figure 2010219212

(式中、Rは、置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表し、Lは2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。Zは芳香族環を形成する原子群を表し、Zは含窒素芳香族6員環を形成する原子群を表す。)
6.前記一般式(2)のZおよびZで表される芳香族環がともに含窒素芳香族6員環であることを特徴とする、前記5記載の有機エレクトロニクス素子。
(Wherein R 2 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group; L 2 represents a divalent linking group; Z 1 represents an aromatic ring selected from a bond, an oxygen atom, each substituted or unsubstituted sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group, and alkynylene group. And Z 2 represents an atomic group forming a nitrogen-containing aromatic 6-membered ring.)
6). 6. The organic electronic device as described in 5 above, wherein the aromatic rings represented by Z 1 and Z 2 in the general formula (2) are both nitrogen-containing aromatic 6-membered rings.

7.前記一般式(1)のBで表される構造が、下記一般式(3)で表される構造であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子。   7). 4. The organic electronic device according to any one of 1 to 3, wherein the structure represented by B in the general formula (1) is a structure represented by the following general formula (3).

Figure 2010219212
Figure 2010219212

(式中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表すが、少なくとも一つは置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表す。L〜Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。)
8.前記一般式(3)のR〜Rで表される置換基のうち少なくとも一つは、ハロゲン化アルキル基であることを特徴とする前記7記載の有機エレクトロニクス素子。
(Wherein R 3 to R 9 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group. , At least one represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group, L 3 to L 9 each independently represents a divalent linking group; And represents a single bond, an oxygen atom, or a sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group, or alkynylene group, each substituted or unsubstituted.
8). 8. The organic electronic device as described in 7 above, wherein at least one of the substituents represented by R 3 to R 9 in the general formula (3) is a halogenated alkyl group.

9.前記一般式(1)で表される化合物のLUMOが3.0eV以下であることを特徴とする前記1又は2記載の有機エレクトロニクス素子。   9. 3. The organic electronic device according to 1 or 2, wherein the compound represented by the general formula (1) has a LUMO of 3.0 eV or less.

10.前記一般式(1)のBで表される構造が、トリアリールアミン、カルバゾール及びジベンゾフランから選ばれる少なくとも1種の構造であることを特徴とする前記9記載の有機エレクトロニクス素子。   10. 10. The organic electronic device as described in 9 above, wherein the structure represented by B in the general formula (1) is at least one structure selected from triarylamine, carbazole and dibenzofuran.

11.前記1〜10のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子の有機層が、p型半導体材料とn型半導体材料とを含有するバルクヘテロジャンクション層であり、かつn型半導体材料としてフラーレン誘導体を含有する有機光電変換素子であることを特徴とする有機光電変換素子。   11. The organic layer of the organic electronic device according to any one of 1 to 10 is a bulk heterojunction layer containing a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material, and an organic material containing a fullerene derivative as an n-type semiconductor material. An organic photoelectric conversion element which is a photoelectric conversion element.

12.前記1〜10のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子の有機層が、発光ホスト材料と発光ドーパント材料とを含有するりん光発光層であり、かつドーパント材料としてイリジウム錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。   12 The organic electroluminescent element in which the organic layer of the organic electronic element according to any one of 1 to 10 is a phosphorescent light emitting layer containing a light emitting host material and a light emitting dopant material, and an iridium complex as a dopant material. An organic electroluminescence element characterized by the above.

本発明により、バルクヘテロジャンクション層と電極の間に効果的な膜厚を有するブロック層を、生産性の高い塗布法によってバルクヘテロジャンクション層または発電層といった有機層と同時に形成し、高い光電変換効率を得ること、およびそのために必要な高い曲線因子を得ること、さらにはダークスポットの発生の少なく、耐久性の高い有機エレクトロニクス素子を得た。また、この技術は同様の層構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子においても、高い発光効率を得ることができた。   According to the present invention, a block layer having an effective film thickness between a bulk hetero junction layer and an electrode is formed simultaneously with an organic layer such as a bulk hetero junction layer or a power generation layer by a highly productive coating method to obtain high photoelectric conversion efficiency. In addition, a high fill factor required therefor was obtained, and furthermore, a highly durable organic electronic device with few dark spots was obtained. Moreover, this technique was able to obtain high luminous efficiency even in an organic electroluminescence device having a similar layer structure.

バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element. X線光電子分光法(XPS)による、深さ方向のF、N、S原子の存在比率を示す図である。It is a figure which shows the abundance ratio of the F, N, and S atom of a depth direction by a X ray photoelectron spectroscopy (XPS).

本発明者らは、有機光電変換素子における上述したような課題を見出し、その解決手段として有機層を形成する際に、前記有機層において最大のHOMOを有する材料よりも大きいHOMOを有している正孔ブロック性を有する特定の材料もしく最小のLUMOを有する材料よりも小さいLUMO準位を有している電子ブロック性を有する特定の材料を含有して塗布することによって自発的に正孔または電子ブロック層が前記有機層上に自発的に形成され、整流性の高いデバイスを得ることができることによって高い光電変換効率の有機光電変換素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have found the problems as described above in the organic photoelectric conversion element, and have a HOMO larger than the material having the largest HOMO in the organic layer when the organic layer is formed as a solution. By applying and containing a specific material having an electron blocking property having a LUMO level smaller than a specific material having a hole blocking property or a material having a minimum LUMO, The inventors have found that an organic photoelectric conversion element having a high photoelectric conversion efficiency can be obtained by spontaneously forming an electron block layer on the organic layer and obtaining a highly rectifying device, thereby completing the present invention.

本発明を更に詳しく説明する。   The present invention will be described in more detail.

(有機エレクトロニクス素子)
有機エレクトロニクス素子とは、有機物からなる薄膜層から電気に有用な特性を得る素子のことである。たとえば電気を流すと発光する有機エレクトロルミネッセンス素子や、光を照射すると発電する有機光電変換素子および電流量・電圧量を制御することができる有機薄膜トランジスタ素子などを挙げることができる。本発明においては、有機エレクトロルミネッセンス素子および有機光電変換素子、中でも有機光電変換素子において好ましく用いることができる。以下、有機光電変換素子から説明する。
(Organic electronics element)
An organic electronic device is a device that obtains electrically useful characteristics from a thin film layer made of an organic material. For example, an organic electroluminescence element that emits light when electricity is supplied, an organic photoelectric conversion element that generates electric power when irradiated with light, and an organic thin film transistor element that can control the amount of current and voltage can be used. In this invention, it can use preferably in an organic electroluminescent element and an organic photoelectric conversion element, especially an organic photoelectric conversion element. Hereinafter, the organic photoelectric conversion element will be described.

(有機光電変換素子の構成)
図1は、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子の一例を示す断面図である。図1において、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10は、基板11の一方面上に、透明電極12、電子ブロック層(正孔輸送層)17、バルクヘテロジャンクション層の光電変換部14、正孔ブロック層(電子輸送層)18及び対極13が順次積層されている。
(Configuration of organic photoelectric conversion element)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element. In FIG. 1, a bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element 10 includes a transparent electrode 12, an electron block layer (hole transport layer) 17, a photoelectric conversion unit 14 in a bulk heterojunction layer, a hole block on one surface of a substrate 11. A layer (electron transport layer) 18 and a counter electrode 13 are sequentially stacked.

基板11は、順次積層された透明電極12、光電変換部14及び対極13を保持する部材である。本実施形態では、基板11側から光電変換される光が入射するので、基板11は、この光電変換される光を透過させることが可能な、すなわち、この光電変換すべき光の波長に対して透明な部材である。基板11は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が用いられる。この基板11は、必須ではなく、例えば、光電変換部14の両面に透明電極12及び対極13を形成することでバルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10が構成されてもよい。   The substrate 11 is a member that holds the transparent electrode 12, the photoelectric conversion unit 14, and the counter electrode 13 that are sequentially stacked. In the present embodiment, since light that is photoelectrically converted enters from the substrate 11 side, the substrate 11 can transmit the light that is photoelectrically converted, that is, with respect to the wavelength of the light to be photoelectrically converted. It is a transparent member. As the substrate 11, for example, a glass substrate or a resin substrate is used. The substrate 11 is not essential. For example, the bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element 10 may be configured by forming the transparent electrode 12 and the counter electrode 13 on both surfaces of the photoelectric conversion unit 14.

光電変換部14は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、p型半導体材料とn型半導体材料とを一様に混合したバルクヘテロジャンクション層を有して構成される。p型半導体材料は、相対的に電子供与体(ドナー)として機能し、n型半導体材料は、相対的に電子受容体(アクセプタ)として機能する。ここで、電子供与体及び電子受容体は、“光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)を形成する電子供与体及び電子受容体”であり、電極のように単に電子を供与あるいは受容するものではなく、光反応によって、電子を供与あるいは受容するものである。   The photoelectric conversion unit 14 is a layer that converts light energy into electric energy, and includes a bulk heterojunction layer in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are uniformly mixed. The p-type semiconductor material functions relatively as an electron donor (donor), and the n-type semiconductor material functions relatively as an electron acceptor (acceptor). Here, the electron donor and the electron acceptor are “an electron donor in which, when light is absorbed, electrons move from the electron donor to the electron acceptor to form a hole-electron pair (charge separation state)”. And an electron acceptor ”, which does not simply donate or accept electrons like an electrode, but donates or accepts electrons by a photoreaction.

図1において、基板11を介して陽極12から入射された光は、発電層14のバルクヘテロジャンクション層における電子受容体あるいは電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)が形成される。発生した電荷は、内部電界、例えば、陽極12と陰極13の仕事関数が異なる場合では陽極12と陰極13との電位差によって、電子は、電子受容体間を通り、また正孔は、電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流が検出される。例えば、陽極12の仕事関数が陰極13の仕事関数よりも大きい場合では、電子は、陽極12へ、正孔は、陰極13へ輸送される。なお、仕事関数の大小が逆転すれば電子と正孔は、これとは逆方向に輸送される。また、陽極12と陰極13との間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することもできる。   In FIG. 1, light incident from the anode 12 through the substrate 11 is absorbed by the electron acceptor or electron donor in the bulk heterojunction layer of the power generation layer 14, and electrons move from the electron donor to the electron acceptor. A pair of holes and electrons (charge separation state) is formed. The generated electric charge is caused by an internal electric field, for example, when the work function of the anode 12 and the cathode 13 is different, the electrons pass between the electron acceptors and the holes are electron donors due to the potential difference between the anode 12 and the cathode 13. The photocurrent is detected by passing through different electrodes to different electrodes. For example, when the work function of the anode 12 is larger than that of the cathode 13, electrons are transported to the anode 12 and holes are transported to the cathode 13. If the magnitude of the work function is reversed, electrons and holes are transported in the opposite direction. In addition, the transport direction of electrons and holes can be controlled by applying a potential between the anode 12 and the cathode 13.

