JP2021015963A - Photoelectric conversion element material and uses thereof - Google Patents

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Kazuo Takimiya
和男 瀧宮
拓也 大垣
Yuya Ogaki
拓也 大垣
健太郎 前田
Kentaro Maeda
健太郎 前田
智史 岩田
Satoshi Iwata
智史 岩田
雄一 貞光
Yuichi Sadamitsu
雄一 貞光
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Abstract

To provide: a photoelectric conversion element material that can be a material for a block layer excellent in a hole leak prevention property, an electronic transport property, heat resistance to a process temperature, transparency to visible light, and the like; and various electronic devices such as a photoelectric conversion element comprising the photoelectric conversion element material.SOLUTION: A photoelectric conversion element material contains a compound represented by the formula (1) in the figure. (In the formula (1), R1 to R4 each independently represent a hydrogen atom, aromatic group, heterocyclic group, aliphatic hydrocarbon group, or halogen atom; and X represents an oxygen atom or sulfur atom.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は特定構造の有機化合物を含む光電変換素子用材料及び該光電変換素子用材料を含む光電変換素子に関する。 The present invention relates to a material for a photoelectric conversion element containing an organic compound having a specific structure and a photoelectric conversion element containing the material for the photoelectric conversion element.

近年、フレキシビリティを有すること、大面積化が可能であること、更には安価で高速の印刷法により製造可能なこと等を特徴とする有機エレクトロニクスデバイスへの関心が高まっている。代表的な有機エレクトロニクスデバイスとしては、有機EL素子、有機太陽電池素子、有機光電変換素子及び有機トランジスタ素子等が挙げられるが、これらの中でも有機EL素子は、次世代ディスプレイ用途をメインターゲットとした携帯電話のディスプレイやTVなどへの応用が期待されており、更なる高機能化を目指した開発が継続されている。有機太陽電池素子等はフレキシブルで安価なエネルギー源としての研究開発がなされており、また有機トランジスタ素子はフレキシブルなディスプレイや安価なICへの応用を目的とした研究開発がなされている。 In recent years, there has been increasing interest in organic electronic devices, which are characterized by having flexibility, being able to increase the area, and being able to be manufactured by an inexpensive and high-speed printing method. Typical examples of organic electronic devices include organic EL elements, organic solar cell elements, organic photoelectric conversion elements, organic transistor elements, etc. Among these, organic EL elements are portable mainly for next-generation display applications. It is expected to be applied to telephone displays and TVs, and development aimed at further higher functionality is continuing. Organic solar cell elements and the like have been researched and developed as flexible and inexpensive energy sources, and organic transistor elements have been researched and developed for the purpose of application to flexible displays and inexpensive ICs.

有機エレクトロニクスデバイスの分野では、デバイスを構成する優れた材料を開発することが非常に重要であり、そのため各材料の分野では、現在でも多くの検討及び開発が精力的に行われている。 In the field of organic electronic devices, it is very important to develop excellent materials that make up the device, and therefore many studies and developments are still being vigorously carried out in the field of each material.

近年、次世代の太陽電池や光センサー用途への展開が期待されている有機光電変換素子についても、いくつかのグループから報告がなされている。例えば、特許文献1にはキナクリドン誘導体、もしくはキナゾリン誘導体を光電変換素子に用いた例が、また特許文献2にはジケトピロロピロール誘導体を用いた例が示されている。
撮像素子においては、S/N比を得るために暗時の光電変換部からのリーク電流を減らすことを目的として、光電変換部と電極部の間に正孔ブロック層又は電子ブロック層を挿入する手法が一般的に用いられる。
In recent years, several groups have also reported on organic photoelectric conversion elements, which are expected to be applied to next-generation solar cells and optical sensors. For example, Patent Document 1 shows an example in which a quinacridone derivative or a quinazoline derivative is used for a photoelectric conversion element, and Patent Document 2 shows an example in which a diketopyrrolopyrrole derivative is used.
In the image sensor, a hole block layer or an electron block layer is inserted between the photoelectric conversion unit and the electrode unit for the purpose of reducing the leakage current from the photoelectric conversion unit in the dark in order to obtain the S / N ratio. The method is commonly used.

有機エレクトロニクスデバイスの分野で一般に広く用いられている正孔ブロック層及び電子ブロック層は、デバイスの構成膜中において、電極又は導電性を有する膜とそれ以外の膜の界面に配置され、それぞれ正孔又は電子の逆移動を制御して不必要な正孔もしくは電子の漏れを調整する役割を果たすものであり、デバイスの用途により耐熱性、透過波長及び成膜方法等を考慮して選択し、用いられるものである。
特許文献3には、正孔ブロック層としてフラーレンを用いた例が示されており、また特許文献4には正孔ブロック層として1,4,5,8−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物(NTCDA)を用いた例が示されている。しかしながら、光電変換素子用途の材料への要求性能は特に高く、これまでの正孔ブロック層や電子ブロック層では、リーク電流防止特性、プロセス温度に対する耐熱性及び可視光透明性等の面で十分な性能を有しているとは言えず、商業的に活用されるに至っていない。
The hole block layer and the electron block layer, which are generally widely used in the field of organic electronic devices, are arranged at the interface between an electrode or a conductive film and another film in the constituent film of the device, and each hole is formed. Alternatively, it plays a role of controlling the reverse movement of electrons and adjusting the leakage of unnecessary holes or electrons, and is selected and used in consideration of heat resistance, transmission wavelength, film formation method, etc. depending on the application of the device. Is something that can be done.
Patent Document 3 shows an example in which fullerene is used as the hole block layer, and Patent Document 4 shows 1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride as the hole block layer. An example using NTCDA) is shown. However, the required performance of materials for photoelectric conversion elements is particularly high, and the conventional hole block layer and electron block layer are sufficient in terms of leakage current prevention characteristics, heat resistance to process temperature, visible light transparency, and the like. It cannot be said that it has performance, and it has not been used commercially.

特許第4972288号公報Japanese Patent No. 4972288 特許第5022573号公報Japanese Patent No. 5022573 特表2013−544440号公報Special Table 2013-544440 特表2014−506736号公報Japanese Patent Publication No. 2014-506736

本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、正孔リーク防止特性、電子輸送特性、デバイス作製プロセス温度に対する耐熱性、可視光透明性等に優れたブロック層の材料となる光電変換素子用材料、及び該光電変換素子用材料を含む光電変換素子をはじめとする種々のエレクトロニクスデバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and is a photoelectric material which is a material of a block layer having excellent hole leakage prevention characteristics, electron transport characteristics, heat resistance to device fabrication process temperature, visible light transparency, and the like. It is an object of the present invention to provide various electronic devices including a material for a conversion element and a photoelectric conversion element including the material for the photoelectric conversion element.

本発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意努力した結果、特定構造の化合物を含む光電変換素子用材料を光電変換素子に適用することにより前記諸課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記の通りである。
[1]下記式(1)
As a result of diligent efforts to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by applying a material for a photoelectric conversion element containing a compound having a specific structure to the photoelectric conversion element. It came to be completed.
That is, the present invention is as follows.
[1] The following formula (1)

Figure 2021015963
Figure 2021015963

(式(1)中、R乃至Rは、それぞれ独立に水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表す。Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。)で表される化合物を含有する光電変換素子用材料。
[2]Xが酸素原子である、前項[1]に記載の光電変換素子用材料。
[3]R及びRが水素原子であり、R及びRの一方が水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子であって、他方が芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子である、前項[1]または[2]に記載の光電変換素子用材料。
[4]前項[1]乃至[3]のいずれか一項に記載の光電変換素子用材料を含む有機薄膜。
[5]前項[4]に記載の有機薄膜を含む光電変換素子。
[6]有機薄膜が正孔ブロック層である前項[5]に記載の光電変換素子。
[7]発光素子である前項[5]または[6]に記載の光電変換素子。
[8]前項[5]乃至[7]のいずれか一項に記載の光電変換素子を複数アレイ状に配置した撮像素子。
[9]前項[5]に記載の光電変換素子または前項[8]に記載の撮像素子を含む光センサー。
[10]下記式(2)
(In the formula (1), R 1 to R 4 independently represent a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom. X represents an oxygen atom or a sulfur atom.) A material for a photoelectric conversion element containing a compound represented by.
[2] The material for a photoelectric conversion element according to the previous item [1], wherein X is an oxygen atom.
[3] R 1 and R 2 are hydrogen atoms, one of R 3 and R 4 is a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom, and the other is an aromatic group. The material for a photoelectric conversion element according to the above item [1] or [2], which is a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom.
[4] An organic thin film containing the material for a photoelectric conversion element according to any one of the above items [1] to [3].
[5] A photoelectric conversion element containing the organic thin film according to the previous item [4].
[6] The photoelectric conversion element according to the previous item [5], wherein the organic thin film is a hole block layer.
[7] The photoelectric conversion element according to the previous item [5] or [6], which is a light emitting element.
[8] An image pickup device in which the photoelectric conversion elements according to any one of the above items [5] to [7] are arranged in a plurality of arrays.
[9] An optical sensor including the photoelectric conversion element according to the previous item [5] or the image pickup element according to the previous item [8].
[10] The following formula (2)

Figure 2021015963
Figure 2021015963

(式(2)中、R及びRの一方は、水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表し、他方は芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表す。Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。)で表される化合物。
[11]Xが酸素原子である、前項[10]に記載の化合物。
(In formula (2), one of R 5 and R 6 represents a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom, and the other represents an aromatic group, a heterocyclic group or an aliphatic group. A compound represented by a hydrocarbon group or a halogen atom. X represents an oxygen atom or a sulfur atom).
[11] The compound according to the preceding item [10], wherein X is an oxygen atom.

特定構造の化合物を含む本発明の光電変換素子用材料は、正孔又は電子のリーク防止性や輸送性を示し、かつ、デバイス作成プロセスに耐えうる耐熱性および可視光透明性を有することから、優れた特性を示す光電変換素子を提供することができる。 The material for a photoelectric conversion element of the present invention containing a compound having a specific structure exhibits hole or electron leakage prevention and transportability, and has heat resistance and visible light transparency that can withstand the device manufacturing process. It is possible to provide a photoelectric conversion element exhibiting excellent characteristics.

図1は、本発明の光電変換素子の実施態様を例示した断面図を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional view illustrating an embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. 図2は、有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成例を示す概略断面図を示す。FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view showing an example of a layer configuration of an organic electroluminescence device. 図3は、実施例3乃至5及び比較例1乃至3で得られた光電変換素子の暗電流−電圧グラフを示す。FIG. 3 shows dark current-voltage graphs of the photoelectric conversion elements obtained in Examples 3 to 5 and Comparative Examples 1 to 3. 図4は、合成例化合物の薄膜の吸収スペクトルを示す。FIG. 4 shows the absorption spectrum of the thin film of the synthetic example compound.

本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づくものであるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。 The contents of the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below is based on typical embodiments and specific examples of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments and specific examples.

[式(1)の化合物]
本発明の光電変換素子用材料は、下記式(1)で表される化合物を含有する。
[Compound of formula (1)]
The material for a photoelectric conversion element of the present invention contains a compound represented by the following formula (1).