図1において、基板11を介して透明電極12から入射された光は、光電変換部14のバルクヘテロジャンクション層における電子受容体あるいは電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)が形成される。発生した電荷は、内部電界、例えば、透明電極12と対極13の仕事関数が異なる場合では透明電極12と対極13との電位差によって、電子は、電子受容体間を通り、また正孔は、電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流が検出される。例えば、透明電極12の仕事関数が対極13の仕事関数よりも大きい場合では、電子は、透明電極12へ、正孔は、対極13へ輸送される。なお、仕事関数の大小が逆転すれば電子と正孔は、これとは逆方向に輸送される。また、透明電極12と対極13との間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することもできる。   In FIG. 1, light incident from the transparent electrode 12 through the substrate 11 is absorbed by the electron acceptor or electron donor in the bulk heterojunction layer of the photoelectric conversion unit 14, and electrons move from the electron donor to the electron acceptor. Thus, a hole-electron pair (charge separation state) is formed. The generated electric charge is caused by an internal electric field, for example, when the work functions of the transparent electrode 12 and the counter electrode 13 are different, the electrons pass between the electron acceptors due to the potential difference between the transparent electrode 12 and the counter electrode 13, and the holes are The photocurrent is detected as it passes between the donors and is carried to different electrodes. For example, when the work function of the transparent electrode 12 is larger than the work function of the counter electrode 13, electrons are transported to the transparent electrode 12 and holes are transported to the counter electrode 13. If the magnitude of the work function is reversed, electrons and holes are transported in the opposite direction. In addition, by applying a potential between the transparent electrode 12 and the counter electrode 13, the transport direction of electrons and holes can be controlled.

なお図1には記載していないが、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子注入層、正孔注入層、あるいは平滑化層等の他の層を有していてもよい。   Although not shown in FIG. 1, other layers such as a hole blocking layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, a hole injection layer, or a smoothing layer may be included.

以下に、これらの層を構成する材料について述べる。   Below, the material which comprises these layers is described.

〔励起子ブロック層、正孔ブロック層及び電子ブロック層〕
本発明の有機光電変換素子10は、バルクヘテロジャンクション層14と透明電極12との中間には電子ブロック層17、又は対極13との間に正孔ブロック層18を形成することで、バルクヘテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため有している。すなわち、正孔ブロック層18があることでバルクヘテロジャンクション層14で発生した正孔は陰極(通常、対電極13)には輸送されず、また電子ブロック層17があることでバルクヘテロジャンクション層14で発生した電子は陽極(通常、透明電極12)へ輸送されることが無くなり、高い整流比・曲線因子(フィルファクター)を有する光電変換素子を得ることができる。
[Exciton block layer, hole block layer and electron block layer]
The organic photoelectric conversion element 10 of the present invention is a bulk heterojunction layer by forming a hole blocking layer 18 between the electron blocking layer 17 or the counter electrode 13 between the bulk heterojunction layer 14 and the transparent electrode 12. This is because the generated charge can be taken out more efficiently. That is, holes generated in the bulk heterojunction layer 14 due to the presence of the hole blocking layer 18 are not transported to the cathode (usually the counter electrode 13), and also generated in the bulk heterojunction layer 14 due to the presence of the electron blocking layer 17. Thus, the electrons are not transported to the anode (usually the transparent electrode 12), and a photoelectric conversion element having a high rectification ratio and a fill factor can be obtained.

これらの励起子ブロック層、正孔ブロック層及び電子ブロック層は本発明の一般式(1)で表される化合物を有機層(バルクヘテロジャンクション層)の上に塗布することにより形成することができる。   These exciton blocking layer, hole blocking layer, and electron blocking layer can be formed by applying the compound represented by the general formula (1) of the present invention on the organic layer (bulk heterojunction layer).

本発明の一般式(1)で表される化合物において、Rは置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表す。 In the compound represented by the general formula (1) of the present invention, R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group.

で表される置換基は、非常に表面エネルギーの小さい置換基であるため、前記一般式(1)で表される化合物を0.01〜10%の範囲で有機層形成溶液に含有させて塗布すると、Rで表される置換基が選択的に溶液の再表面に配列するため、塗布した溶液が乾燥した際には前記一般式(1)で表される化合物からなる薄膜が、目的とする有機層の上部に自発的に生成することができる。このような効果によって、1回の製膜プロセスによって2層を同時に形成することができるといった効果を有している。より好ましくは表面エネルギーがより少ないアルキル基またはハロゲン化アルキル基であり、最も好ましくはハロゲン化アルキル基である。 Since the substituent represented by R 1 is a substituent having a very small surface energy, the compound represented by the general formula (1) is contained in the organic layer forming solution in the range of 0.01 to 10%. When the coating is applied, the substituent represented by R 1 is selectively arranged on the resurface of the solution, so that when the coated solution is dried, the thin film made of the compound represented by the general formula (1) It can be spontaneously formed on top of the intended organic layer. With such an effect, there is an effect that two layers can be simultaneously formed by one film forming process. More preferred is an alkyl group or halogenated alkyl group having a lower surface energy, and most preferred is a halogenated alkyl group.

は2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。これらが複数組み合わさって連結されていても良い。好ましくは、電子または正孔ブロック性の母核Bのエネルギー準位に影響を与えにくい単結合である。 L 1 represents a divalent linking group, and is selected from a single bond, an oxygen atom, each substituted or unsubstituted sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group, alkynylene group. Represents either A plurality of these may be combined and connected. Preferably, it is a single bond that hardly affects the energy level of the electron or hole blocking host nucleus B.

nは、1〜4の正の整数を表す。   n represents a positive integer of 1 to 4.

Bが正孔ブロック性の母核の場合は、有機層に用いられている最大のHOMOを有する材料よりも大きいHOMOを有しており、Bが電子ブロック性の母核の場合は、有機層に用いられている最小のLUMOを有する材料よりも小さいLUMO準位を有している。   When B is a hole-blocking mother nucleus, it has a larger HOMO than the material having the largest HOMO used for the organic layer, and when B is an electron-blocking mother nucleus, the organic layer Has a lower LUMO level than the material with the smallest LUMO used in

より詳しくは、前記一般式(1)で表される化合物を含有する層を正孔ブロック層として使用するか、電子ブロック層として使用するか、また有機エレクトロニクス素子が有機光電変換素子か有機エレクトロルミネッセンス素子かによって異なる。   More specifically, whether the layer containing the compound represented by the general formula (1) is used as a hole blocking layer or an electron blocking layer, or whether the organic electronics element is an organic photoelectric conversion element or an organic electroluminescence It depends on the element.

正孔ブロック層として有機光電変換素子に使用する際には、隣接する有機層において最もHOMO準位が深いのはバルクヘテロジャンクション層に含まれるn型半導体材料であり、通常フラーレン誘導体である。このHOMO準位は約6.1〜6.2eVであり、正孔ブロック層として機能させるためにはこれよりも0.2〜0.3eV以上深いHOMOを有していることが好ましい。すなわち、6.4eV以上のHOMOを有していることが好ましい。   When used for an organic photoelectric conversion device as a hole blocking layer, the deepest HOMO level in the adjacent organic layer is the n-type semiconductor material contained in the bulk heterojunction layer, usually a fullerene derivative. This HOMO level is about 6.1 to 6.2 eV, and it is preferable to have a HOMO that is 0.2 to 0.3 eV deeper than this in order to function as a hole blocking layer. That is, it preferably has a HOMO of 6.4 eV or more.

Bは具体的には、フェナントロリン、カルボリン、ジアザカルバゾール、アザトリフェニレン、ナフタレンジカルボン酸ジイミド、又はペリレンジカルボン酸ジイミド等を挙げることができる。   Specific examples of B include phenanthroline, carboline, diazacarbazole, azatriphenylene, naphthalene dicarboxylic acid diimide, and perylene dicarboxylic acid diimide.

中でも一般式(2)で表されるような化合物が好ましい。式中、Rは、置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表し、Lは2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。Zは芳香族環を形成する原子群を表し、Zは含窒素芳香族6員環を形成する原子群を表す。 Among these, a compound represented by the general formula (2) is preferable. In the formula, R 2 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group, L 2 represents a divalent linking group, and a single bond , An oxygen atom, each substituted or unsubstituted sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group or alkynylene group. Z 1 represents an atomic group that forms an aromatic ring, and Z 2 represents an atomic group that forms a nitrogen-containing aromatic 6-membered ring.

このようなカルバゾール誘導体からなる母核が、キャリア移動度が高く高効率な光電変換効率の光電変換素子を提供することができる。   A mother nucleus composed of such a carbazole derivative can provide a photoelectric conversion element with high carrier mobility and high photoelectric conversion efficiency.

より好ましくは一般式(2)においてZおよびZがともに含窒素芳香族6員環である化合物である。このような化合物はHOMOが深く、かつ高いキャリア移動度を有するために好ましい。 More preferred is a compound in which Z 1 and Z 2 are both nitrogen-containing aromatic 6-membered rings in the general formula (2). Such a compound is preferable because of its deep HOMO and high carrier mobility.

さらに好ましくは、一般式(3)で表されるような、γ位に窒素原子を有する、γ−ジアザカルバゾール母核である。式中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表すが、少なくとも一つは置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表す。L〜Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。 More preferably, it is a γ-diazacarbazole mother nucleus having a nitrogen atom at the γ position as represented by the general formula (3). In the formula, R 3 to R 9 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group. At least one represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group. L 3 to L 9 each independently represents a divalent linking group, a single bond, an oxygen atom, a substituted or unsubstituted sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene. Represents any one selected from a group and an alkynylene group.

なお有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔ブロック層として用いる場合には、隣接する有機層において最もHOMO準位が深いのは通常発光層に含まれる発光ホスト材料である。このHOMO準位は約5.5〜6.0eVであり、正孔ブロック層として機能させるためにはこれよりも0.2〜0.4eV以上深いHOMOを有していることが好ましい。すなわち、6.4eV以上のHOMOを有していることが好ましい。したがって、前述の有機光電変換素子の正孔ブロック層材料と同様の材料を有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔ブロック層として使用することができる。   When used as a hole blocking layer of an organic electroluminescence element, the light emitting host material usually contained in the light emitting layer has the deepest HOMO level in the adjacent organic layer. This HOMO level is about 5.5 to 6.0 eV, and in order to function as a hole blocking layer, it preferably has a HOMO that is 0.2 to 0.4 eV deeper than this. That is, it preferably has a HOMO of 6.4 eV or more. Therefore, the same material as the hole blocking layer material of the organic photoelectric conversion element described above can be used as the hole blocking layer of the organic electroluminescence element.

以下、本発明の一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。これらの化合物は、WO2004/095889号パンフレットおよびWO2004/053019号パンフレット等を参考として合成することができる。   Hereinafter, although the specific example of a compound represented by General formula (1) of this invention is shown, this invention is not limited to these. These compounds can be synthesized with reference to WO 2004/095889 pamphlet and WO 2004/053019 pamphlet.

Figure 2010219212
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Figure 2010219212
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次に電子ブロック層として有機エレクトロニクス素子に使用する場合について記載する。電子ブロック層として有機エレクトロニクス素子に使用する際には、隣接する有機層において最もLUMO準位が浅いのはバルクヘテロジャンクション層に含まれるp型半導体材料であり、およそ3.7〜3.3eV程度であり、正孔ブロック層として機能させるためにはこれよりも0.2〜0.3eV以上浅いHOMOを有していることが好ましい。すなわち、3.0eV以下のLUMOを有していることが好ましい。   Next, it describes about the case where it uses for an organic electronics element as an electronic block layer. When used in an organic electronic device as an electron block layer, the p-type semiconductor material contained in the bulk heterojunction layer has the shallowest LUMO level in the adjacent organic layer, which is about 3.7 to 3.3 eV. In order to function as a hole blocking layer, it is preferable to have a HOMO shallower than this by 0.2 to 0.3 eV or more. That is, it preferably has a LUMO of 3.0 eV or less.

このようなLUMO準位を得るためには、前記一般式(1)のBで表される構造が、トリアリールアミン、カルバゾール及びジベンゾフランから選ばれる構造であることで達成することができる。これらの構造のうち、より好ましくはトリアリールアミン構造である。なお本実施形態において電子ブロック層はバルクヘテロジャンクション層の上層に形成されるため、通常とは逆に透明電極12を陰極として使用し、対電極13を陽極として使用することが必要となる。この場合、対電極13として金やパラジウム、ニッケル等、高仕事関数の金属を用いることで逆構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。   In order to obtain such a LUMO level, the structure represented by B in the general formula (1) can be achieved by a structure selected from triarylamine, carbazole, and dibenzofuran. Of these structures, a triarylamine structure is more preferable. In the present embodiment, since the electron block layer is formed in the upper layer of the bulk heterojunction layer, it is necessary to use the transparent electrode 12 as a cathode and the counter electrode 13 as an anode contrary to the normal case. In this case, an organic electroluminescent element having a reverse configuration can be obtained by using a metal having a high work function, such as gold, palladium, or nickel, as the counter electrode 13.

有機エレクトロルミネッセンス素子においては、逆構成は一般的ではないが、必要に応じて同様に上記のような逆構成とすることで本発明の有機エレクトロニクス素子を得ることもできる。   In the organic electroluminescence element, the reverse configuration is not common, but if necessary, the organic electronic element of the present invention can also be obtained by similarly setting the reverse configuration as described above.

以下、本発明の一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。これらの化合物は、特表2008−545729号パンフレット等を参考として合成することができる。   Hereinafter, although the specific example of a compound represented by General formula (1) of this invention is shown, this invention is not limited to these. These compounds can be synthesized with reference to the pamphlet of JP-T-2008-545729.

Figure 2010219212
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これらの材料によって形成される層は、0.5〜10nmの膜厚であることが好ましい。これ以上薄いと正孔ブロック性が不十分となり、これ以上厚いと電子輸送性が不十分となるためである。より好ましくは1〜5nmの膜厚である。膜厚は、前記一般式(1)〜(3)で表される化合物の溶液濃度や塗布時の条件、あるいはR〜Rで表される置換基のアルキル鎖長などによって制御することができる。 The layer formed of these materials preferably has a thickness of 0.5 to 10 nm. This is because if it is thinner than this, the hole blocking property becomes insufficient, and if it is more than this, the electron transport property becomes insufficient. More preferably, the film thickness is 1 to 5 nm. The film thickness can be controlled by the solution concentration of the compounds represented by the general formulas (1) to (3), the coating conditions, the alkyl chain length of the substituents represented by R 1 to R 9 , or the like. it can.

なお本発明の材料はキャリアブロック性を有するが、本発明のキャリアブロック層と電極の間にさらにキャリア輸送を補助するキャリア輸送層を製膜しても良い。   Although the material of the present invention has a carrier blocking property, a carrier transport layer for further assisting carrier transport may be formed between the carrier block layer of the present invention and the electrode.

これらの層を構成する材料としては、例えば、正孔輸送層17としては、スタルクヴイテック社製、商品名BaytronP等のPEDOT、ポリアニリン及びそのドープ材料、WO2006/019270号パンフレット等に記載のシアン化合物、特開平5−271166号公報等に記載のトリアリールアミン系化合物、また酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化タングステン等の金属酸化物等を用いることができる。   As a material constituting these layers, for example, as the hole transport layer 17, PEDOT such as trade name BaytronP manufactured by Stark Vitec Co., polyaniline and its doping material, cyan compound described in WO2006 / 019270 pamphlet, etc. Triarylamine compounds described in JP-A-5-271166, and metal oxides such as molybdenum oxide, nickel oxide, and tungsten oxide can be used.

また電子輸送層18としては、例えば、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、バソキュプロイン等のフェナントレン系化合物、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、及び酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウム等のn型無機酸化物及びフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属化合物等を用いることができる。   Examples of the electron transport layer 18 include octaazaporphyrin, p-type semiconductor perfluoro compounds (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), phenanthrene compounds such as bathocuproine, naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid. Diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide, and n-type inorganic oxides such as titanium oxide, zinc oxide, gallium oxide, and alkali metal compounds such as lithium fluoride, sodium fluoride, cesium fluoride, etc. Can be used.

〔p型半導体材料〕
本発明のバルクヘテロジャンクション層に用いられるp型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族低分子化合物や共役系ポリマーが挙げられる。
[P-type semiconductor materials]
Examples of the p-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer of the present invention include various condensed polycyclic aromatic low molecular compounds and conjugated polymers.

縮合多環芳香族低分子化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic low-molecular compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, circumanthracene, bisanthene, zeslen, Compounds such as heptazeslen, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, anthradithiophene, porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF ) -Perchloric acid complexes, and derivatives and precursors thereof.

また上記の縮合多環を有する誘導体の例としては、国際公開第03/16599号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123、p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008)、No.9、2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物等が挙げられる。   Examples of the derivative having the above-mentioned condensed polycycle include WO 03/16599 pamphlet, WO 03/28125 pamphlet, US Pat. No. 6,690,029, JP 2004-107216 A. A pentacene derivative having a substituent described in JP-A No. 2003-136964, a pentacene precursor described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, and the like; Amer. Chem. Soc. , Vol127. No. 14.4986, J. MoI. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. 9, acene-based compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group described in 2706 and the like.

共役系ポリマーとしては、例えば、ポリ3−ヘキシルチオフェン(P3HT)等のポリチオフェン及びそのオリゴマー、またはTechnical Digest of the International PVSEC−17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェン、Nature Material,(2006)vol.5,p328に記載のポリチオフェン−チエノチオフェン共重合体、WO2008000664に記載のポリチオフェン−ジケトピロロピロール共重合体、Adv Mater,2007p4160に記載のポリチオフェン−チアゾロチアゾール共重合体,Nature Mat.vol.6(2007),p497に記載のPCPDTBT等のようなポリチオフェン共重合体、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマー、等のポリマー材料が挙げられる。   Examples of the conjugated polymer include a polythiophene such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and an oligomer thereof, or a technical group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Polythiophene, Nature Material, (2006) vol. 5, p328, a polythiophene-thienothiophene copolymer described in WO200808000664, a polythiophene-diketopyrrolopyrrole copolymer described in WO2008000664, a polythiophene-thiazolothiazole copolymer described in Adv Mater, 2007p4160, Nature Mat. vol. 6 (2007), p497 described in PCPDTBT, etc., polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, Examples thereof include polymer materials such as σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane.

また、ポリマー材料ではなくオリゴマー材料としては、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。   In addition, oligomer materials, not polymer materials, include thiophene hexamer α-seccithiophene α, ω-dihexyl-α-sexualthiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3 Oligomers such as -butoxypropyl) -α-sexithiophene can be preferably used.

これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。より好ましくは、本発明のn型有機半導体材料であるフラーレン誘導体と適度な相溶性を有するような化合物(適度な相分離構造形成し得る化合物)であることが好ましい。   Among these compounds, compounds that have high solubility in organic solvents to the extent that solution processing is possible, can form a crystalline thin film after drying, and can achieve high mobility are preferable. More preferably, it is a compound (a compound capable of forming an appropriate phase separation structure) having appropriate compatibility with the fullerene derivative which is the n-type organic semiconductor material of the present invention.

他方で、より厚い膜を得るためには、一度塗布した層の上にさらに塗布することができれば、容易に厚い膜を得ることができるが、通常溶解性の良い材料からなる層の上にさらに層を溶液プロセスによって積層使用とすると、下地の層を溶かしてしまうために積層することができないという課題を有していた。したがって、溶液プロセスで塗布した後に不溶化できるような材料が好ましい。   On the other hand, in order to obtain a thicker film, a thick film can be easily obtained if it can be further coated on a layer that has been coated once. When a layer is used by lamination by a solution process, there is a problem that the layer cannot be laminated because the underlying layer is dissolved. Therefore, a material that can be insolubilized after application by a solution process is preferable.

このような材料としては、Technical Digest of the International PVSEC−17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェンのような、塗布後に塗布膜を重合架橋して不溶化できる材料、または米国特許出願公開第2003/136964号、および特開2008−16834等に記載されているような、熱等のエネルギーを加えることによって可溶性置換基が反応して不溶化する(顔料化する)材料などを挙げることができる。   Examples of such a material include materials that can be insolubilized by polymerizing and crosslinking the coating film after coating, such as polythiophene having a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Or a material in which soluble substituents react and become insoluble (pigmented) by applying energy such as heat, as described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-16834 And so on.

[n型半導体材料]
本発明のバルクヘテロジャンクション層に用いられるn型半導体材料としては、特に限定されないが、例えば、フラーレン、オクタアザポルフィリン等、p型半導体の水素原子をフッ素原子に置換したパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む高分子化合物等を挙げることができる。
[N-type semiconductor materials]
The n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer of the present invention is not particularly limited. Perfluorophthalocyanine), naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide and other aromatic carboxylic acid anhydrides and imidized compounds thereof as a skeleton Etc.

しかし、各種のp型半導体材料と高速(〜50fs)かつ効率的に電荷分離を行うことができる、フラーレン誘導体が好ましい。フラーレン誘導体としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等、およびこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シリル基、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、シリル基等によって置換されたフラーレン誘導体を挙げることができる。   However, fullerene derivatives that can perform charge separation with various p-type semiconductor materials at high speed (˜50 fs) and efficiently are preferable. Fullerene derivatives include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), and the like. Partially by hydrogen atom, halogen atom, substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, cycloalkyl group, silyl group, ether group, thioether group, amino group, silyl group, etc. Examples thereof include substituted fullerene derivatives.

中でも[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッドメチルエステル(略称PCBM)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nブチルエステル(PCBnB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−イソブチルエステル(PCBiB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nヘキシルエステル(PCBH)、Adv.Mater.,vol.20(2008),p2116等に記載のbis−PCBM、特開2006−199674号公報等のアミノ化フラーレン、特開2008−130889号公報等のメタロセン化フラーレン、米国特許第7329709号明細書等の環状エーテル基を有するフラーレン等のような、置換基を有してより溶解性が向上したフラーレン誘導体を用いることが好ましい。   Among them, [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester (abbreviation PCBM), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-nbutyl ester (PCBnB), [6,6] -phenyl C61-buty Rick acid-isobutyl ester (PCBiB), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-n hexyl ester (PCBH), Adv. Mater. , Vol. 20 (2008), p2116, etc., aminated fullerenes such as JP-A 2006-199674, metallocene fullerenes such as JP-A 2008-130889, and cyclics such as US Pat. No. 7,329,709. It is preferable to use a fullerene derivative having a substituent and having improved solubility, such as fullerene having an ether group.