Figure 2021015963
Figure 2021015963

式(1)中、R乃至Rは、それぞれ独立に水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表す。
式(1)のR乃至Rが表す芳香族基とは、芳香族化合物の芳香環から水素原子を一つ除いた残基である。
式(1)のR乃至Rが表す芳香族基としては、例えばフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、トリル基、インデニル基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、フェナンスニル基及びメスチル基等が挙げられ、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基又はアントリル基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基又はナフチル基がより好ましい。
In the formula (1), R 1 to R 4 independently represent a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom, respectively.
The aromatic group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) is a residue obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic ring of the aromatic compound.
Examples of the aromatic group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) include a phenyl group, a biphenyl group, a turphenyl group, a tolyl group, an indenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a fluorenyl group, a pyrenyl group, a phenanthnyl group and the like. Examples thereof include a methyl group, and a phenyl group, a biphenyl group, a turphenyl group, a naphthyl group or an anthyl group is preferable, and a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group or a naphthyl group is more preferable.

式(1)のR乃至Rが表す複素環基とは、複素環化合物の複素環から水素原子を一つ除いた残基である。
式(1)のR乃至Rが表す複素環基としては、例えばフラニル基、チエニル基、チエノチエニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、N−メチルイミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリル基、インドリル基、ベンゾピラジル基、ベンゾピリミジル基、ベンゾチエニル基、ナフトチエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチアゾリル基、ピリジノチアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリジノイミダゾリル基、N−メチルベンゾイミダゾリル基、ピリジノ−N−メチルイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピリジノオキサゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ピリジノチアジアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ピリジノオキサジアゾリル基、カルバゾリル基、フェノキサジニル基及びフェノチアジニル基等が挙げられ、フラニル基、チエニル基、チエノチエニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ピリジル基又はピラジル基が好ましく、フラニル基、チエニル基、ピリジル基又はピラジル基がより好ましい。
The heterocyclic group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) is a residue obtained by removing one hydrogen atom from the heterocycle of the heterocyclic compound.
Examples of the heterocyclic group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) include a furanyl group, a thienyl group, a thienotienyl group, a pyrrolyl group, an imidazolyl group, an N-methylimidazolyl group, a thiazolyl group, an oxazolyl group, a pyridyl group and a pyrazil group. Group, pyrimidyl group, quinolyl group, indolyl group, benzopyrazyl group, benzopyrimidyl group, benzothienyl group, naphthophenyl group, benzofuranyl group, benzothiazolyl group, pyridinothiazolyl group, benzoimidazolyl group, pyridinoimidazolyl group, N-methylbenzoimidazolyl group , Pyridino-N-methylimidazolyl group, benzoxazolyl group, pyridinooxazolyl group, benzothiadiazolyl group, pyridinothiazolyl group, benzoxaziazolyl group, pyridinooxadiazolyl group, carbazolyl group , Phenoxazinyl group, phenothiazinyl group and the like, preferably a furanyl group, a thienyl group, a thienothienyl group, a benzothienyl group, a benzofuranyl group, a pyridyl group or a pyrazil group, and more preferably a flanyl group, a thienyl group, a pyridyl group or a pyrazil group. ..

式(1)のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基とは、脂肪族炭化水素化合物から水素原子を一つ除いた残基であり、直鎖型、分岐型あるいは環状型のいずれにも限定されず、不飽和結合を含んでいてもよい。
式(1)のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、t−ペンチル基、sec−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、iso−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、sec−ヘプチル基、n−オクチル基、ビニル基、エチニル基、プロぺニル基、プロパギル基、ブテニル、ペンテニル基及びヘキセニル基等の炭素数1乃至20のアルキル基であることが好ましく、炭素数1乃至12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1乃至6のアルキル基であることが更に好ましい。
The aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) is a residue obtained by removing one hydrogen atom from the aliphatic hydrocarbon compound, and can be either linear, branched or cyclic. Is not limited, and may contain unsaturated bonds.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group and a t-butyl group. , N-pentyl group, iso-pentyl group, t-pentyl group, sec-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, iso-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, sec-heptyl group, n-octyl It is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a group, a vinyl group, an ethynyl group, a propenyl group, a propagyl group, butenyl, a pentenyl group and a hexenyl group, and an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Is more preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is further preferable.

式(1)のR乃至Rが表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子が好ましい。 Examples of the halogen atom represented by R 1 to R 4 of the formula (1) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom is preferable.

式(1)のR乃至Rが表す芳香族基、複素環基及び脂肪族炭化水素基は置換基を有していてもよい。以下、式(1)のR乃至Rが表す芳香族基、複素環基及び脂肪族炭化水素基有する置換基を、単に「式(1)のR乃至Rが有する置換基」と記載する。
式(1)のR乃至Rが有する置換基は電子求引性の置換基と電子供与性の置換基の何れでも構わないが、電子求引性の置換基が好ましい。
電子求引性の置換基としては、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基、アシル基、ベンゾイル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基又はイソシアノ基が好ましく、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基又はシアノ基がより好ましく、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基又はシアノ基が更に好ましい。
電子供与性の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、フェノキシ基、芳香族基、ヒドロキシル基、メルカプト基、アルキル置換アミノ基、アリール置換アミノ基又は非置換アミノ基(NH基)が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、芳香族基又はアリール置換アミノ基がより好ましく、アルキル基又はアルコキシ基が更に好ましい。
The aromatic group, heterocyclic group and aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) may have a substituent. Hereinafter, the substituent having an aromatic group, a heterocyclic group and an aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 4 of the formula (1) is simply referred to as "a substituent having R 1 to R 4 of the formula (1)". Describe.
The substituents of R 1 to R 4 of the formula (1) may be either an electron-attracting substituent or an electron-donating substituent, but an electron-attracting substituent is preferable.
As the electron-attracting substituent, a halogen atom, a perfluoroalkyl group, an acyl group, a benzoyl group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group, a cyano group or an isocyano group is preferable, and a halogen atom, a perfluoroalkyl group, etc. An acyl group, an alkoxycarbonyl group or a cyano group is more preferable, and a halogen atom, a perfluoroalkyl group or a cyano group is further preferable.
As the electron-donating substituent, an alkyl group, an alkoxy group, a phenoxy group, an aromatic group, a hydroxyl group, a mercapto group, an alkyl-substituted amino group, an aryl-substituted amino group or an unsubstituted amino group (NH 2 group) are preferable, An alkyl group, an alkoxy group, an aromatic group or an aryl substituted amino group is more preferable, and an alkyl group or an alkoxy group is further preferable.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのハロゲン原子としては、式(1)のR乃至Rが表すハロゲン原子と同じものが挙げられ、好ましいものも同じものが挙げられる。 Examples of the halogen atom as R 1 to substituent R 4 has the formula (1), include the same as the halogen atom represented by R 1 to R 4 of formula (1), also the same as mentioned preferred ..

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのパーフルオロアルキル基とは、アルキル基の有するすべての水素原子をフッ素原子に置き換えた置換基であり、パーフルオロアルキル基となり得るアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、t−ペンチル基、sec−ペンチル基、n−ヘキシル基、iso−ヘキシル基、n−ヘプチル基、sec−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、sec−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基及びn−エイコシル基等の炭素数1乃至20のアルキル基が挙げられる。
式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのパーフルオロアルキル基としては、炭素数1乃至20のパーフルオロアルキル基が好ましく、炭素数1乃至12のパーフルオロアルキル基がより好ましく、炭素数1乃至6のパーフルオロアルキル基が更に好ましく、炭素数1乃至4のパーフルオロアルキル基が特に好ましい。
The perfluoroalkyl group as the substituent of R 1 to R 4 of the formula (1) is a substituent in which all the hydrogen atoms of the alkyl group are replaced with fluorine atoms, and is an alkyl group that can be a perfluoroalkyl group. Specific examples of the above include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, iso-pentyl group and t-pentyl. Group, sec-pentyl group, n-hexyl group, iso-hexyl group, n-heptyl group, sec-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, sec-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl Number of carbon atoms such as group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecil group and n-eicosyl group. Examples include 1 to 20 alkyl groups.
As the perfluoroalkyl group as the substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1), a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and a perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms is more preferable. A perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアシル基とは、カルボニル基とアルキル基が結合した置換基であり、アシル基が有するアルキル基の具体例としては、式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのパーフルオロアルキル基の項に記載したアルキル基と同じものが挙げられる。
式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアシル基としては、炭素数1乃至20のアルキル基を有するアシル基が好ましく、炭素数1乃至12のアルキル基を有するアシル基がより好ましく、炭素数1乃至6のアルキル基を有するアシル基が更に好ましく、炭素数1乃至4のアルキル基を有するアシル基が特に好ましい。
The acyl group as a substituent of R 1 to R 4 of the formula (1) is a substituent in which a carbonyl group and an alkyl group are bonded, and a specific example of the alkyl group of the acyl group is the formula (1). Examples thereof include the same alkyl groups described in the section of perfluoroalkyl groups as substituents of R 1 to R 4 of the above.
As the acyl group as the substituent of R 1 to R 4 of the formula (1), an acyl group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and an acyl group having an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is more preferable. Preferably, an acyl group having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and an acyl group having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルコキシカルボニル基とは、カルボニル基とアルコキシ基が結合した置換基であり、アルコキシカルボニル基が有するアルコキシ基中のアルキル基の具体例としては、式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのパーフルオロアルキル基の項に記載したアルキル基と同じものが挙げられる。
式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルコキシカルボニル基としては、炭素数1乃至20のアルコキシ基を有するアルコキシカルボニル基が好ましく、炭素数1乃至12のアルコキシ基を有するアルコキシカルボニル基がより好ましく、炭素数1乃至6のアルコキシ基を有するアルコキシカルボニル基が更に好ましく、炭素数1乃至4のアルコキシ基を有するアルコキシカルボニル基が特に好ましい。
The alkoxycarbonyl group as a substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1) is a substituent in which a carbonyl group and an alkoxy group are bonded, and as a specific example of the alkyl group in the alkoxy group possessed by the alkoxycarbonyl group. Is the same as the alkyl group described in the section of the perfluoroalkyl group as the substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1).
As the alkoxycarbonyl group as the substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1), an alkoxycarbonyl group having an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkoxycarbonyl group having an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms is preferable. The group is more preferable, the alkoxycarbonyl group having an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is further preferable, and the alkoxycarbonyl group having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルキル基としては、式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのパーフルオロアルキル基の項に記載したアルキル基と同じものが挙げられる。
式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルキル基としては、炭素数1乃至20のアルキル基が好ましく、炭素数1乃至12のアルキル基がより好ましく、炭素数1乃至6のアルキル基が更に好ましく、炭素数1乃至4のアルキル基が特に好ましい。
The alkyl group as the substituent of R 1 to R 4 of the formula (1) is the same as the alkyl group described in the section of the perfluoroalkyl group as the substituent of R 1 to R 4 of the formula (1). Things can be mentioned.
As the alkyl group as the substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1), an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable. Alkyl groups are more preferable, and alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms are particularly preferable.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルコキシ基とは、酸素原子とアルキル基が結合した置換基であり、アルコキシ基が有するアルキル基の具体例としては、式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのパーフルオロアルキル基の項に記載したアルキル基と同じものが挙げられる。
式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1乃至20のアルコキシ基が好ましく、炭素数1乃至12のアルコキシ基がより好ましく、炭素数1乃至6のアルコキシ基が更に好ましく、炭素数1乃至4のアルコキシ基が特に好ましい。
The alkoxy group as the substituent of R 1 to R 4 of the formula (1) is a substituent in which an oxygen atom and an alkyl group are bonded, and a specific example of the alkyl group of the alkoxy group is the formula (1). Examples thereof include the same alkyl groups described in the section of perfluoroalkyl groups as substituents of R 1 to R 4 of the above.
As the alkoxy group as the substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1), an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms is more preferable, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable. An alkoxy group is more preferable, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのフェノキシ基とは、酸素原子と芳香族基が結合した置換基であり、フェノキシ基が有する芳香族基の具体例としては、式(1)のR乃至Rが表す芳香族基と同じものが挙げられ、好ましいものも同じものが挙げられる。 The phenoxy group as the substituent of R 1 to R 4 of the formula (1) is a substituent in which an oxygen atom and an aromatic group are bonded, and a specific example of the aromatic group of the phenoxy group is the formula (1). The same aromatic groups represented by R 1 to R 4 in 1) can be mentioned, and the same preferred ones can be mentioned.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としての芳香族基の具体例としては、式(1)のR乃至Rが表す芳香族基と同じものが挙げられ、好ましいものも同じものが挙げられる。 Specific examples of the aromatic group as R 1 to substituent R 4 has the formula (1) may include the same as the aromatic group R 1 to R 4 represents the formula (1), preferred ones also The same can be mentioned.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルキル置換アミノ基は、モノアルキル置換アミノ基及びジアルキル置換アミノ基の何れにも限定されず、これらアルキル置換アミノ基におけるアルキル基としては、式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのパーフルオロアルキル基の項に記載したアルキル基と同じものが挙げられる。
式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアルキル置換アミノ基としては、アルキル基のそれぞれが炭素数1乃至6であるモノ又はジアルキル置換アミノ基が好ましく、アルキル基のそれぞれが炭素数1乃至4であるモノ又はジアルキル置換アミノ基がより好ましい。
The alkyl-substituted amino group as a substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1) is not limited to either a monoalkyl-substituted amino group or a dialkyl-substituted amino group, and the alkyl group in these alkyl-substituted amino groups , The same alkyl group as described in the section of perfluoroalkyl group as a substituent possessed by R 1 to R 4 of the formula (1) can be mentioned.
As the alkyl-substituted amino group as the substituent of R 1 to R 4 of the formula (1), a mono or dialkyl-substituted amino group in which each of the alkyl groups has 1 to 6 carbon atoms is preferable, and each of the alkyl groups is carbon. More preferably, a mono or dialkyl substituted amino group having the number 1 to 4 is preferable.