〔バルクヘテロジャンクション層およびキャリアブロック層の形成方法〕
バルクヘテロジャンクション層とキャリアブロック層を同時に形成する方法としては、塗布法を用いることで達成することができる。具体的にはキャスト法、スピンコート法、ディップコート法、ブレードコート法、ワイヤバーコート法、グラビアコート法、スプレーコート法等が挙げられる。さらには、インクジェット法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法等を例示することができる。塗布法は、製造速度にも優れているが、2層を同時に製膜できることで、より生産性を向上させることができる。
[Method of forming bulk heterojunction layer and carrier block layer]
As a method of simultaneously forming the bulk heterojunction layer and the carrier block layer, it can be achieved by using a coating method. Specific examples include a casting method, a spin coating method, a dip coating method, a blade coating method, a wire bar coating method, a gravure coating method, and a spray coating method. Further examples include printing methods such as an ink jet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, and a flexographic printing method. Although the coating method is excellent in production speed, productivity can be further improved by forming two layers simultaneously.

本発明では、バルクヘテロジャンクション層を形成するp型半導体材料、n型半導体材料、および前記一般式(1)〜(3)で表されるキャリアブロック層材料、および溶媒を混合して塗布するだけで、キャリアブロック層材料が表面エネルギーを推進力として自発的に表層に製膜される。単純に塗布するだけでキャリアブロック層が得られることもあるが、塗布膜内での材料の再配向を加速するために加熱や溶媒アニール、電界印加、音波や振動等の印加等を行ってもよい。中でも加熱処理が最も好ましい。   In the present invention, the p-type semiconductor material, n-type semiconductor material forming the bulk heterojunction layer, the carrier block layer material represented by the general formulas (1) to (3), and the solvent are simply mixed and applied. The carrier block layer material is spontaneously deposited on the surface layer using surface energy as a driving force. A carrier block layer may be obtained simply by coating, but heating, solvent annealing, electric field application, application of sound waves, vibration, etc. may be performed in order to accelerate reorientation of the material in the coating film. Good. Of these, heat treatment is most preferable.

〔その他の層〕
エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を素子内に有する構成としてもよい。中間層の例としては、正孔注入層、電子注入層、UV吸収層、光反射層、波長変換層などを挙げることができる。
[Other layers]
For the purpose of improving energy conversion efficiency and improving the lifetime of the element, a structure having various intermediate layers in the element may be employed. Examples of the intermediate layer include a hole injection layer, an electron injection layer, a UV absorption layer, a light reflection layer, and a wavelength conversion layer.

〔透明電極(陽極)〕
本発明の透明電極は、陰極、陽極は特に限定せず、素子構成により選択することができるが、通常陽極として用いることが一般的である。なお本発明において陽極とは、正孔を取り出す電極のことを意味する。例えば、陽極として用いる場合、好ましくは380〜800nmの光を透過する電極である。材料としては、例えば、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金等の金属薄膜、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ用いることができる。
[Transparent electrode (anode)]
In the transparent electrode of the present invention, the cathode and the anode are not particularly limited and can be selected depending on the element structure, but it is generally used as an anode. In the present invention, the anode means an electrode for extracting holes. For example, when used as an anode, it is preferably an electrode that transmits light of 380 to 800 nm. As the material, for example, transparent conductive metal oxides such as indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO, metal thin films such as gold, silver and platinum, metal nanowires and carbon nanotubes can be used.

またポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる導電性高分子等も用いることができる。また、これらの導電性化合物を複数組み合わせて透明電極とすることもできる。   Also, a conductive material selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polythienylene vinylene, polyazulene, polyisothianaphthene, polycarbazole, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polyphenylacetylene, polydiacetylene and polynaphthalene. A functional polymer can also be used. A plurality of these conductive compounds can be combined to form a transparent electrode.

〔対電極(陰極)〕
本発明の対電極は、陰極、陽極は特に限定せず、素子構成により選択することができるが、通常陰極として用いることが一般的である。なお本発明において陰極とは、電子を取り出す電極のことを意味する。例えば、陰極として用いる場合、対電極は導電材単独層であっても良いが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用しても良い。対電極の導電材としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子の取り出し性能及び酸化等に対する耐久性の点から、これら金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。対電極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。
[Counter electrode (cathode)]
The counter electrode of the present invention is not particularly limited to a cathode and an anode, and can be selected depending on the element configuration, but it is generally used as a cathode. In the present invention, the cathode means an electrode for taking out electrons. For example, when used as a cathode, the counter electrode may be a single layer of a conductive material, but in addition to a conductive material, a resin that holds these may be used in combination. As the conductive material for the counter electrode, a material having a small work function (4 eV or less) metal, alloy, electrically conductive compound and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3) mixture, indium, a lithium / aluminum mixture, and rare earth metals. Among these, in view of electron extraction performance and durability against oxidation, etc., a mixture of these metals and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this, for example, a magnesium / silver mixture, magnesium / Aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. The counter electrode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm.

対電極の導電材として金属材料を用いれば対電極側に来た光は反射されて第1電極側に反射され、この光が再利用可能となり、光電変換層で再度吸収され、より光電変換効率が向上し好ましい。   If a metal material is used as the conductive material of the counter electrode, the light coming to the counter electrode side is reflected and reflected to the first electrode side, and this light can be reused and is absorbed again by the photoelectric conversion layer, and more photoelectric conversion efficiency Is preferable.

また、対電極13は、金属(例えば金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等)、炭素からなるナノ粒子、ナノワイヤー、ナノ構造体であってもよく、ナノワイヤーの分散物であれば、透明で導電性の高い対電極を塗布法により形成でき好ましい。   The counter electrode 13 may be a metal (for example, gold, silver, copper, platinum, rhodium, ruthenium, aluminum, magnesium, indium, etc.), a nanoparticle made of carbon, a nanowire, or a nanostructure. If the dispersion is, a transparent and highly conductive counter electrode can be formed by a coating method.

また、対電極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀及び銀化合物等の対電極に適した導電性材料を薄く1〜20nm程度の膜厚で作製した後、上記透明電極の説明で挙げた導電性光透過性材料の膜を設けることで、光透過性対電極とすることができる。   Moreover, when making the counter electrode side light-transmitting, for example, after forming a conductive material suitable for the counter electrode such as aluminum and aluminum alloy, silver and silver compound in a thin film thickness of about 1 to 20 nm, By providing a film of the conductive light transmissive material mentioned in the description of the transparent electrode, a light transmissive counter electrode can be obtained.

〔基板〕
基板側から光電変換される光が入射する場合、基板はこの光電変換される光を透過させることが可能な、即ちこの光電変換すべき光の波長に対して透明な部材であることが好ましい。基板は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が好適に挙げられるが、軽量性と柔軟性の観点から透明樹脂フィルムを用いることが望ましい。本発明で透明基板として好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限がなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができるが、可視域の波長(380〜800nm)における透過率が80%以上である樹脂フィルムであれば、本発明に係る透明樹脂フィルムに好ましく適用することができる。中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリカーボネートフィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることがより好ましい。
〔substrate〕
When light that is photoelectrically converted enters from the substrate side, the substrate is preferably a member that can transmit the light that is photoelectrically converted, that is, a member that is transparent to the wavelength of the light to be photoelectrically converted. As the substrate, for example, a glass substrate, a resin substrate and the like are preferably mentioned, but it is desirable to use a transparent resin film from the viewpoint of lightness and flexibility. There is no restriction | limiting in particular in the transparent resin film which can be preferably used as a transparent substrate by this invention, The material, a shape, a structure, thickness, etc. can be suitably selected from well-known things. For example, polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin film, polyolefin resins such as cyclic olefin resin Film, vinyl resin film such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyether sulfone (PES) resin film, polycarbonate (PC) resin film, A polyamide resin film, a polyimide resin film, an acrylic resin film, a triacetyl cellulose (TAC) resin film, and the like can be given. If the resin film transmittance of 80% or more at ~800nm), can be preferably applied to a transparent resin film according to the present invention. Among these, from the viewpoint of transparency, heat resistance, ease of handling, strength and cost, it is preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film, a polyethersulfone film, or a polycarbonate film, and biaxially stretched. A polyethylene terephthalate film and a biaxially stretched polyethylene naphthalate film are more preferable.

本発明に用いられる透明基板には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理や易接着層については従来公知の技術を使用できる。例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。   The transparent substrate used in the present invention can be subjected to a surface treatment or an easy adhesion layer in order to ensure the wettability and adhesiveness of the coating solution. A conventionally well-known technique can be used about a surface treatment or an easily bonding layer. For example, the surface treatment includes surface activation treatment such as corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and laser treatment. Examples of the easy adhesion layer include polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, and epoxy copolymer.

また、酸素及び水蒸気の透過を抑制する目的で、透明基板にはバリアコート層が予め形成されていてもよい。   In order to suppress permeation of oxygen and water vapor, a barrier coat layer may be formed in advance on the transparent substrate.

〔光学機能層〕
本発明の有機光電変換素子は、太陽光のより効率的な受光を目的として、各種の光学機能層を有していて良い。光学機能層としては、たとえば、反射防止膜、マイクロレンズアレイ等の集光層、陰極で反射した光を散乱させて再度発電層に入射させることができるような光拡散層などを設けても良い。
(Optical function layer)
The organic photoelectric conversion element of the present invention may have various optical functional layers for the purpose of more efficient reception of sunlight. As the optical functional layer, for example, a light condensing layer such as an antireflection film or a microlens array, or a light diffusion layer that can scatter light reflected by the cathode and enter the power generation layer again may be provided. .

反射防止層としては、各種公知の反射防止層を設けることができるが、例えば、透明樹脂フィルムが二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合は、フィルムに隣接する易接着層の屈折率を1.57〜1.63とすることで、フィルム基板と易接着層との界面反射を低減して透過率を向上させることができるのでより好ましい。屈折率を調整する方法としては、酸化スズゾルや酸化セリウムゾル等の比較的屈折率の高い酸化物ゾルとバインダー樹脂との比率を適宜調整して塗設することで実施できる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。   Various known antireflection layers can be provided as the antireflection layer. For example, when the transparent resin film is a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, the refractive index of the easy adhesion layer adjacent to the film is 1.57. It is more preferable to set it to ˜1.63 because the interface reflection between the film substrate and the easy adhesion layer can be reduced and the transmittance can be improved. The method for adjusting the refractive index can be carried out by appropriately adjusting the ratio of the oxide sol having a relatively high refractive index such as tin oxide sol or cerium oxide sol and the binder resin. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

集光層としては、例えば、支持基板の太陽光受光側にマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせたりすることにより特定方向からの受光量を高めたり、逆に太陽光の入射角度依存性を低減することができる。   As the condensing layer, for example, it is processed so as to provide a structure on the microlens array on the sunlight receiving side of the support substrate, or the amount of light received from a specific direction is increased by combining with a so-called condensing sheet. Conversely, the incident angle dependency of sunlight can be reduced.

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。   As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 to 100 μm. If it is smaller than this, the effect of diffraction is generated and colored.

また光散乱層としては、各種のアンチグレア層、金属または各種無機酸化物などのナノ粒子・ナノワイヤー等を無色透明なポリマーに分散した層などを挙げることができる。   Examples of the light scattering layer include various antiglare layers, layers in which nanoparticles or nanowires such as metals or various inorganic oxides are dispersed in a colorless and transparent polymer, and the like.

〔パターニング〕
本発明に係る電極、発電層、電子ブロック層、正孔ブロック層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
[Patterning]
There are no particular limitations on the method and process for patterning the electrode, power generation layer, electron blocking layer, hole blocking layer and the like according to the present invention, and known methods can be applied as appropriate.

バルクヘテロジャンクション層、輸送層等の可溶性の材料であれば、ダイコート、ディップコート等の全面塗布後に不要部だけ拭き取っても良いし、インクジェット法やスクリーン印刷等の方法を使用して塗布時に直接パターニングしても良い。   If it is a soluble material such as a bulk heterojunction layer and a transport layer, only unnecessary portions may be wiped after the entire surface of die coating, dip coating, etc., or direct patterning at the time of coating using a method such as an ink jet method or screen printing. May be.

電極材料などの不溶性の材料の場合は、電極を真空堆積時にマスク蒸着を行ったり、エッチング又はリフトオフ等の公知の方法によってパターニングすることができる。また、別の基板上に形成したパターンを転写することによってパターンを形成しても良い。   In the case of an insoluble material such as an electrode material, the electrode can be patterned by a known method such as mask vapor deposition during vacuum deposition or etching or lift-off. Alternatively, the pattern may be formed by transferring a pattern formed on another substrate.

(封止)
また、作製した有機光電変換素子10が環境中の酸素、水分等で劣化しないために、有機光電変換素子だけでなく有機エレクトロルミネッセンス素子などで公知の手法によって封止することが好ましい。例えば、アルミまたはガラスでできたキャップを接着剤によって接着することによって封止する手法、アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等のガスバリア層が形成されたプラスチックフィルムと有機光電変換素子上10を接着剤で貼合する手法、ガスバリア性の高い有機高分子材料(ポリビニルアルコール等)をスピンコートする方法、ガスバリア性の高い無機薄膜(酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)または有機膜(パリレン等)を真空下で堆積する方法、及びこれらを複合的に積層する方法等を挙げることができる。
(Sealing)
Moreover, since the produced organic photoelectric conversion element 10 does not deteriorate with oxygen, moisture, etc. in the environment, it is preferable to seal not only the organic photoelectric conversion element but also an organic electroluminescence element by a known method. For example, a method of sealing a cap made of aluminum or glass by bonding with an adhesive, a plastic film on which a gas barrier layer such as aluminum, silicon oxide, or aluminum oxide is formed and the organic photoelectric conversion element top 10 with an adhesive Method of bonding, spin coating of organic polymer materials with high gas barrier properties (polyvinyl alcohol, etc.), inorganic thin films with high gas barrier properties (silicon oxide, aluminum oxide, etc.) or organic films (parylene, etc.) deposited under vacuum And a method of laminating these in a composite manner.

《有機エレクトロルミネッセンス素子》
次に有機エレクトロニクス素子の第2の例として、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子ともいう)について説明する。
《Organic electroluminescence device》
Next, as a second example of the organic electronics element, an organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) will be described.

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の好ましい態様を説明するが、これに限定されるものではない。有機エレクトロルミネッセンス素子としては特に制限がなく、陽極と陰極と、両者に挟まれた有機層が少なくとも1層以上あり、電流を流すと発光する素子であればよい。   Although the preferable aspect of the organic electroluminescent element which concerns on this invention is demonstrated, it is not limited to this. The organic electroluminescence element is not particularly limited as long as it has at least one organic layer sandwiched between an anode and a cathode and emits light when a current is passed.

有機電界発光素子の層構成の好ましい具体例を以下に示す。
(i)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(vi)陽極/正孔輸送層/第1発光層/電子輸送層/中間電極/正孔輸送層/第2発光層/電子輸送層/陰極
ここで、発光層は、少なくとも発光色の異なる2種以上の発光材料を含有していることが好ましく、単層でも複数の発光層からなる発光層ユニットを形成していてもよい。また、発光スタック自体が複数個積層された、タンデム構成((vi)の構成)であっても良い。また、正孔輸送層には正孔注入層、電子阻止層も含まれる。
Preferred specific examples of the layer structure of the organic electroluminescent element are shown below.
(I) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (iv) anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (v) anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole Blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (vi) anode / hole transport layer / first light emitting layer / electron transport layer / intermediate electrode / hole transport layer / second light emitting layer / electron transport layer / cathode The light emitting layer preferably contains at least two kinds of light emitting materials having different emission colors, and may form a light emitting layer unit composed of a single layer or a plurality of light emitting layers. Further, a tandem configuration (configuration (vi)) in which a plurality of light emitting stacks are stacked may be used. The hole transport layer also includes a hole injection layer and an electron blocking layer.

上記各層の材料は、前述の有機光電変換素子と同じものを使用することもできるし、公知の材料を適宜使用しても良い。以下に、有機エレクトロルミネッセンス素子独自に使用する発光層についてのみ詳細に説明する。   As the material for each of the above layers, the same materials as those for the organic photoelectric conversion element described above may be used, and known materials may be used as appropriate. Below, only the light emitting layer used uniquely for an organic electroluminescent element is demonstrated in detail.

<発光層>
発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。前記発光層は、含まれる発光材料が前記要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。
<Light emitting layer>
The light-emitting layer is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light-emitting portion is the light-emitting layer even in the light-emitting layer. It may be an interface with an adjacent layer. The light emitting layer is not particularly limited in its configuration as long as the light emitting material included satisfies the above requirements. Moreover, there may be a plurality of layers having the same emission spectrum and emission maximum wavelength.

各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。   It is preferable to have a non-light emitting intermediate layer between each light emitting layer.

発光層の膜厚の総和は1〜100nmの範囲にあることが好ましく、更に好ましくは、より低い駆動電圧を得ることができることから30nm以下である。なお、ここでいうところの発光層の膜厚の総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、該中間層も含む膜厚である。   The total thickness of the light emitting layers is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably 30 nm or less because a lower driving voltage can be obtained. Note that the sum of the thicknesses of the light emitting layers referred to here is a thickness including the intermediate layers when a non-light emitting intermediate layer exists between the light emitting layers.

個々の発光層の膜厚としては1〜50nmの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは1〜20nmの範囲に調整することである。青、緑、赤の各発光層の膜厚の関係については、特に制限はない。   The thickness of each light emitting layer is preferably adjusted to a range of 1 to 50 nm, more preferably adjusted to a range of 1 to 20 nm. There is no particular limitation on the relationship between the film thicknesses of the blue, green and red light emitting layers.

発光層の作製には、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。   For the production of the light emitting layer, a light emitting material or a host compound, which will be described later, is formed by forming a film by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, an ink jet method, or the like. it can.

各発光層には複数の発光材料を混合してもよく、また、りん光発光材料と蛍光発光材料を同一発光層中に混合して用いてもよい。   A plurality of light emitting materials may be mixed in each light emitting layer, or a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material may be mixed and used in the same light emitting layer.

発光層の構成として、ホスト化合物、発光材料(発光ドーパント化合物ともいう)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。   As a structure of the light emitting layer, it is preferable to contain a host compound and a light emitting material (also referred to as a light emitting dopant compound) and emit light from the light emitting material.

有機電界発光素子の発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるりん光発光のりん光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。更に好ましくはりん光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。   As the host compound contained in the light emitting layer of the organic electroluminescent device, a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1 is preferable. More preferably, the phosphorescence quantum yield is less than 0.01. Moreover, it is preferable that the volume ratio in the layer is 50% or more among the compounds contained in a light emitting layer.

ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機電界発光素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。   As the host compound, known host compounds may be used alone or in combination of two or more. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the efficiency of the organic electroluminescence device can be improved. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of luminescent material mentioned later, and can thereby obtain arbitrary luminescent colors.

ホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。   The host compound may be a conventionally known low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host).

公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS−K−7121に準拠した方法により求められる値である。   As the known host compound, a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable. Here, the glass transition point (Tg) is a value obtained by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).

次に、発光材料について説明する。   Next, the light emitting material will be described.

発光材料としては、蛍光性化合物、りん光発光材料(りん光性化合物、りん光発光性化合物等ともいう)を用いる。   As the light-emitting material, a fluorescent compound or a phosphorescent material (also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent compound) is used.

前記りん光発光材料とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてりん光発光する化合物であり、りん光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいりん光量子収率は0.1以上である。   The phosphorescent material is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.). Although defined as being 01 or more compounds, the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.

前記りん光量子収率は第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのりん光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明においてりん光発光材料を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて上記りん光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。   The phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen), 4th edition, Experimental Chemistry Course 7. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, when the phosphorescent light emitting material is used in the present invention, the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) is achieved in any solvent. It only has to be done.

りん光発光材料は、有機電界発光素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。   The phosphorescent light emitting material can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic electroluminescent device, and preferably a complex system containing a metal of group 8 to 10 in the periodic table of elements. Compounds, more preferably iridium compounds, osmium compounds, platinum compounds (platinum complex compounds), and rare earth complexes, and most preferred are iridium compounds.

具体的なイリジウム化合物としては、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579〜2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685〜1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704〜1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055〜3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695〜709頁(2004年)などに記載の化合物等を用いることができる。   Specific examples of the iridium compound include Organic Letter, vol. 16, 2579-2581 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 30, No. 8, 1685-1687 (1991), J. Am. Am. Chem. Soc. , 123, 4304 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 40, No. 7, 1704-1711 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 41, No. 12, 3055-3066 (2002) , New Journal of Chemistry. 26, 1171 (2002), European Journal of Organic Chemistry, Vol. 4, pages 695-709 (2004), and the like.

本発明においては、少なくとも一つの発光層に2種以上の発光材料を含有していてもよく、発光層における発光材料の濃度比が発光層の厚さ方向で変化していてもよい。   In the present invention, at least one light emitting layer may contain two or more kinds of light emitting materials, and the concentration ratio of the light emitting materials in the light emitting layer may vary in the thickness direction of the light emitting layer.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1(有機光電変換素子の正孔ブロック層として用いる例)
<比較の有機光電変換素子1の作製>
パターン形成した透明電極付ガラス基板を、界面活性剤と超純水による超音波洗浄、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に10分間の紫外線オゾン洗浄を行った。
Example 1 (example used as a hole blocking layer of an organic photoelectric conversion element)
<Preparation of Comparative Organic Photoelectric Conversion Element 1>
The patterned glass substrate with transparent electrode is cleaned in the order of ultrasonic cleaning with surfactant and ultrapure water, followed by ultrasonic cleaning with ultrapure water, then dried with nitrogen blow, and finally UV ozone cleaning for 10 minutes. went.

この透明基板上に、導電性高分子であるBaytron P4083(スタルクヴィテック社製)を30nmの膜厚でスピンコートした後、140℃で大気中10分間加熱乾燥した。   On this transparent substrate, Baytron P4083 (manufactured by Starck Vitec), which is a conductive polymer, was spin-coated with a film thickness of 30 nm, and then dried by heating at 140 ° C. in the air for 10 minutes.

これ以降は、基板をグローブボックス中に持ち込み、窒素雰囲気下で作業した。まず、窒素雰囲気下で上記基板を140℃で3分間加熱処理した。クロロベンゼンにp型半導体材料として、プレクストロニクス社製プレックスコアOS2100を1.0質量%、n型半導体材料としてフロンティアカーボン社製E100(PCBM)0.8質量%を溶解した液を作製し、0.45μmのフィルタでろ過をかけながら700rpmで60秒のスピンコートを行い、室温で30分放置し、90〜100nmの厚さを有するバルクヘテロジャンクション層を得た。   After this, the substrate was brought into the glove box and worked under a nitrogen atmosphere. First, the substrate was heat-treated at 140 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere. A solution was prepared by dissolving 1.0 mass% of plexcores OS2100 manufactured by Plextronics as p-type semiconductor material and 0.8 mass% of E100 (PCBM) manufactured by Frontier Carbon as n-type semiconductor material in chlorobenzene. While applying filtration through a 45 μm filter, spin coating was carried out at 700 rpm for 60 seconds and left at room temperature for 30 minutes to obtain a bulk heterojunction layer having a thickness of 90 to 100 nm.