式(1)のR乃至Rが有する置換基としてのアリール置換アミノ基は、モノアリール置換アミノ基及びジアリール置換アミノ基の何れにも限定されず、これらアリール置換アミノ基におけるアリール基としては、式(1)のR乃至Rが表す芳香族基と同じものや、式(1)のR乃至Rが表す複素環基の項に記載した複素芳香族基と同じものが挙げられ、好ましいものも同じものが挙げられる。 The aryl-substituted amino group as the substituent contained in R 1 to R 4 of the formula (1) is not limited to either a monoaryl-substituted amino group or a diaryl-substituted amino group, and the aryl group in these aryl-substituted amino groups is , The same aromatic group represented by R 1 to R 4 of the formula (1), or the same heteroaromatic group described in the section of the heterocyclic group represented by R 1 to R 4 of the formula (1). The same is preferable.

式(1)中のXは酸素原子又は硫黄原子を表し、酸素原子が好ましい。 X in the formula (1) represents an oxygen atom or a sulfur atom, and an oxygen atom is preferable.

式(1)で表される化合物としては、R及びRが水素原子であり、R及びRの一方が水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子であって、他方が芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子である化合物、即ち、下記式(2)で表される化合物が好ましい。 As the compound represented by the formula (1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, and one of R 3 and R 4 is a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom. A compound in which the other is an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom, that is, a compound represented by the following formula (2) is preferable.

Figure 2021015963
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式(2)中、R及びRの一方は、水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表し、他方は芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表す。Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。
式(2)のR及びRが表す芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基及びハロゲン原子の具体例としては、式(1)のR乃至Rが表す芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基及びハロゲン原子と同じものが挙げられ、好ましいものも同じものが挙げられる。
In formula (2), one of R 5 and R 6 represents a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom, and the other represents an aromatic group, a heterocyclic group or an aliphatic hydrocarbon. Represents a hydrogen group or a halogen atom. X represents an oxygen atom or a sulfur atom.
Specific examples of the aromatic group, heterocyclic group, aliphatic hydrocarbon group and halogen atom represented by R 5 and R 6 of the formula (2) include the aromatic group represented by R 1 to R 4 of the formula (1). The same ones as the heterocyclic group, the aliphatic hydrocarbon group and the halogen atom can be mentioned, and the same ones can be mentioned as preferable ones.

式(2)で表される化合物は、式(1−1)で表される化合物を出発原料として、例えば以下のスキームに示した方法により合成することができる。具体的には、式(1−1)で表される化合物にジカルボン酸無水物の開環を伴ったハロゲン化反応、及びそれに続くアルキル化反応を施すことにより、式(M−1)で表されるテトラエステル体を合成する。次いで式(M−1)で表される化合物にクロスカップリング反応を施すことにより置換基を導入して式(M−2)で表される中間体を得る。そして、最後に環化反応を行うことで所望の式(2)で表される化合物を得ることができる。 The compound represented by the formula (2) can be synthesized, for example, by the method shown in the following scheme, using the compound represented by the formula (1-1) as a starting material. Specifically, the compound represented by the formula (1-1) is subjected to a halogenation reaction accompanied by ring opening of the dicarboxylic acid anhydride and a subsequent alkylation reaction, so that the compound is represented by the formula (M-1). Synthesize the tetraester compound to be produced. Then, the compound represented by the formula (M-1) is subjected to a cross-coupling reaction to introduce a substituent to obtain an intermediate represented by the formula (M-2). Finally, a cyclization reaction is carried out to obtain a desired compound represented by the formula (2).

Figure 2021015963
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上記式(M−1)中、Xはハロゲン原子を、Meはメチル基をそれぞれ表す。
上記式(M−2)中、R及びRは式(2)におけるR及びRと同じ意味を、Meはメチル基をそれぞれ表す。
In the above formula (M-1), X represents a halogen atom and Me represents a methyl group.
In the formula (M-2), R 5 and R 6 are the same meaning as R 5 and R 6 in Formula (2), Me represents respectively a methyl group.

式(1)で表される化合物の精製方法は、特に限定されず、再結晶、カラムクロマトグラフィー、及び真空昇華精製等の公知の方法が採用できる。また必要に応じてこれらの方法を組み合わせることができる。 The method for purifying the compound represented by the formula (1) is not particularly limited, and known methods such as recrystallization, column chromatography, and vacuum sublimation purification can be adopted. Moreover, these methods can be combined as needed.

以下に、式(1)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明の光電変換素子用材料が含有する式(1)で表される化合物はこれらの具体例に限定されるものではない。
尚、本明細書において、構造式中の「Hx」はn−ヘキシル基を、「Ph」はフェニル基を、「Me」はメチル基をそれぞれ意味する。
Specific examples of the compound represented by the formula (1) will be illustrated below, but the compound represented by the formula (1) contained in the material for a photoelectric conversion element of the present invention is limited to these specific examples. is not it.
In the present specification, "Hx" in the structural formula means an n-hexyl group, "Ph" means a phenyl group, and "Me" means a methyl group.

Figure 2021015963
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本発明の光電変換素子用材料中の式(1)で表される化合物の含有量は、光電変換素子用材料を用いる用途において必要とされる性能が発現する限り特に限定されないが、通常は50質量%以上であり、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましい。
本発明の光電変換素子用材料には、式(1)で表される化合物以外の化合物(例えば式(1)で表される化合物以外の光電変換素子用材料等)や添加剤等を併用してもよい。併用し得る化合物や添加剤等は、光電変換素子用材料を用いる用途において必要とされる性能が発現する限り特に限定されない。
The content of the compound represented by the formula (1) in the material for a photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited as long as the performance required in the application using the material for a photoelectric conversion element is exhibited, but is usually 50. It is mass% or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more.
The material for a photoelectric conversion element of the present invention may be used in combination with a compound other than the compound represented by the formula (1) (for example, a material for a photoelectric conversion element other than the compound represented by the formula (1)) or an additive. You may. The compounds and additives that can be used in combination are not particularly limited as long as the performance required in the application using the material for the photoelectric conversion element is exhibited.

[有機薄膜]
本発明の有機薄膜は、本発明の光電変換素子用材料を含有する。
本発明の有機薄膜は、一般的な乾式成膜法や湿式成膜法により作製することができる。具体的には真空プロセスである抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング及び分子積層法、溶液プロセスであるキャスティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、ワイヤバーコーティング並びにスプレーコーティング等のコーティング法、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷並びに凸版印刷等の印刷法、及びマイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法等が挙げられる。
一般的に光電変換素子用材料は、加工の容易性という観点から化合物を溶液状態で塗布するようなプロセスで用い得ることが望ましいが、有機膜を積層するような有機エレクトロニクスデバイスの場合、塗布溶液が下層の有機膜を侵す恐れがあることから不向きである。
[Organic thin film]
The organic thin film of the present invention contains the material for a photoelectric conversion element of the present invention.
The organic thin film of the present invention can be produced by a general dry film forming method or wet film forming method. Specifically, it is a vacuum process such as resistance heating vapor deposition, electron beam deposition, sputtering and molecular lamination method, solution process casting, spin coating, dip coating, blade coating, wire bar coating and spray coating, and inkjet printing. , Screen printing, offset printing, printing methods such as letterpress printing, and soft lithography methods such as microcontact printing.
Generally, it is desirable that the material for a photoelectric conversion element can be used in a process in which a compound is coated in a solution state from the viewpoint of ease of processing, but in the case of an organic electronics device in which an organic film is laminated, a coating solution is used. Is not suitable because it may attack the organic film in the lower layer.

この様な多層積層構造を実現するためには、乾式成膜法、例えば抵抗加熱蒸着の様な蒸着プロセスで使用可能な材料を用いることが適切である。したがって、蒸着可能な光電変換素子用材料が好ましい。 In order to realize such a multi-layer laminated structure, it is appropriate to use a material that can be used in a dry film deposition method, for example, a vapor deposition process such as resistance heating vapor deposition. Therefore, a material for a photoelectric conversion element that can be vapor-deposited is preferable.