次に、上記一連の有機層を成膜した基板を真空蒸着装置内に設置した。2mm幅のシャドウマスクが透明電極と直交するように素子をセットし、10−3Pa以下にまでに真空蒸着機内を減圧した後、フッ化リチウムを5nm、Alを80nmを蒸着した。最後に120℃で30分間の加熱を行い、比較の有機光電変換素子1を得た。なお蒸着速度はいずれも2nm/秒で蒸着し、2mm角のサイズとした。 Next, the substrate on which the series of organic layers was formed was placed in a vacuum deposition apparatus. The element was set so that the shadow mask with a width of 2 mm was orthogonal to the transparent electrode, and the inside of the vacuum deposition apparatus was depressurized to 10 −3 Pa or less, and then 5 nm of lithium fluoride and 80 nm of Al were evaporated. Finally, the heating for 30 minutes was performed at 120 degreeC, and the comparative organic photoelectric conversion element 1 was obtained. The vapor deposition rate was 2 nm / second for all, and the size was 2 mm square.

得られた有機光電変換素子1は、窒素雰囲気下でアルミニウムキャップとUV硬化樹脂(ナガセケムテックス株式会社製、UV RESIN XNR5570−B1)を用いて封止を行った後に大気下に取り出し、有機光電変換素子1とした。   The obtained organic photoelectric conversion element 1 was sealed with an aluminum cap and a UV curable resin (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, UV RESIN XNR5570-B1) in a nitrogen atmosphere, and then taken out into the atmosphere. The conversion element 1 was obtained.

<比較の有機光電変換素子2の作製>
前記有機光電変換素子1の作製において、バルクヘテロジャンクション層をスピンコートした後、TiOxからなる正孔ブロック層を形成した。まずエタノールにTi−イソプロポキシドを0.05mol/lになるように溶解した液を調製し、膜厚5nmとなるように塗布を行い、水蒸気量を調節した窒素中放置して電子輸送層を成膜した。
<Preparation of Comparative Organic Photoelectric Conversion Element 2>
In the production of the organic photoelectric conversion device 1, a bulk heterojunction layer was spin-coated, and then a hole blocking layer made of TiOx was formed. First, a solution in which Ti-isopropoxide is dissolved in ethanol so as to have a concentration of 0.05 mol / l is prepared. A film was formed.

以降は同様にして封止まで行い、有機光電変換素子2を作製した。   Thereafter, the sealing was performed in the same manner, and the organic photoelectric conversion element 2 was produced.

<比較の有機光電変換素子3、4、および本発明の有機光電変換素子5〜8の作製>
前記有機光電変換素子1の作製において、バルクヘテロジャンクション層をスピンコートする際に、プレクストロニクス社製プレックスコアOS2100を1.0質量%、n型半導体材料としてフロンティアカーボン社製E100(PCBM)0.8質量%、および正孔ブロック層材料として表1に記載の化合物0.05%の混合溶液に変更した以外は同様にして比較の有機光電変換素子3〜8を作製した。
<Production of Comparative Organic Photoelectric Conversion Elements 3 and 4 and Organic Photoelectric Conversion Elements 5 to 8 of the Present Invention>
In the production of the organic photoelectric conversion element 1, when spin-coating the bulk heterojunction layer, 1.0 mass% of plex core OS2100 manufactured by Plextronics Co., Ltd., E100 (PCBM) 0.8 manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd. as an n-type semiconductor material is used. Comparative organic photoelectric conversion elements 3 to 8 were produced in the same manner except that the mixed solution was 0.05% by mass and the compound of 0.05% of the compound shown in Table 1 as the hole blocking layer material.

得られた有機光電変換素子1〜8について、以下の評価を行った。   The following evaluation was performed about the obtained organic photoelectric conversion elements 1-8.

(HOMO準位の測定)
アルバック・ファイ社製PHI−1800を用いて紫外線光電子分光法を用いて、HOMO準位を測定した。
(Measurement of HOMO level)
The HOMO level was measured using ultraviolet photoelectron spectroscopy using ULVAC-PHI PHI-1800.

(曲線因子、変換効率の評価)
上記作製した光電変換素子に、ソーラーシミュレーター(AM1.5Gフィルタ)の100mW/cmの強度の光を照射し、有効面積を4.0mmにしたマスクを受光部に重ね、エネルギー変換効率η(%)、短絡電流密度Jsc(mA/cm)及び開放電圧Voc(V)、曲線因子(フィルファクター、FF)を、同素子上に形成した4箇所の受光部をそれぞれ測定し、平均値を求めた。なおJsc、Voc、FF、η(%)は以下の関係にある。
(Evaluation of curve factor and conversion efficiency)
Photoelectric conversion elements prepared above, was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 solar simulator (AM1.5G filter), a superposed mask in which the effective area 4.0 mm 2 on the light receiving portion, the energy conversion efficiency eta ( %), The short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), the open circuit voltage Voc (V), and the fill factor (fill factor, FF), respectively, were measured at the four light receiving portions formed on the same element, and the average value was calculated. Asked. Jsc, Voc, FF, and η (%) have the following relationship.

式1 Jsc(mA/cm)×Voc(V)×FF=η(%)
(相対効率低下)
ソーラシミュレーター(AM1.5G)の光を100mW/cmの照射強度で照射して、電圧−電流特性を測定し、初期の変換効率を測定した。さらに、この時の初期変換効率を100とし、陽極と陰極の間に抵抗を接続したまま100mW/cmの照射強度で100h照射し続けた後の変換効率を評価し、相対低下効率を算出した。
Formula 1 Jsc (mA / cm 2 ) × Voc (V) × FF = η (%)
(Relative efficiency decline)
Solar simulator (AM1.5G) light was irradiated at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 , voltage-current characteristics were measured, and initial conversion efficiency was measured. Further, assuming that the initial conversion efficiency at this time was 100, the conversion efficiency after 100 hours of irradiation with 100 mW / cm 2 irradiation intensity with the resistance connected between the anode and the cathode was evaluated, and the relative reduction efficiency was calculated. .

上記作製した素子を、100Wハロゲンランプの光に1000時間暴露した。続いて、暴露後の素子について、上述の方法と同様にしてエネルギー変換効率を求め、式2に従って保持率を求め、表1に示した。   The fabricated device was exposed to light from a 100 W halogen lamp for 1000 hours. Subsequently, the energy conversion efficiency of the exposed element was determined in the same manner as described above, and the retention rate was determined according to Equation 2 and shown in Table 1.

(式2)保持率(%)=暴露後の変換効率/暴露前の変換効率×100
ソーラシミュレーターの光を100mW/cm(AM1.5G)の照射強度で照射して、電圧−電流特性を測定し、変換効率を測定した。
(Formula 2) Retention rate (%) = conversion efficiency after exposure / conversion efficiency before exposure × 100
Solar simulator light was irradiated at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 (AM1.5G), voltage-current characteristics were measured, and conversion efficiency was measured.

上記の比較例1の初期効率の半減期を100としたときの相対値にて他の有機光電変換素子の評価を行った。   Other organic photoelectric conversion elements were evaluated using relative values when the half-life of initial efficiency in Comparative Example 1 was set to 100.

Figure 2010219212
Figure 2010219212

Figure 2010219212
Figure 2010219212

表1から、比較の有機光電変換素子1〜3は耐久性に劣ることがわかる。比較の有機光電変換素子4は多少改善されているが、本発明の有機光電変換素子5〜8の方が、曲線因子、変換効率が高く、さらには耐久性も高いことがわかる。   From Table 1, it turns out that the comparative organic photoelectric conversion elements 1-3 are inferior to durability. Although the comparative organic photoelectric conversion element 4 is somewhat improved, it can be seen that the organic photoelectric conversion elements 5 to 8 of the present invention have a higher fill factor, higher conversion efficiency, and higher durability.

実施例2(電子ブロック層の膜厚評価)
ガラス基板上に、前記有機光電変換素子8と同様にしてバルクヘテロジャンクション層が乾燥膜厚100nmになるようスピンコートした。すなわち、プレクストロニクス社製プレックスコアOS2100を1.0質量%、n型半導体材料としてフロンティアカーボン社製E100(PCBM)0.8質量%、および正孔ブロック層材料として例示化合物14を0.05%含有する混合溶液をスピンコートした。
Example 2 (Evaluation of the thickness of the electron blocking layer)
On the glass substrate, it spin-coated so that a bulk heterojunction layer might become a dry film thickness of 100 nm like the said organic photoelectric conversion element 8. FIG. That is, 1.0% by mass of Plexcore OS2100 manufactured by Plextronics, 0.8% by mass of E100 (PCBM) manufactured by Frontier Carbon as an n-type semiconductor material, and 0.05% of exemplary compound 14 by a hole blocking layer material The containing mixed solution was spin coated.

得られた基板について、深さ方向をエッチングしながら2.5nmおきにX線光電子分光法(XPS)を用いてF、N、S原子の存在比率を評価した。図2からわかるように、表面からおよそ10nm前後で正孔ブロック層材料由来のフッ素および窒素原子が消失し、バルクヘテロジャンクション層由来の硫黄原子が検出され始めたことから、正孔ブロック層の厚さは10nm以下であり、かつ、バルクヘテロジャンクション層の上部に存在することが判る。   About the obtained board | substrate, the abundance ratio of F, N, and S atom was evaluated using the X ray photoelectron spectroscopy (XPS) every 2.5 nm, etching the depth direction. As can be seen from FIG. 2, since the fluorine and nitrogen atoms derived from the hole blocking layer material disappeared around 10 nm from the surface and sulfur atoms derived from the bulk heterojunction layer began to be detected, the thickness of the hole blocking layer Is 10 nm or less, and is present on the bulk heterojunction layer.

実施例3(有機光電変換素子の電子ブロック層として用いる例)
<比較の有機光電変換素子11の作製>
パターン形成した透明電極付ガラス基板を、界面活性剤と超純水による超音波洗浄、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に10分間の紫外線オゾン洗浄を行った。
Example 3 (example used as an electronic block layer of an organic photoelectric conversion element)
<Preparation of Comparative Organic Photoelectric Conversion Element 11>
The patterned glass substrate with transparent electrode is cleaned in the order of ultrasonic cleaning with surfactant and ultrapure water, followed by ultrasonic cleaning with ultrapure water, then dried with nitrogen blow, and finally UV ozone cleaning for 10 minutes. went.

この透明基板上に、エタノールにTi−イソプロポキシドを0.05mol/lになるように溶解した液を調製し、膜厚5nmとなるように塗布を行い、水蒸気量を調節した窒素中放置して電子輸送層として酸化チタン膜(TiOx膜)を成膜し、大気中に30分放置した後、120℃で10分間の加熱を行った。   On this transparent substrate, a solution in which Ti-isopropoxide is dissolved in ethanol to a concentration of 0.05 mol / l is prepared, applied to a film thickness of 5 nm, and left in nitrogen with a controlled amount of water vapor. Then, a titanium oxide film (TiOx film) was formed as an electron transport layer, left in the atmosphere for 30 minutes, and then heated at 120 ° C. for 10 minutes.

これ以降は、基板をグローブボックス中に持ち込み、窒素雰囲気下で作業した。まず、窒素雰囲気下で上記基板を140℃で3分間加熱処理した。クロロベンゼンにp型半導体材料として、プレクストロニクス社製プレックスコアOS2100を1.0質量%、n型半導体材料としてフロンティアカーボン社製E100(PCBM)0.8質量%を溶解した液を作製し、0.45μmのフィルタでろ過をかけながら700rpmで60秒のスピンコートを行い、室温で30分放置し、90〜100nmの厚さを有するバルクヘテロジャンクション層を得た。   After this, the substrate was brought into the glove box and worked under a nitrogen atmosphere. First, the substrate was heat-treated at 140 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere. A solution was prepared by dissolving 1.0 mass% of plexcores OS2100 manufactured by Plextronics as p-type semiconductor material and 0.8 mass% of E100 (PCBM) manufactured by Frontier Carbon as n-type semiconductor material in chlorobenzene. While applying filtration through a 45 μm filter, spin coating was carried out at 700 rpm for 60 seconds and left at room temperature for 30 minutes to obtain a bulk heterojunction layer having a thickness of 90 to 100 nm.

次に、上記一連の有機層を成膜した基板を真空蒸着装置内に設置した。2mm幅のシャドウマスクが透明電極と直交するように素子をセットし、10−3Pa以下にまでに真空蒸着機内を減圧した後、Auを80nmを蒸着した。最後に120℃で30分間の加熱を行い、比較の有機光電変換素子11を得た。なお蒸着速度はいずれも2nm/秒で蒸着し、2mm角のサイズとした。 Next, the substrate on which the series of organic layers was formed was placed in a vacuum deposition apparatus. The element was set so that the shadow mask with a width of 2 mm was orthogonal to the transparent electrode, and the inside of the vacuum deposition apparatus was depressurized to 10 −3 Pa or less, and then 80 nm of Au was deposited. Finally, the heating for 30 minutes was performed at 120 degreeC, and the comparative organic photoelectric conversion element 11 was obtained. The vapor deposition rate was 2 nm / second for all, and the size was 2 mm square.

得られた有機光電変換素子1は、窒素雰囲気下でアルミニウムキャップとUV硬化樹脂(ナガセケムテックス株式会社製、UV RESIN XNR5570−B1)を用いて封止を行った後に大気下に取り出し、有機光電変換素子11とした。   The obtained organic photoelectric conversion element 1 was sealed with an aluminum cap and a UV curable resin (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, UV RESIN XNR5570-B1) in a nitrogen atmosphere, and then taken out into the atmosphere. The conversion element 11 was obtained.

<本発明の有機光電変換素子12の作製>
前記有機光電変換素子11の作製において、バルクヘテロジャンクション層をスピンコートする際に、プレクストロニクス社製プレックスコアOS2100を1.0質量%、n型半導体材料としてフロンティアカーボン社製E100(PCBM)0.8質量%、および電子ブロック層材料として例示化合物31を0.05%含有する混合溶液に変更した以外は同様にして比較の有機光電変換素子12を作製した。
<Preparation of the organic photoelectric conversion element 12 of the present invention>
In the preparation of the organic photoelectric conversion element 11, when spin-coating the bulk heterojunction layer, 1.0 mass% of Plexcore OS2100 manufactured by Plextronics Co., Ltd., and E100 (PCBM) 0.8 manufactured by Frontier Carbon Co. as an n-type semiconductor material are used. A comparative organic photoelectric conversion device 12 was produced in the same manner except that the mixed solution containing 0.05% of the exemplified compound 31 was used as the material for the electron block layer.

得られた有機光電変換素子11〜12について、実施例1と同様に曲線因子、変換効率の評価を行った。   About the obtained organic photoelectric conversion elements 11-12, the curve factor and the conversion efficiency were evaluated similarly to Example 1.

(LUMO準位の測定)
アルバック・ファイ社製PHI−1800を用いて紫外線光電子分光法を用いて、HOMO準位を測定した。さらに薄膜の可視光吸収末端からバンドギャップを算出し、前記HOMO準位の値からバンドギャップを減じた値をLUMO準位とした。
(Measurement of LUMO level)
The HOMO level was measured using ultraviolet photoelectron spectroscopy using ULVAC-PHI PHI-1800. Further, the band gap was calculated from the visible light absorption end of the thin film, and the value obtained by subtracting the band gap from the value of the HOMO level was defined as the LUMO level.

Figure 2010219212
Figure 2010219212

表2から、本発明の有機光電変換素子12の方が、曲線因子、変換効率が高いことがわかる。   From Table 2, it can be seen that the organic photoelectric conversion element 12 of the present invention has a higher fill factor and higher conversion efficiency.

実施例4(有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔ブロック層として用いる例)
(比較の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子ともいう)1の作製)
実施例1と同様に、パターン形成した透明電極付ガラス基板を、界面活性剤と超純水による超音波洗浄、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に10分間の紫外線オゾン洗浄を行った。
Example 4 (Example used as a hole blocking layer of an organic electroluminescence device)
(Production of comparative organic electroluminescence element (also referred to as organic EL element) 1)
As in Example 1, the patterned glass substrate with a transparent electrode was cleaned in the order of ultrasonic cleaning with a surfactant and ultrapure water, followed by ultrasonic cleaning with ultrapure water, then dried with nitrogen blow, and finally The ultraviolet ozone cleaning for 10 minutes was performed.

このガラス基板を市販のスピンコーターに取り付け、正孔注入層PEDOT(PEDOT:PEDOT/PSS、Bayer社製、Baytron P Al 4083)をスピンコート(膜厚約40nm)し、ホットプレートで200℃1時間加熱し、正孔注入層とした。更に下記組成の白色発光組成物を1mlとなるように調整し、スピンコートした(膜厚約25nm)。   This glass substrate is attached to a commercially available spin coater, and a hole injection layer PEDOT (PEDOT: PEDOT / PSS, Bayer, Baytron P Al 4083) is spin-coated (film thickness: about 40 nm) and heated at 200 ° C. for 1 hour. Heated to form a hole injection layer. Further, a white light-emitting composition having the following composition was adjusted to 1 ml and spin-coated (film thickness: about 25 nm).

白色発光組成物
溶媒:トルエン 100質量%
ホスト材料:H−A 1質量%
青色材料:Ir−A 0.10質量%
緑色材料:Ir(ppy) 0.004質量%
赤色材料:Ir(piq) 0.005質量%
電子輸送層まで設けた基板を、大気暴露させずに、蒸着機に移動し、4×10−4Paまで減圧した。なお、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウム、また、タングステン製抵抗加熱ボートに、アルミニウムを入れ、蒸着機内に取り付けておいた。
White light-emitting composition Solvent: Toluene 100% by mass
Host material: HA 1% by mass
Blue material: Ir-A 0.10% by mass
Green material: Ir (ppy) 3 0.004 mass%
Red material: Ir (piq) 3 0.005 mass%
The substrate provided up to the electron transport layer was moved to a vapor deposition machine without being exposed to the atmosphere, and the pressure was reduced to 4 × 10 −4 Pa. In addition, lithium fluoride was put into the resistance heating boat made from tantalum, and aluminum was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it was attached in the vapor deposition machine.

まず、タンタル製抵抗熱ボートに通電し加熱し、基板上にフッ化リチウムの電子注入層を0.5nm設けた。つづいて、タングステン製タンタル加熱ボートに通電し加熱し、蒸着速度1〜2nm/秒で膜厚100nm、巾5cmの陰極を、前記透明導電膜と直交するように蒸着した。   First, a tantalum resistance heat boat was energized and heated, and an electron injection layer of lithium fluoride was provided to a thickness of 0.5 nm on the substrate. Subsequently, the tungsten tantalum heating boat was energized and heated, and a cathode having a film thickness of 100 nm and a width of 5 cm was deposited at a deposition rate of 1 to 2 nm / second so as to be orthogonal to the transparent conductive film.

Figure 2010219212
Figure 2010219212

得られた比較の有機EL素子1は、封止剤(ナガセケムテックス株式会社製、UV RESIN XNR5570−B1)を用いて厚さ30μmの厚さのアルミニウムホイルと封止を行ったのち、大気中に取り出した。   The obtained comparative organic EL element 1 was sealed with an aluminum foil having a thickness of 30 μm using a sealant (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, UV RESIN XNR5570-B1), and then sealed in the atmosphere. Took out.

(本発明の有機EL素子2の作製)
前記の有機EL素子1の作製において、発光層組成物を以下のように変更した以外は同様にして、有機EL素子2を作製した。
(Preparation of the organic EL element 2 of the present invention)
In the production of the organic EL element 1, an organic EL element 2 was produced in the same manner except that the light emitting layer composition was changed as follows.

白色発光組成物
溶媒:トルエン 100質量%
ホスト材料:H−A 1質量%
青色材料:Ir−A 0.10質量%
緑色材料:Ir(ppy) 0.004質量%
赤色材料:Ir(piq) 0.005質量%
正孔ブロック材料:例示化合物14 0.02質量%
<有機EL素子の外部量子効率>
作製した有機EL素子について、23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で株式会社エーディーシー製、直流電圧・電流源R6243を用いて2.5mA/cm定電流を印加した時の2度視野角正面輝度をコニカミノルタセンシング株式会社製分光放射輝度計CS1000を用いて測定し、測定された輝度から外部取り出し量子効率(%)を測定した。
White light-emitting composition Solvent: Toluene 100% by mass
Host material: HA 1% by mass
Blue material: Ir-A 0.10% by mass
Green material: Ir (ppy) 3 0.004 mass%
Red material: Ir (piq) 3 0.005 mass%
Hole blocking material: Exemplified compound 14 0.02% by mass
<External quantum efficiency of organic EL device>
With respect to the produced organic EL device, front luminance at a viewing angle of 2 degrees when a constant current of 2.5 mA / cm 2 was applied using a DC voltage / current source R6243 manufactured by ADC Co., Ltd. in a dry nitrogen gas atmosphere at 23 ° C. Was measured using a spectral radiance meter CS1000 manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd., and the external extraction quantum efficiency (%) was measured from the measured luminance.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

Figure 2010219212
Figure 2010219212

表3から、本発明の有機EL素子の外部量子効率が向上し、良好な有機EL素子が得られていることがわかる。   From Table 3, it turns out that the external quantum efficiency of the organic EL element of this invention improves, and the favorable organic EL element is obtained.