各層の成膜には上記の手法を複数組み合わせた方法を採用してもよい。各層の厚さは、それぞれの物質の抵抗値・電荷移動度にもよるので限定することはできないが、通常は0.5乃至5,000nmの範囲であり、好ましくは1乃至1,000nmの範囲、より好ましくは5乃至500nmの範囲である。 A method in which a plurality of the above methods are combined may be adopted for film formation of each layer. The thickness of each layer cannot be limited because it depends on the resistance value and charge mobility of each substance, but is usually in the range of 0.5 to 5,000 nm, preferably in the range of 1 to 1,000 nm. , More preferably in the range of 5 to 500 nm.

[有機エレクトロニクスデバイス]
本発明の光電変換素子は本発明の有機薄膜を含む。光電変換素子は、対向する一対の電極膜間に光電変換部(膜)を配置した素子であって、電極膜の上方から光が光電変換部に入射されるものである。光電変換部は前記の入射光に応じて電子と正孔を発生するものであり、半導体により前記電荷に応じた信号が読み出され、光電変換膜部の吸収波長に応じた入射光量を示す素子である。光が入射しない側の電極膜には読み出しのためのトランジスタが接続される場合もある。光電変換素子がアレイ状に多数配置されている場合、入射光量に加え入射位置情報をも示すため、撮像素子となる。又、より光源近くに配置された光電変換素子が、光源側から見てその背後に配置された光電変換素子の吸収波長を遮蔽しない(透過する)場合は、複数の光電変換素子を積層して用いてもよい。
[Organic electronics device]
The photoelectric conversion element of the present invention includes the organic thin film of the present invention. A photoelectric conversion element is an element in which a photoelectric conversion unit (film) is arranged between a pair of electrode films facing each other, and light is incident on the photoelectric conversion unit from above the electrode films. The photoelectric conversion unit generates electrons and holes in response to the incident light, and a semiconductor reads out a signal corresponding to the electric charge to indicate the amount of incident light according to the absorption wavelength of the photoelectric conversion film unit. Is. A transistor for reading may be connected to the electrode film on the side where light is not incident. When a large number of photoelectric conversion elements are arranged in an array, it is an image sensor because it shows incident position information in addition to the amount of incident light. Further, when the photoelectric conversion element arranged closer to the light source does not shield (transmit) the absorption wavelength of the photoelectric conversion element arranged behind the photoelectric conversion element when viewed from the light source side, a plurality of photoelectric conversion elements are laminated. You may use it.

本発明の光電変換素子は、上記式(1)で表される化合物を含有する光電変換素子用材料を上記光電変換部の構成材料として用いたものである。
光電変換部は、光電変換層と、電子輸送層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、結晶化防止層及び層間接触改良層等から成る群より選択される一種又は複数種の光電変換層以外の有機薄膜層とから成ることが多い。特に電子輸送層、正孔輸送層、電子ブロック層及び正孔ブロック層を以下ではキャリアブロック層とも表す。本発明の光電変換素子用材料はキャリアブロック層以外にも用いることもできるが、キャリアブロック層の有機薄膜層として用いることが好ましい。キャリアブロック層は上記式(1)で表される化合物のみで構成されていてもよいが、上記式(1)で表される化合物以外に、公知のブロック材料やその他を含んでいてもよい。
The photoelectric conversion element of the present invention uses a material for a photoelectric conversion element containing a compound represented by the above formula (1) as a constituent material of the photoelectric conversion unit.
The photoelectric conversion unit is one or a plurality of types selected from the group consisting of a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, a hole transport layer, an electron block layer, a hole block layer, a crystallization prevention layer, an interlayer contact improvement layer, and the like. It is often composed of an organic thin film layer other than the photoelectric conversion layer. In particular, the electron transport layer, the hole transport layer, the electron block layer and the hole block layer are also referred to as carrier block layers below. The material for a photoelectric conversion element of the present invention can be used in addition to the carrier block layer, but it is preferably used as an organic thin film layer of the carrier block layer. The carrier block layer may be composed of only the compound represented by the above formula (1), but may contain a known block material or the like in addition to the compound represented by the above formula (1).

本発明の光電変換素子に用いられる電極膜は、後述する光電変換部に含まれる光電変換層が正孔輸送性を有する場合や光電変換層以外の有機薄膜層が正孔輸送性を有する正孔輸送層である場合には、該光電変換層やその他の有機薄膜層から正孔を取り出してこれを捕集する役割を果たし、又光電変換部に含まれる光電変換層が電子輸送性を有する場合や、有機薄膜層が電子輸送性を有する電子輸送層である場合には、該光電変換層やその他の有機薄膜層から電子を取り出して、これを吐出する役割を果たすものである。よって、電極膜として用い得る材料は、ある程度の導電性を有するものであれば特に限定されないが、隣接する光電変換層やその他の有機薄膜層との密着性や電子親和力、イオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選択することが好ましい。電極膜として用い得る材料としては、例えば、酸化錫(NESA)、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)及び酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物;金、銀、白金、クロム、アルミニウム、鉄、コバルト、ニッケル及びタングステン等の金属;ヨウ化銅及び硫化銅等の無機導電性物質;ポリチオフェン、ポリピロール及びポリアニリン等の導電性ポリマー;炭素等が挙げられる。これらの材料は、必要により複数を混合して用いてもよいし、複数を2層以上に積層して用いてもよい。電極膜に用いる材料の導電性も、光電変換素子の受光を必要以上に妨げなければ特に限定されないが、光電変換素子の信号強度や、消費電力の観点からできるだけ高いことが好ましい。例えばシート抵抗値が300Ω/□以下の導電性を有するITO膜であれば、電極膜として充分機能するが、数Ω/□程度の導電性を有するITO膜を備えた基板の市販品も入手可能となっていることから、この様な高い導電性を有する基板を使用することが望ましい。ITO膜(電極膜)の厚さは導電性を考慮して任意に選択することができるが、通常5乃至500nm、好ましくは10乃至300nm程度である。ITOなどの膜を形成する方法としては、従来公知の蒸着法、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法及び塗布法等が挙げられる。基板上に設けられたITO膜には必要に応じUV−オゾン処理やプラズマ処理等を施してもよい。 In the electrode film used for the photoelectric conversion element of the present invention, when the photoelectric conversion layer included in the photoelectric conversion unit described later has a hole transporting property, or when the organic thin film layer other than the photoelectric conversion layer has a hole transporting property, holes When it is a transport layer, it plays a role of extracting holes from the photoelectric conversion layer and other organic thin film layers and collecting them, and when the photoelectric conversion layer included in the photoelectric conversion unit has electron transportability. Further, when the organic thin film layer is an electron transporting layer having electron transporting property, it plays a role of extracting electrons from the photoelectric conversion layer and other organic thin film layers and discharging them. Therefore, the material that can be used as the electrode film is not particularly limited as long as it has a certain degree of conductivity, but the adhesion to the adjacent photoelectric conversion layer and other organic thin film layers, electron affinity, ionization potential, stability, etc. It is preferable to select in consideration of. Materials that can be used as the electrode film include conductive metal oxides such as tin oxide (NESA), indium oxide, indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO); gold, silver, platinum, chromium and aluminum. , Metals such as iron, cobalt, nickel and tungsten; inorganic conductive substances such as copper iodide and copper sulfide; conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline; carbon and the like. If necessary, a plurality of these materials may be mixed and used, or a plurality of these materials may be laminated in two or more layers. The conductivity of the material used for the electrode film is not particularly limited as long as it does not interfere with the light reception of the photoelectric conversion element more than necessary, but it is preferably as high as possible from the viewpoint of the signal strength of the photoelectric conversion element and the power consumption. For example, an ITO film having a conductivity of 300 Ω / □ or less functions sufficiently as an electrode film, but a commercially available substrate having an ITO film having a conductivity of several Ω / □ is also available. Therefore, it is desirable to use a substrate having such high conductivity. The thickness of the ITO film (electrode film) can be arbitrarily selected in consideration of conductivity, but is usually about 5 to 500 nm, preferably about 10 to 300 nm. Examples of the method for forming a film such as ITO include a conventionally known vapor deposition method, electron beam method, sputtering method, chemical reaction method, coating method and the like. The ITO film provided on the substrate may be subjected to UV-ozone treatment, plasma treatment, or the like, if necessary.

電極膜のうち、少なくとも光が入射する側の何れか一方に用いられる透明電極膜の材料としては、ITO、IZO、SnO、ATO(アンチモンドープ酸化スズ)、ZnO、AZO(Alドープ酸化亜鉛)、GZO(ガリウムドープ酸化亜鉛)、TiO及びFTO(フッ素ドープ酸化スズ)等が挙げられる。光電変換層の吸収ピーク波長における透明電極膜を介して入射した光の透過率は、60%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、95%以上であることが特に好ましい。 As the material of the transparent electrode film used for at least one of the electrode films on the side where light is incident, ITO, IZO, SnO 2 , ATO (antimony-doped tin oxide), ZnO, AZO (Al-doped zinc oxide) , GZO (gallium-doped zinc oxide), TiO 2 and FTO (fluorinated tin oxide) and the like. The transmittance of light incident through the transparent electrode film at the absorption peak wavelength of the photoelectric conversion layer is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, and particularly preferably 95% or more. ..

又、検出する波長の異なる光電変換層を複数積層する場合、それぞれの光電変換層の間に用いられる電極膜(これは上記した一対の電極膜以外の電極膜である)は、それぞれの光電変換層が検出する光以外の波長の光を透過させる必要があり、該電極膜には入射光の90%以上を透過する材料を用いることが好ましく、95%以上の光を透過する材料を用いることがより好ましい。 Further, when a plurality of photoelectric conversion layers having different wavelengths to be detected are laminated, the electrode film used between the photoelectric conversion layers (this is an electrode film other than the pair of electrode films described above) is the respective photoelectric conversion. It is necessary to transmit light having a wavelength other than the light detected by the layer, and it is preferable to use a material that transmits 90% or more of the incident light, and a material that transmits 95% or more of the light is used for the electrode film. Is more preferable.

電極膜はプラズマフリーで作製することが好ましい。プラズマフリーでこれらの電極膜を作製することにより、電極膜が設けられる基板にプラズマが与える影響が低減され、光電変換素子の光電変換特性を良好にすることができる。ここで、プラズマフリーとは、電極膜の成膜時にプラズマが発生しないか、又はプラズマ発生源から基板までの距離を2cm以上、好ましくは10cm以上、更に好ましくは20cm以上とすることにより、基板に到達するプラズマが減ぜられるような状態を意味する。 The electrode film is preferably plasma-free. By producing these electrode films in a plasma-free manner, the influence of plasma on the substrate on which the electrode film is provided can be reduced, and the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element can be improved. Here, plasma-free means that plasma is not generated at the time of film formation of the electrode film, or the distance from the plasma generation source to the substrate is 2 cm or more, preferably 10 cm or more, more preferably 20 cm or more, so that the substrate is formed. It means a state in which the plasma that reaches is reduced.

電極膜の成膜時にプラズマが発生しない装置としては、例えば、電子線蒸着装置(EB蒸着装置)やパルスレーザー蒸着装置等が挙げられる。EB蒸着装置を用いて透明電極膜の成膜を行う方法をEB蒸着法と称し、パルスレーザー蒸着装置を用いて透明電極膜の成膜を行う方法をパルスレーザー蒸着法と称する。 Examples of devices that do not generate plasma during film formation of the electrode film include an electron beam vapor deposition device (EB vapor deposition device) and a pulse laser vapor deposition device. The method of forming a transparent electrode film using an EB vapor deposition apparatus is referred to as an EB vapor deposition method, and the method of forming a transparent electrode film using a pulse laser vapor deposition apparatus is referred to as a pulse laser vapor deposition method.

成膜時のプラズマを減ずることができるような状態を実現できる装置としては、例えば、対向ターゲット式スパッタ装置やアークプラズマ蒸着装置等が挙げられる。 Examples of the apparatus capable of realizing a state in which the plasma at the time of film formation can be reduced include a counter-target type sputtering apparatus and an arc plasma vapor deposition apparatus.

透明導電膜を電極膜(例えば第一の導電膜)とした場合、DCショート、あるいはリーク電流の増大が生じる場合がある。この原因の一つは、光電変換層に発生する微細なクラックがTCO(Transparent Conductive Oxide)などの緻密な膜によって被覆され、透明導電膜とは反対側の電極膜との間の導通が増すためと考えられる。そのため、Alなどの膜質が比較的劣る材料を電極に用いた場合、リーク電流の増大は生じにくい。電極膜の膜厚を、光電変換層の膜厚(クラックの深さ)に応じて制御することにより、リーク電流の増大を抑制することができる。 When the transparent conductive film is used as an electrode film (for example, the first conductive film), a DC short circuit or an increase in leakage current may occur. One of the reasons for this is that fine cracks generated in the photoelectric conversion layer are covered with a dense film such as TCO (Transient Conductive Oxide), and the conduction between the film and the electrode film on the opposite side of the transparent conductive film is increased. it is conceivable that. Therefore, when a material having a relatively poor film quality such as Al is used for the electrode, the leakage current is unlikely to increase. By controlling the film thickness of the electrode film according to the film thickness (crack depth) of the photoelectric conversion layer, an increase in leakage current can be suppressed.

通常、導電膜を所定の値より薄くすると、急激な抵抗値の増加が起こる。本実施形態の光センサー用光電変換素子における導電膜のシート抵抗は、通常100乃至10,000Ω/□であり、膜厚の自由度が大きい。又、透明導電膜が薄いほど吸収する光の量が少なくなり、一般に光透過率が高くなる。光透過率が高くなると、光電変換層で吸収される光が増加して光電変換能が向上するため非常に好ましい。 Usually, when the conductive film is made thinner than a predetermined value, a rapid increase in resistance value occurs. The sheet resistance of the conductive film in the photoelectric conversion element for an optical sensor of the present embodiment is usually 100 to 10,000 Ω / □, and the degree of freedom in film thickness is large. Further, the thinner the transparent conductive film, the smaller the amount of light absorbed, and generally the higher the light transmittance. When the light transmittance is high, the amount of light absorbed by the photoelectric conversion layer is increased and the photoelectric conversion ability is improved, which is very preferable.

本発明の光電変換素子が有する光電変換部は、光電変換層、キャリアブロック層およびそれ以外の有機薄膜層を含む。光電変換部を構成する光電変換層には一般的に有機半導体膜が用いられるが、その有機半導体膜は一層、もしくは複数の層であっても良く、一層の場合は、P型有機半導体膜、N型有機半導体膜、又はそれらの混合膜(バルクヘテロ構造)が用いられる。一方、複数の層である場合は、2乃至10層程度であり、P型有機半導体膜、N型有機半導体膜、又はそれらの混合膜(バルクヘテロ構造)のいずれかを積層した構造であり、層間にバッファ層が挿入されていても良い。 The photoelectric conversion unit included in the photoelectric conversion element of the present invention includes a photoelectric conversion layer, a carrier block layer, and other organic thin film layers. An organic semiconductor film is generally used for the photoelectric conversion layer constituting the photoelectric conversion unit, but the organic semiconductor film may be one layer or a plurality of layers, and in the case of one layer, a P-type organic semiconductor film, An N-type organic semiconductor film or a mixed film thereof (bulk heterostructure) is used. On the other hand, in the case of a plurality of layers, there are about 2 to 10 layers, which is a structure in which any one of a P-type organic semiconductor film, an N-type organic semiconductor film, or a mixed film (bulk heterostructure) thereof is laminated, and the layers are layers. A buffer layer may be inserted in.

光電変換層の有機半導体膜には、吸収する波長帯に応じ、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、カルバゾール誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ペンタセン誘導体、フェニルブタジエン誘導体、スチリル誘導体、キノリン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、ポルフィリン誘導体、ボロンジピロメテン誘導体、フラーレン誘導体や金属錯体(Ir錯体、Pt錯体、Eu錯体など)等を用いることができるが、本発明の光電変換素子用材料をキャリアブロック層として用いる場合は、フタロシアニン化合物を光電変換層に用いることが好ましい。 The organic semiconductor film of the photoelectric conversion layer has a triarylamine compound, a benzidine compound, a pyrazoline compound, a styrylamine compound, a hydrazone compound, a triphenylmethane compound, a carbazole compound, a polysilane compound, a thiophene compound, and a phthalocyanine, depending on the wavelength band to be absorbed. Compounds, naphthalocyanine compounds, cyanine compounds, merocyanine compounds, oxonor compounds, polyamine compounds, indol compounds, pyrrole compounds, pyrazole compounds, polyarylene compounds, carbazole derivatives, naphthalene derivatives, anthracene derivatives, chrysene derivatives, phenanthrene derivatives, pentacene derivatives, phenyl Butadiene derivatives, styryl derivatives, quinoline derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluorantene derivatives, quinacridone derivatives, coumarin derivatives, porphyrin derivatives, borondipyrromethene derivatives, fullerene derivatives and metal complexes (Ir complex, Pt complex, Eu complex, etc.) ) And the like can be used, but when the material for the photoelectric conversion element of the present invention is used as the carrier block layer, it is preferable to use the phthalocyanine compound for the photoelectric conversion layer.

本発明の電子輸送層は、光電変換層で発生した電子を電極膜へ輸送する役割と、電子輸送先の電極膜から光電変換層に正孔が移動するのをブロックする役割とを果たす。正孔輸送層は、発生した正孔を光電変換層から電極膜へ輸送する役割と、正孔輸送先の電極膜から光電変換層に電子が移動するのをブロックする役割とを果たす。電子ブロック層は、電極膜から光電変換層への電子の移動を妨げ、光電変換層内での再結合を防ぎ、暗電流を低減する役割を果たす。正孔ブロック層は、電極膜から光電変換層への正孔の移動を妨げ、光電変換層内での再結合を防ぎ、暗電流を低減する機能を有する。
正孔ブロック層は正孔阻止性物質を単独で若しくは二種類以上を混合して成膜する、又は二種以上を積層することにより形成される。正孔阻止性物質としては、正孔が電極から素子外部に流出するのを阻止することができる化合物であれば限定されない。正孔ブロック層に使用することができる化合物としては、上記式(1)で表される化合物の他に、バソフェナントロリン及びバソキュプロイン等のフェナントロリン誘導体、シロール誘導体、キノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、キノリン誘導体などが挙げられ、これらのうち、一種又は二種以上を用いることができる。
The electron transport layer of the present invention plays a role of transporting electrons generated in the photoelectric conversion layer to the electrode film and a role of blocking holes from moving from the electrode film of the electron transport destination to the photoelectric conversion layer. The hole transport layer plays a role of transporting generated holes from the photoelectric conversion layer to the electrode film and a role of blocking the movement of electrons from the electrode film of the hole transport destination to the photoelectric conversion layer. The electron block layer plays a role of hindering the movement of electrons from the electrode film to the photoelectric conversion layer, preventing recombination in the photoelectric conversion layer, and reducing dark current. The hole block layer has a function of hindering the movement of holes from the electrode film to the photoelectric conversion layer, preventing recombination in the photoelectric conversion layer, and reducing dark current.
The hole block layer is formed by forming a film of hole blocking substances alone or by mixing two or more kinds, or by laminating two or more kinds. The hole-blocking substance is not limited as long as it is a compound capable of preventing holes from flowing out from the electrode to the outside of the device. Examples of the compound that can be used for the hole block layer include, in addition to the compound represented by the above formula (1), a phenanthroline derivative such as vasophenantroline and vasocuproin, a silol derivative, a quinolinol derivative metal complex, and an oxazole derivative. Examples thereof include oxazole derivatives and quinoline derivatives, and one or more of these can be used.

図1に本発明の光電変換素子の代表的な素子構造を示すが、本発明はこの構造に限定されるものではない。図1の態様例においては、1が絶縁部、2が一方の電極膜(上部電極膜)、3が電子ブロック層、4が光電変換層、5が正孔ブロック層、6が他方の電極膜(下部電極膜)、7が絶縁基材又は他の光電変換素子をそれぞれ表す。図中には読み出し用のトランジスタを記載していないが、2又は6の電極膜に接続されていればよく、更には光電変換層4が透明であれば、光が入射する側とは反対側の電極膜の外側に成膜されていてもよい。光電変換素子への光の入射は、光電変換層4を除く構成要素が、光電変換層の主たる吸収波長の光を入射することを極度に阻害することがなければ、上部若しくは下部からの何れからでもよい。 Although FIG. 1 shows a typical element structure of the photoelectric conversion element of the present invention, the present invention is not limited to this structure. In the example of the embodiment of FIG. 1, 1 is an insulating part, 2 is one electrode film (upper electrode film), 3 is an electron block layer, 4 is a photoelectric conversion layer, 5 is a hole block layer, and 6 is the other electrode film. (Lower electrode film), 7 represents an insulating base material or another photoelectric conversion element, respectively. Although the transistor for reading is not shown in the figure, it suffices if it is connected to the electrode film of 2 or 6, and if the photoelectric conversion layer 4 is transparent, the side opposite to the side on which the light is incident is opposite. It may be formed on the outside of the electrode film of. Light is incident on the photoelectric conversion element from either the upper part or the lower part unless the components other than the photoelectric conversion layer 4 extremely prevent the light of the main absorption wavelength of the photoelectric conversion layer from being incident. It may be.

〔有機EL素子〕
次に、本発明の光電変換素子用材料を含む有機薄膜を用いた発光素子の一態様である有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)について説明する。
有機EL素子は自己発光型の大面積カラー表示や照明などの用途に利用できることから注目され、数多くの開発がなされている。その構成は、陰極と陽極からなる対向電極の間に、発光層及び電荷輸送層の2層を有する構造のもの;対向電極の間に積層された電子輸送層、発光層及び正孔輸送層の3層を有する構造のもの;及び3層以上の層を有するもの;等が知られており、また発光層が単層であるもの等も知られている。
[Organic EL element]
Next, an organic electroluminescence device (organic EL device), which is an aspect of a light emitting device using an organic thin film containing the material for a photoelectric conversion device of the present invention, will be described.
Organic EL devices have attracted attention because they can be used for applications such as self-luminous large-area color display and lighting, and many developments have been made. The structure has a structure in which two layers of a light emitting layer and a charge transport layer are provided between a counter electrode composed of a cathode and an anode; an electron transport layer, a light emitting layer and a hole transport layer laminated between the counter electrodes. Those having a structure having three layers; those having three or more layers; and the like are known, and those having a single light emitting layer and the like are also known.