10 バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子
11 基板
12 透明電極
13 対極
14 光電変換部(バルクヘテロジャンクション層)
17 電子ブロック層
18 正孔ブロック層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element 11 Substrate 12 Transparent electrode 13 Counter electrode 14 Photoelectric conversion part (bulk hetero junction layer)
17 Electron blocking layer 18 Hole blocking layer

Claims (12)

透明電極、対極、およびその間に有機層を有する有機エレクトロニクス素子であって、該有機層は、下記一般式(1)で表される化合物を、該有機層を形成する総固形分濃度に対して0.01〜10%含有する塗布液を塗布して、製膜された有機層であって、かつ、該製膜された有機層の上部は、該一般式(1)で表される化合物からなる自発的に配列した正孔ブロック層または電子ブロック層が形成されていることを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
Figure 2010219212
(式中、Rは置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表す。Lは2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。Bが正孔ブロック性の母核の場合は、有機層に用いられている最大のHOMOを有する材料よりも大きいHOMOを有しており、Bが電子ブロック性の母核の場合は、有機層に用いられている最小のLUMOを有する材料よりも小さいLUMO準位を有している。nは、1〜4の正の整数を表す。)
An organic electronic device having a transparent electrode, a counter electrode, and an organic layer between the transparent electrode, the organic layer, and a compound represented by the following general formula (1) with respect to the total solid content concentration forming the organic layer An organic layer formed by applying a coating solution containing 0.01 to 10%, and the upper part of the organic layer formed from the compound represented by the general formula (1) An organic electronics element, wherein a spontaneously arranged hole block layer or electron block layer is formed.
Figure 2010219212
(In the formula, R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group. L 1 represents a divalent linking group, and represents a single bond. , An oxygen atom, each substituted or unsubstituted sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group, alkynylene group, and B represents a hole blocking property. In the case of the mother nucleus, it has a larger HOMO than the material having the largest HOMO used in the organic layer, and in the case where B is an electron blocking mother nucleus, it is the smallest used in the organic layer. (It has a smaller LUMO level than a material having LUMO. N represents a positive integer of 1 to 4.)
前記有機エレクトロニクス素子において、前記自発的に配列した正孔または電子ブロック層が0.5〜10nmの膜厚で形成されていることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロニクス素子。   2. The organic electronic device according to claim 1, wherein the spontaneously arranged hole or electron blocking layer is formed with a thickness of 0.5 to 10 nm. 前記一般式(1)で表される化合物が、HOMOが6.4eV以上である正孔ブロック機能を有することを特徴とする請求項1又は2記載の有機エレクトロニクス素子。   The organic electronic device according to claim 1 or 2, wherein the compound represented by the general formula (1) has a hole blocking function having a HOMO of 6.4 eV or more. 前記一般式(1)のBで表される構造が、カルボリン、ジアザカルバゾール、アザトリフェニレン、ナフタレンジカルボン酸ジイミド及びペリレンジカルボン酸ジイミドから選ばれる少なくとも1種の構造であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子。   The structure represented by B in the general formula (1) is at least one structure selected from carboline, diazacarbazole, azatriphenylene, naphthalene dicarboxylic acid diimide, and perylene dicarboxylic acid diimide. The organic electronics element of any one of 1-3. 前記一般式(1)のBで表される構造が、下記一般式(2)で表される構造であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子。
Figure 2010219212
(式中、Rは、置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表し、Lは2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。Zは芳香族環を形成する原子群を表し、Zは含窒素芳香族6員環を形成する原子群を表す。)
5. The organic electronic device according to claim 1, wherein the structure represented by B in the general formula (1) is a structure represented by the following general formula (2).
Figure 2010219212
(Wherein R 2 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group; L 2 represents a divalent linking group; Z 1 represents an aromatic ring selected from a bond, an oxygen atom, each substituted or unsubstituted sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group, and alkynylene group. And Z 2 represents an atomic group forming a nitrogen-containing aromatic 6-membered ring.)
前記一般式(2)のZおよびZで表される芳香族環がともに含窒素芳香族6員環であることを特徴とする、請求項5記載の有機エレクトロニクス素子。 6. The organic electronic device according to claim 5, wherein both of the aromatic rings represented by Z 1 and Z 2 in the general formula (2) are nitrogen-containing aromatic 6-membered rings. 前記一般式(1)のBで表される構造が、下記一般式(3)で表される構造であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子。
Figure 2010219212
(式中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表すが、少なくとも一つは置換または無置換の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基を表す。L〜Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、単結合、酸素原子、それぞれ置換または無置換の、硫黄原子、窒素原子、珪素原子、ゲルマニウム原子、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基から選ばれるいずれかを表す。)
The structure represented by B of the general formula (1) is a structure represented by the following general formula (3), The organic electronic element according to any one of claims 1 to 3.
Figure 2010219212
(Wherein R 3 to R 9 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group. , At least one represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or more carbon atoms, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, or a halogenated cycloalkyl group, L 3 to L 9 each independently represents a divalent linking group; And represents a single bond, an oxygen atom, or a sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom, germanium atom, arylene group, heteroarylene group, alkenylene group, or alkynylene group, each substituted or unsubstituted.
前記一般式(3)のR〜Rで表される置換基のうち少なくとも一つは、ハロゲン化アルキル基であることを特徴とする請求項7記載の有機エレクトロニクス素子。 The organic electronic device according to claim 7, wherein at least one of the substituents represented by R 3 to R 9 in the general formula (3) is a halogenated alkyl group. 前記一般式(1)で表される化合物のLUMOが3.0eV以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の有機エレクトロニクス素子。   The organic electronic device according to claim 1 or 2, wherein the compound represented by the general formula (1) has a LUMO of 3.0 eV or less. 前記一般式(1)のBで表される構造が、トリアリールアミン、カルバゾール及びジベンゾフランから選ばれる少なくとも1種の構造であることを特徴とする請求項9記載の有機エレクトロニクス素子。   10. The organic electronic device according to claim 9, wherein the structure represented by B in the general formula (1) is at least one structure selected from triarylamine, carbazole, and dibenzofuran. 請求項1〜10のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子の有機層が、p型半導体材料とn型半導体材料とを含有するバルクヘテロジャンクション層であり、かつn型半導体材料としてフラーレン誘導体を含有する有機光電変換素子であることを特徴とする有機光電変換素子。   The organic layer of the organic electronics element according to claim 1 is a bulk heterojunction layer containing a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material, and contains a fullerene derivative as the n-type semiconductor material. An organic photoelectric conversion element characterized by being an organic photoelectric conversion element. 請求項1〜10のいずれか1項記載の有機エレクトロニクス素子の有機層が、発光ホスト材料と発光ドーパント材料とを含有するりん光発光層であり、かつドーパント材料としてイリジウム錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic layer of the organic electronics element of any one of Claims 1-10 is a phosphorescence light emitting layer containing a light emission host material and a light emission dopant material, and the organic electroluminescent containing an iridium complex as a dopant material. An organic electroluminescence element characterized by being an element.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089786A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Toshiba Corp Photoelectric conversion element and method of manufacturing the same
CN102683600A (en) * 2011-03-09 2012-09-19 海洋王照明科技股份有限公司 Charge regeneration structure as well as preparation method and application thereof
JP2012190989A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Hitachi Chem Co Ltd Organic electronics material, ink composition, organic electronics element, organic electroluminescent element, display element, lighting device, and display unit
JP2014103102A (en) * 2012-10-24 2014-06-05 Konica Minolta Inc Transparent electrode, method for manufacturing transparent electrode, electronic device and organic electroluminescent element
JP2017041560A (en) * 2015-08-20 2017-02-23 日本化薬株式会社 Photoelectric conversion element, imaging device, optical sensor, and material for photoelectric conversion element
WO2018088325A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion element, imaging element and imaging device
JP2018085499A (en) * 2016-11-11 2018-05-31 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion element, imaging element and imaging device
JP2018195768A (en) * 2017-05-19 2018-12-06 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, solar battery, method for manufacturing photoelectric conversion element, and composition for photoelectric conversion element
JP2020127038A (en) * 2012-05-14 2020-08-20 ルミレッズ ホールディング ベーフェー Light emitting device with nanostructured phosphor
CN112424967A (en) * 2018-07-26 2021-02-26 索尼公司 Photoelectric conversion element
KR20230119830A (en) * 2022-02-08 2023-08-16 광주과학기술원 Novel phenanthroline-based compound, preparation method thereof, and optoelectronic device comprising the same as passivation layer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311424A (en) * 2003-03-26 2004-11-04 Konica Minolta Holdings Inc Organic electroluminescent element, lighting device and display device
JP2005085731A (en) * 2003-09-11 2005-03-31 Seiko Epson Corp Organic electroluminescence apparatus, method of manufacturing organic electroluminescence apparatus and electronic apparatus
JP2006059878A (en) * 2004-08-17 2006-03-02 Tdk Corp Organic el element and its fabrication process, and organic el display
JP2007176930A (en) * 2005-11-30 2007-07-12 Mitsubishi Chemicals Corp Organic compound, electric charge-transporting material, composition for electric charge-transporting material and organic electroluminescent element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311424A (en) * 2003-03-26 2004-11-04 Konica Minolta Holdings Inc Organic electroluminescent element, lighting device and display device
JP2005085731A (en) * 2003-09-11 2005-03-31 Seiko Epson Corp Organic electroluminescence apparatus, method of manufacturing organic electroluminescence apparatus and electronic apparatus
JP2006059878A (en) * 2004-08-17 2006-03-02 Tdk Corp Organic el element and its fabrication process, and organic el display
JP2007176930A (en) * 2005-11-30 2007-07-12 Mitsubishi Chemicals Corp Organic compound, electric charge-transporting material, composition for electric charge-transporting material and organic electroluminescent element

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089786A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Toshiba Corp Photoelectric conversion element and method of manufacturing the same
US8907352B2 (en) 2010-10-22 2014-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof
CN102683600B (en) * 2011-03-09 2016-03-30 海洋王照明科技股份有限公司 Charge regeneration structure, its preparation method and application
CN102683600A (en) * 2011-03-09 2012-09-19 海洋王照明科技股份有限公司 Charge regeneration structure as well as preparation method and application thereof
JP2012190989A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Hitachi Chem Co Ltd Organic electronics material, ink composition, organic electronics element, organic electroluminescent element, display element, lighting device, and display unit
US11031530B2 (en) 2012-05-14 2021-06-08 Lumileds Llc Light emitting device with nanostructured phosphor
JP2020127038A (en) * 2012-05-14 2020-08-20 ルミレッズ ホールディング ベーフェー Light emitting device with nanostructured phosphor
JP2014103102A (en) * 2012-10-24 2014-06-05 Konica Minolta Inc Transparent electrode, method for manufacturing transparent electrode, electronic device and organic electroluminescent element
JP2017041560A (en) * 2015-08-20 2017-02-23 日本化薬株式会社 Photoelectric conversion element, imaging device, optical sensor, and material for photoelectric conversion element
WO2018088325A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion element, imaging element and imaging device
JP2018085499A (en) * 2016-11-11 2018-05-31 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion element, imaging element and imaging device
JP7102114B2 (en) 2016-11-11 2022-07-19 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion element, image sensor and image sensor
JP2018195768A (en) * 2017-05-19 2018-12-06 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, solar battery, method for manufacturing photoelectric conversion element, and composition for photoelectric conversion element
CN112424967A (en) * 2018-07-26 2021-02-26 索尼公司 Photoelectric conversion element
US11985837B2 (en) 2018-07-26 2024-05-14 Sony Corporation Photoelectric conversion element
KR20230119830A (en) * 2022-02-08 2023-08-16 광주과학기술원 Novel phenanthroline-based compound, preparation method thereof, and optoelectronic device comprising the same as passivation layer
KR102625989B1 (en) 2022-02-08 2024-01-18 광주과학기술원 Novel phenanthroline-based compound, preparation method thereof, and optoelectronic device comprising the same as passivation layer

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