図2に本発明の有機エレクトロニクスデバイスの一態様である有機エレクトロルミネッセンス素子の代表的な素子構造を示すが、本発明はこの構造に限定されるものではない。図2の態様例においては、1が基板、2が陽極、3が正孔注入層、4が正孔輸送層、5が発光層、6が電子輸送層、7が陰極をそれぞれ表す。 FIG. 2 shows a typical element structure of an organic electroluminescence device which is one aspect of the organic electronic device of the present invention, but the present invention is not limited to this structure. In the example of the embodiment of FIG. 2, 1 represents a substrate, 2 represents an anode, 3 represents a hole injection layer, 4 represents a hole transport layer, 5 represents a light emitting layer, 6 represents an electron transport layer, and 7 represents a cathode.

ここで正孔輸送層は、正孔を陽極から注入させ、発光層への正孔を輸送し、発光層へ正孔の注入を容易にする機能と電子をブロックする機能とを有する。また、電子輸送層は、電子を陰極から注入させ発光層へ電子を輸送し、発光層へ電子の注入を容易にする機能と正孔をブロックする機能を有する。さらに発光層においてはそれぞれ注入された電子と正孔が再結合することにより励起子が生じ、その励起子が放射失活する過程で放射されるエネルギーが発光として検出される。 Here, the hole transport layer has a function of injecting holes from the anode, transporting holes to the light emitting layer, facilitating the injection of holes into the light emitting layer, and a function of blocking electrons. Further, the electron transport layer has a function of injecting electrons from the cathode and transporting the electrons to the light emitting layer to facilitate the injection of electrons into the light emitting layer and a function of blocking holes. Further, in the light emitting layer, excitons are generated by recombination of the injected electrons and holes, and the energy radiated in the process of radiation deactivation of the excitons is detected as light emission.

有機EL素子において使用されうる陽極は、正孔を、正孔注入層、正孔輸送層、発光層に注入する機能を有する電極である。一般的に仕事関数が4.5eV以上の金属酸化物や金属、合金、導電性材料などが適している。有機EL素子の陽極に適した材料は特に限定されるものでないが、例えば酸化錫(NESA)、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)及び酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、白金、クロム、アルミニウム、鉄、コバルト、ニッケル及びタングステン等の金属、ヨウ化銅及び硫化銅等の無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール及びポリアニリン等の導電性ポリマーや炭素が挙げられる。これらの中でも、ITOやNESAを用いることが好ましい。 The anode that can be used in an organic EL device is an electrode having a function of injecting holes into a hole injection layer, a hole transport layer, and a light emitting layer. Generally, metal oxides, metals, alloys, conductive materials, etc. with a work function of 4.5 eV or more are suitable. The material suitable for the anode of the organic EL element is not particularly limited, but for example, conductive metal oxides such as tin oxide (NESA), indium oxide, indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO), and gold. , Metals such as silver, platinum, chromium, aluminum, iron, cobalt, nickel and tungsten, inorganic conductive substances such as copper iodide and copper sulfide, conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline, and carbon. Among these, it is preferable to use ITO or NESA.

陽極は、必要であれば複数の材料を用いても、また異なる材料からなる2層以上で構成されていてもよい。陽極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できるものであれば限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが好ましい。例えばシート抵抗値が300Ω/□以下のITO基板であれば素子電極として機能するが、数Ω/□程度の基板の供給も可能になっていることから、低抵抗品を使用することが望ましい。ITOの厚さは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常5乃至500nm、好ましくは10乃至300nmの間で用いられる。ITOなどの膜形成方法としては、蒸着法、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法、塗布法などが挙げられる。 The anode may use a plurality of materials if necessary, or may be composed of two or more layers made of different materials. The resistance of the anode is not limited as long as it can supply a sufficient current for light emission of the element, but it is preferably low resistance from the viewpoint of the power consumption of the element. For example, an ITO substrate having a sheet resistance value of 300 Ω / □ or less functions as an element electrode, but since it is possible to supply a substrate of about several Ω / □, it is desirable to use a low resistance product. The thickness of ITO can be arbitrarily selected according to the resistance value, but is usually used in the range of 5 to 500 nm, preferably 10 to 300 nm. Examples of the film forming method such as ITO include a vapor deposition method, an electron beam method, a sputtering method, a chemical reaction method, and a coating method.

有機EL素子において使用されうる陰極は、電子を電子注入層、電子輸送層、発光層に注入する機能を有する電極である。一般的に仕事関数の小さい(おおよそ4eV以下である)金属や合金が適している。具体的には、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム及びマグネシウム等が挙げられるが、電子注入効率を上げて素子特性を向上させるためにはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム又はマグネシウムが好ましい。合金としては、これら低仕事関数の金属を含むアルミニウムもしくは銀等の金属との合金、又はこれらを積層した構造の電極等が使用できる。積層構造の電極にはフッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。また、陽極側でなく陰極側へ発光を取り出す場合は、陰極は、低温で製膜可能な透明電極としてもよい。陰極膜形成方法としては、蒸着法、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法、塗布法などが挙げられるが、特に制限されるものではない。陰極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できるものであれば限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが好ましく、数100乃至数Ω/□程度が好ましい。陰極の膜厚は通常5乃至500nm、好ましくは10乃至300nmの範囲である。 A cathode that can be used in an organic EL device is an electrode having a function of injecting electrons into an electron injection layer, an electron transport layer, and a light emitting layer. Generally, metals and alloys with a small work function (approximately 4 eV or less) are suitable. Specific examples thereof include platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, calcium and magnesium, and the electron injection efficiency is improved to improve the element characteristics. Lithium, sodium, potassium, calcium or magnesium are preferred for this purpose. As the alloy, an alloy with a metal such as aluminum or silver containing a metal having a low work function, or an electrode having a structure in which these are laminated can be used. Inorganic salts such as lithium fluoride can also be used for the electrodes of the laminated structure. Further, when the light emission is taken out not to the anode side but to the cathode side, the cathode may be a transparent electrode capable of forming a film at a low temperature. Examples of the cathode film forming method include a vapor deposition method, an electron beam method, a sputtering method, a chemical reaction method, and a coating method, but the method is not particularly limited. The resistance of the cathode is not limited as long as it can supply a sufficient current for light emission of the element, but it is preferably low resistance from the viewpoint of power consumption of the element, and is preferably several hundred to several Ω / □. The film thickness of the cathode is usually in the range of 5 to 500 nm, preferably 10 to 300 nm.

陰極は、酸化チタン、窒化ケイ素、酸化珪素、窒化酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムなどの酸化物や窒化物、又はそれらの混合物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子及びフッ素系高分子などで保護し、酸化バリウム、五酸化リン及び酸化カルシウム等の脱水剤と共に封止することができる。 The cathode is protected by oxides and nitrides such as titanium oxide, silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride and germanium oxide, or mixtures thereof, polyvinyl alcohol, vinyl chloride, hydrocarbon-based polymers and fluorine-based polymers. It can be sealed with a dehydrating agent such as barium oxide, phosphorus pentoxide and calcium oxide.

また発光を取り出すために、一般的には素子の発光波長領域に十分な透明性を有する基板上に電極を作製することが好ましい。透明性を有する基板としてはガラス基板やポリマー基板が挙げられる。ガラス基板にはソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英などが用いられる。ガラス基板の厚さは機械的・熱的強度を保つのに十分であればよく、0.5mm以上であることが好ましい。ガラスの材質はガラスからの溶出イオンが少ない方が好ましく、例えば無アルカリガラスが挙げられるが、市販されているSiOなどのバリアコートを施したソーダライムガラスを使用することもできる。またガラス以外のポリマーからなる基板としては、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル基板などが挙げられる。 Further, in order to extract light emission, it is generally preferable to fabricate an electrode on a substrate having sufficient transparency in the light emission wavelength region of the device. Examples of the transparent substrate include a glass substrate and a polymer substrate. Soda lime glass, non-alkali glass, quartz, etc. are used for the glass substrate. The thickness of the glass substrate may be sufficient to maintain the mechanical and thermal strength, and is preferably 0.5 mm or more. The material of the glass is preferably less elution ions from the glass, and examples thereof include non-alkali glass, but commercially available soda lime glass having a barrier coat such as SiO 2 can also be used. Examples of the substrate made of a polymer other than glass include polycarbonate, polypropylene, polyether sulfone, polyethylene terephthalate, and an acrylic substrate.

有機EL素子の有機薄膜は、陽極と陰極の電極間に、1層又は複数の層で形成されている。その有機薄膜に上記式(1)で表される化合物を含有させることにより、電気エネルギーにより発光する素子が得られる。 The organic thin film of the organic EL element is formed of one layer or a plurality of layers between the electrodes of the anode and the cathode. By incorporating the compound represented by the above formula (1) into the organic thin film, an element that emits light by electric energy can be obtained.

有機薄膜により形成される「層」とは、正孔輸送層、電子輸送層、正孔輸送性発光層、電子輸送性発光層、正孔ブロック層、電子ブロック層、正孔注入層、電子注入層、発光層、又は下記構成例9)に示すように、これらの層が有する機能を併せ持つ単一の層を意味する。本発明における有機薄膜を形成する層の構成としては、以下の構成例1)乃至9)に挙げたいずれの構成であってもよい。 The "layer" formed by the organic thin film is a hole transport layer, an electron transport layer, a hole transport light emitting layer, an electron transport light emitting layer, a hole block layer, an electron block layer, a hole injection layer, and an electron injection. It means a layer, a light emitting layer, or a single layer having the functions of these layers as shown in the following configuration example 9). The structure of the layer forming the organic thin film in the present invention may be any of the configurations listed in the following configuration examples 1) to 9).

構成例
1)正孔輸送層/電子輸送性発光層。
2)正孔輸送層/発光層/電子輸送層。
3)正孔輸送性発光層/電子輸送層。
4)正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層。
5)正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層。
6)正孔輸送性発光層/正孔ブロック層/電子輸送層。
7)前記1)から6)の組み合わせのそれぞれにおいて、正孔輸送層もしくは正孔輸送性発光層の前に正孔注入層を更にもう一層付与した構成。
8)前記1)から3)、5)から7)の組み合わせのそれぞれにおいて、電子輸送層もしくは電子輸送性発光層の前に電子注入層を更にもう一層付与した構成。
9)前記1)から8)の組み合わせにおいて使用する材料をそれぞれ混合し、この混合した材料を含有する一層のみを有する構成。
なお、前記9)は、一般にバイポーラー性の発光材料と言われる材料で形成される単一の層;又は、発光材料と正孔輸送材料又は電子輸送材料を含む層を一層設けるだけでもよい。一般的に多層構造とすることで、効率良く電荷、すなわち正孔及び/又は電子を輸送し、これらの電荷を再結合させることができる。また電荷のクエンチングなどが抑えられることにより、素子の安定性の低下を防ぎ、発光の効率を向上させることができる。
Configuration example 1) Hole transport layer / electron transport light emitting layer.
2) Hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer.
3) Hole transporting light emitting layer / electron transporting layer.
4) Hole transport layer / light emitting layer / hole block layer.
5) Hole transport layer / light emitting layer / hole block layer / electron transport layer.
6) Hole transporting light emitting layer / hole blocking layer / electron transporting layer.
7) In each of the combinations 1) to 6) above, a hole injection layer is further added before the hole transport layer or the hole transport light emitting layer.
8) In each of the combinations of 1) to 3) and 5) to 7), an electron injection layer is further added before the electron transport layer or the electron transport light emitting layer.
9) A configuration in which the materials used in the combinations 1) to 8) are mixed, and only one layer containing the mixed materials is provided.
Note that 9) may be provided with a single layer made of a material generally referred to as a bipolar light-emitting material; or a layer containing the light-emitting material and a hole-transporting material or an electron-transporting material. Generally, by forming a multilayer structure, electric charges, that is, holes and / or electrons can be efficiently transported, and these electric charges can be recombined. Further, by suppressing charge quenching and the like, it is possible to prevent a decrease in the stability of the device and improve the luminous efficiency.

正孔注入層及び正孔輸送層は、正孔輸送材料を単独で、又は二種類以上の該材料の混合物を積層することにより形成される。正孔輸送材料としては、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−4,4’’−ジフェニル−1,1’−ジアミン、N,N’−ジナフチル−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジフェニル−1,1’−ジアミンなどのトリフェニルアミン類;ビス(N−アリルカルバゾール)又はビス(N−アルキルカルバゾール)類;ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体やポルフィリン誘導体に代表される複素環化合物;ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが好ましく使用できるが、素子作製に必要な有機薄膜を形成し、電極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる物質であれば特に限定されるものではない。正孔注入性を向上するための、正孔輸送層と陽極の間に設ける正孔注入層としては、フタロシアニン誘導体、m−MTDATA(4,4’,4’’−トリス[フェニル(m−トリル)アミノ]トリフェニルアミン)等のスターバーストアミン類、高分子系ではPEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))等のポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール誘導体等で作製されたものが挙げられる。 The hole injection layer and the hole transport layer are formed by using the hole transport material alone or by laminating a mixture of two or more kinds of the materials. Examples of the hole transport material include N, N'-diphenyl-N, N'-di (3-methylphenyl) -4,4 "-diphenyl-1,1'-diamine, N, N'-dinaphthyl-N. , N'-diphenyl-4,4'-diphenyl-1,1'-diamine and other triphenylamines; bis (N-allylcarbazole) or bis (N-alkylcarbazole); pyrazoline derivatives, stilben compounds, Heterocyclic compounds typified by hydrazone compounds, triazole derivatives, oxadiazole derivatives and porphyrin derivatives; in polymer systems, polycarbonates and styrene derivatives having the above-mentioned monomers in the side chains, polyvinylcarbazoles, polysilanes and the like can be preferably used. It is not particularly limited as long as it is a substance capable of forming an organic thin film necessary for manufacturing an element, injecting holes from an electrode, and further transporting holes. As the hole injection layer provided between the hole transport layer and the anode for improving the hole injection property, a phthalocyanine derivative, m-MTDATA (4,4', 4''-tris [phenyl (m-tolyl)) ) Amino] Triphenylamine) and other starburst amines, and in the case of high molecular weight, polythiophene such as PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)), polyvinylcarbazole derivatives and the like.

電子輸送層は、電子輸送材料を単独で成膜するか、又は二種類以上の該材料の混合物を成膜することにより形成される。電子輸送材料は、電界を与えられた電極間において負極からの電子を輸送する役割を果たすものであり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送するものが好ましい。そのためには、電子輸送材料には、電子親和力が大きく、電子移動度が大きく、安定性に優れ、かつトラップとなる不純物が製造時及び使用時に発生しにくいことが要求される。このような条件を満たす物質として、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体に代表されるキノリノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタルイミド誘導体、ナフタル酸誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、キノキサリン誘導体などが挙げられるが特に限定されるものではない。これらの電子輸送材料は単独でも用いられるが、異なる電子輸送材料を積層して、又は混合して使用しても構わない。電子注入性を向上するための、電子輸送層と陰極の間に設ける電子注入層としては、セシウム、リチウム及びストロンチウムなどの金属やフッ化リチウムなどが挙げられる。 The electron transport layer is formed by forming an electron transport material alone or by forming a mixture of two or more kinds of the materials. The electron transport material plays a role of transporting electrons from the negative electrode between the electrodes to which an electric field is applied, and is preferably one having high electron injection efficiency and efficiently transporting the injected electrons. For that purpose, the electron transport material is required to have a large electron affinity, a high electron mobility, excellent stability, and less likely to generate trap impurities during production and use. Kinolinol derivative metal complexes typified by tris (8-quinolinolato) aluminum complexes, tropolone metal complexes, perylene derivatives, perinone derivatives, naphthalimide derivatives, naphthalic acid derivatives, oxazole derivatives, oxaziazoles are examples of substances that satisfy these conditions. Derivatives, thiazole derivatives, thiazazole derivatives, triazole derivatives, bisstyryl derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, benzoxazole derivatives, quinoxalin derivatives and the like can be mentioned, but are not particularly limited. These electron transporting materials may be used alone, but different electron transporting materials may be laminated or mixed and used. Examples of the electron injection layer provided between the electron transport layer and the cathode for improving the electron injection property include metals such as cesium, lithium and strontium, lithium fluoride and the like.

正孔ブロック層は、正孔ブロック性物質を単独又は二種類以上の物質を積層又は混合することにより形成される。正孔ブロック性物質としては、バソフェナントロリン、バソキュプロイン等のフェナントロリン誘導体、シロール誘導体、キノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体などが好ましい。正孔ブロック性物質は、正孔が陰極側から素子外部に流れ出てしまい発光効率が低下するのを阻止することができる化合物であれば特に限定されるものではない。 The hole blocking layer is formed by laminating or mixing a hole blocking substance alone or two or more kinds of substances. As the hole blocking substance, phenanthroline derivatives such as vasophenanthroline and vasocuproin, silol derivatives, quinolinol derivative metal complexes, oxadiazole derivatives, oxazole derivatives and the like are preferable. The hole-blocking substance is not particularly limited as long as it is a compound capable of preventing holes from flowing out from the cathode side to the outside of the device and reducing the luminous efficiency.

発光層とは、発光する有機薄膜の意味であり、例えば強い発光性を有する正孔輸送層、電子輸送層又はバイポーラー輸送層であると言うことができる。発光層は、発光材料(ホスト材料、ドーパント材料など)により形成されていればよく、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の材料の組み合わせであってもよい。 The light emitting layer means an organic thin film that emits light, and can be said to be, for example, a hole transport layer, an electron transport layer, or a bipolar transport layer having strong light emission. The light emitting layer may be formed of a light emitting material (host material, dopant material, etc.), which may be a mixture of the host material and the dopant material, or the host material alone. The host material and the dopant material may be one kind or a combination of a plurality of materials.

ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれであってもよい。発光層に使用される材料としては、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フェニルブタジエン誘導体、スチリル誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、テトラセン誘導体、ペリレン誘導体、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、ポルフィリン誘導体や燐光性金属錯体(Ir錯体、Pt錯体、Eu錯体など)などが挙げられる。 The dopant material may be included in the entire host material, partially, or in any part. The dopant material may be laminated, dispersed or either. Materials used for the light emitting layer include carbazole derivatives, anthracene derivatives, naphthalene derivatives, phenanthrene derivatives, phenylbutadiene derivatives, styryl derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, quinoline derivatives, tetracene derivatives, perylene derivatives, quinacridone derivatives, and coumarin derivatives. Examples thereof include porphyrin derivatives and phosphorescent metal complexes (Ir complex, Pt complex, Eu complex, etc.).

有機EL素子の有機薄膜の形成方法は、一般的に、真空プロセスである抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、溶液プロセスであるキャスティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、ワイヤバーコーティング、スプレーコーティング等のコーティング法や、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法等、さらにはこれらの手法を複数組み合わせた方法を採用しうる。各層の厚さは、それぞれの物質の抵抗値・電荷移動度にもよるので限定されるものではないが、0.5乃至5,000nmの間から選ばれる。好ましくは1乃至1,000nm、より好ましくは5乃至500nmである。 The methods for forming an organic thin film of an organic EL element are generally resistance heating vapor deposition which is a vacuum process, electron beam deposition, sputtering, molecular lamination method, casting which is a solution process, spin coating, dip coating, blade coating, and wire bar. Coating methods such as coating and spray coating, printing methods such as inkjet printing, screen printing, offset printing, letterpress printing, soft lithography methods such as microcontact printing, and methods that combine multiple of these methods are adopted. Can be done. The thickness of each layer is not limited because it depends on the resistance value and charge mobility of each substance, but is selected from 0.5 to 5,000 nm. It is preferably 1 to 1,000 nm, more preferably 5 to 500 nm.

有機EL素子を構成する有機薄膜のうち、陽極と陰極の電極間に存在する、発光層、正孔輸送層、電子輸送層などの有機薄膜の1層又は複数層に上記式(1)で表される化合物を含有させることにより、低電気エネルギーでも効率良く発光する素子が得られる。 Among the organic thin films constituting the organic EL element, one layer or a plurality of organic thin films such as a light emitting layer, a hole transport layer, and an electron transport layer existing between the electrodes of the anode and the cathode are represented by the above formula (1). By containing the compound to be used, an element that emits light efficiently even with low electric energy can be obtained.

上記式(1)で表される化合物は正孔ブロック層や発光層、電子輸送層として好適に用いることができるが、正孔ブロック層として用いることが好ましい。例えば前述した電子輸送材料又は正孔輸送材料、発光材料などと組み合わせて使用することや混合して使用することができる。 The compound represented by the above formula (1) can be suitably used as a hole block layer, a light emitting layer, and an electron transport layer, but is preferably used as a hole block layer. For example, it can be used in combination with the above-mentioned electron transport material, hole transport material, light emitting material, or the like, or can be mixed and used.

上記式(1)で表される化合物をドーパント材料と組み合わせたホスト材料として用いるときの、ドーパント材料の具体例としてはビス(ジイソプロピルフェニル)ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのペリレン誘導体、ペリノン誘導体、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)やその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、オキサジン化合物、スクアリリウム化合物、ビオラントロン化合物、ナイルレッド、5−シアノピロメテン−BF錯体等のピロメテン誘導体、さらに燐光材料としてアセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするEu錯体や、Ir錯体、Ru錯体、Pt錯体、Os錯体などのポルフィリン、オルトメタル金属錯体などを用いることができるが特にこれらに限定されるものではない。また2種類のドーパント材料を混合する場合は、ルブレンのようなアシストドーパントを用いてホスト色素からのエネルギーを効率良く移動して色純度の向上した発光を得ることも可能である。いずれの場合も高輝度特性を得るためには、蛍光量子収率が高いものをドーピングすることが好ましい。 When the compound represented by the above formula (1) is used as a host material in combination with a dopant material, specific examples of the dopant material include a perylene derivative such as bis (diisopropylphenyl) perylenetetracarboxylic acid imide, a perinone derivative, and 4-. (Dicyanomethylene) -2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM) and its analogs, metal phthalocyanine derivatives such as magnesium phthalocyanine and aluminum chlorophthalocyanine, rhodamine compounds, deazaflavin derivatives, coumarin derivatives , oxazine compounds, squarylium compounds, violanthrone compound, Nile red, 5- Shianopirometen -BF 4 pyrromethene derivatives complexes, further acetylacetone and benzoyl acetone and phenanthroline or Eu complex having a ligand as a phosphorescent material, Ir complexes, Ru Porphyrins such as complexes, Pt complexes and Os complexes, orthometal metal complexes and the like can be used, but are not particularly limited thereto. Further, when two kinds of dopant materials are mixed, it is also possible to efficiently transfer the energy from the host dye by using an assist dopant such as rubrene to obtain light emission with improved color purity. In either case, in order to obtain high luminance characteristics, it is preferable to dope with a high fluorescence quantum yield.

ドーパント材料を過剰に用いると濃度消光現象が起こるため、その使用量はホスト材料に対して通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。発光層においてドーパント材料をホスト材料にドーピングする方法としては、ホスト材料との共蒸着法が挙げられるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。また、ホスト材料にサンドイッチ状に挟んで使用することも可能である。この場合、二層以上のドーパント層をホスト材料と積層してもよい。 Since the concentration quenching phenomenon occurs when the dopant material is used in excess, the amount used is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less with respect to the host material. Examples of the method of doping the host material with the dopant material in the light emitting layer include a co-evaporation method with the host material, but the dopant material may be mixed with the host material in advance and then vapor-deposited at the same time. It can also be sandwiched between host materials. In this case, two or more dopant layers may be laminated with the host material.

これらのドーパント層は単独で各層を形成することもできるし、それらを混合して使用してもよい。また、ドーパント材料を、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリ(メチル)(メタ)アクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂)、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂に溶解又は分散させて用いることも可能である。 Each of these dopant layers can be formed independently, or they may be mixed and used. Further, the dopant material is polyvinyl chloride, polycarbonate, polystyrene, polystyrene sulfonic acid, poly (N-vinylcarbazole), poly (methyl) (meth) acrylate, polybutylmethacrylate, polyester, polysulfone, as a polymer binder. Solvent-soluble resins such as polyphenylene oxide, polybutadiene, hydrocarbon resin, ketone resin, phenoxy resin, polysulfone, polyamide, ethyl cellulose, vinyl acetate, ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin), polyurethane resin, phenol resin, It can also be used by being dissolved or dispersed in a curable resin such as xylene resin, petroleum resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, epoxy resin or silicone resin.

有機EL素子はフラットパネルディスプレイとして好適に使用することができる。またフラットバックライトとしても用いることができ、この場合、有色光を発するものと白色光を発するもののいずれも使用できる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ機器、自動車パネル、表示板、標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっている、パソコン用途のための従来のバックライトは、蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であったが、本発明の発光素子を用いたバックライトは、薄型、軽量が特徴であるため上記問題点は解消される。同様に照明にも有用に用いることができる。 The organic EL element can be suitably used as a flat panel display. It can also be used as a flat backlight, and in this case, either one that emits colored light or one that emits white light can be used. The backlight is mainly used for the purpose of improving the visibility of a display device that does not emit light by itself, and is used for a liquid crystal display device, a clock, an audio device, an automobile panel, a display board, a sign, and the like. In particular, liquid crystal display devices, especially conventional backlights for personal computer applications, for which thinning has become an issue, have been difficult to thin because they are composed of fluorescent lamps and light guide plates, but the light emission of the present invention Since the backlight using the element is characterized by being thin and lightweight, the above problem is solved. Similarly, it can be usefully used for lighting.

本発明の上記式(1)で表される化合物を用いると、発光効率が高く、寿命が長い有機EL表示装置を得る事が出来る。さらに薄膜トランジスタ素子を組み合わせることで印加電圧のオンオフ現象を電気的に高精度に制御した有機EL表示装置を低コストで供給することが可能となる。 By using the compound represented by the above formula (1) of the present invention, it is possible to obtain an organic EL display device having high luminous efficiency and long life. Further, by combining the thin film transistor elements, it is possible to supply an organic EL display device in which the on / off phenomenon of the applied voltage is electrically controlled with high accuracy at low cost.

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。実施例におけるマイクロ波合成反応は、Initiator+(バイオタージ)を用いて行った。合成例に記載の化合物は、必要に応じて質量分析スペクトル(MS)、核磁気共鳴スペクトル(NMR)により構造を決定した。実施例におけるMSスペクトルはGCMS−QP2020(島津製作所)により、H NMRスペクトルはECS400(JEOL)により、吸収スペクトルは紫外可視分光光度計UV−1700(島津製作所)によりそれぞれ測定した。尚、融点はM−565融点測定装置(ビュッヒ)で測定した値である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The microwave synthesis reaction in the examples was carried out using Initiator + (Biotage). The structures of the compounds described in the synthetic examples were determined by mass spectrometry spectrum (MS) and nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), if necessary. The MS spectrum in the examples was measured by GCMS-QP2020 (Shimadzu Corporation), the 1 H NMR spectrum was measured by ECS400 (JEOL), and the absorption spectrum was measured by an ultraviolet visible spectrophotometer UV-1700 (Shimadzu Corporation). The melting point is a value measured by an M-565 melting point measuring device (Buch).

実施例1(下記式(E1)で表される化合物の合成)
(工程1)下記式(M−3)で表される中間体化合物の合成
フラスコ内に下記式(1−1)で表される市販の2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(690mg、2.50mmol)と濃硫酸(25ml)を仕込み、撹拌して溶解させた。そこにN−ブロモスクシンイミド(4.45g、25mmol)を投入し、室温で72時間反応させた。反応溶液にメタノール(30ml)を加えた後、水(50ml)を加えた。得られた混合溶液を酢酸エチルにより抽出し、水層を酢酸エチルによりさらに二回抽出した。得られた有機層を減圧濃縮し、固体を得た。得られた固体に対し、ジクロロメタン(10ml)と水(5ml)を加えて、撹拌して溶解させた。そこにジメチル硫酸(1.89g、15mmol)と40%水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液(9.73g、15mmol)を投入し、室温で5時間反応させた。反応溶液を酢酸エチルにより3回抽出し、得られた有機層を減圧濃縮し、固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより下記式(M−3)で表される中間体化合物700mg(0.74mmol、収率30%)を得た。
Example 1 (Synthesis of compound represented by the following formula (E1))
(Step 1) Synthesis of Intermediate Compound Represented by the following Formula (M-3) A commercially available 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (1-1) is placed in a flask. Compound (690 mg, 2.50 mmol) and concentrated sulfuric acid (25 ml) were charged and stirred to dissolve. N-Bromosuccinimide (4.45 g, 25 mmol) was added thereto, and the mixture was reacted at room temperature for 72 hours. Methanol (30 ml) was added to the reaction solution, and then water (50 ml) was added. The resulting mixed solution was extracted with ethyl acetate and the aqueous layer was extracted twice more with ethyl acetate. The obtained organic layer was concentrated under reduced pressure to obtain a solid. Dichloromethane (10 ml) and water (5 ml) were added to the obtained solid, and the mixture was stirred and dissolved. Dimethyl sulfate (1.89 g, 15 mmol) and a 40% aqueous tetrabutylammonium hydroxide solution (9.73 g, 15 mmol) were added thereto, and the mixture was reacted at room temperature for 5 hours. The reaction solution was extracted 3 times with ethyl acetate, and the obtained organic layer was concentrated under reduced pressure to obtain a solid. The obtained solid was purified by silica gel column chromatography to obtain 700 mg (0.74 mmol, yield 30%) of an intermediate compound represented by the following formula (M-3).

式(M−3)で表される中間体化合物の質量分析スペクトル及びNMRスペクトルの測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):516([M],50%)、518([M],100%)、520([M],50%)
H NMR (400 MHz, CDCl): δ8.80(s, 2H)、 4.01(s, 6H)、 3.99(s, 6H)
The measurement results of the mass spectrometric spectrum and the NMR spectrum of the intermediate compound represented by the formula (M-3) were as follows.
EI-MS (m / z): 516 ([M] + , 50%), 518 ([M] + , 100%), 520 ([M] + , 50%)
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ8.80 (s, 2H), 4.01 (s, 6H), 3.99 (s, 6H)

(工程2)下記式(M−4)で表される中間体化合物の合成
フラスコ内に工程1で合成した式(M−3)で表される中間体化合物(259mg、0.50mmol)、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸(516mg、2.0mmol)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]−ジクロロパラジウム(II)ジクロロメタン付加物(7.32mg、0.01mmol)、りん酸カリウム(637mg、3.0mmol)、及び脱気したトルエンと水の9:1混合溶媒(5ml)を仕込み、マイクロ波装置を用いて170℃で1時間反応を行った。得られた混合物に水(10ml)を加え、酢酸エチル(10ml)により3回抽出を行った。得られた有機層を減圧濃縮し、固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより下記式(M−4)で表される中間体化合物349mg(0.445mmol、収率89%)を得た。
(Step 2) Synthesis of intermediate compound represented by the following formula (M-4) Intermediate compound (259 mg, 0.50 mmol) represented by the formula (M-3) synthesized in step 1 in a flask, 3 , 5-Bis (trifluoromethyl) phenylboronic acid (516 mg, 2.0 mmol), [1,1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene] -dichloropalladium (II) dichloromethane adduct (7.32 mg, 0. 01 mmol), potassium phosphate (637 mg, 3.0 mmol), and a 9: 1 mixed solvent (5 ml) of degassed toluene and water were charged, and the reaction was carried out at 170 ° C. for 1 hour using a microwave device. Water (10 ml) was added to the obtained mixture, and extraction was performed 3 times with ethyl acetate (10 ml). The obtained organic layer was concentrated under reduced pressure to obtain a solid. The obtained solid was purified by silica gel column chromatography to obtain 349 mg (0.445 mmol, yield 89%) of the intermediate compound represented by the following formula (M-4).

式(M−4)で表される中間体化合物の質量分析スペクトル及びNMRスペクトルの測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):784[M]
H NMR (400 MHz, CDCl): δ8.08(s, 2H)、 7.90(s, 2H)、 7.87(s, 4H)、 3.89(s, 6H)、 3.58(s, 6H)
The measurement results of the mass spectrometric spectrum and the NMR spectrum of the intermediate compound represented by the formula (M-4) were as follows.
EI-MS (m / z): 784 [M] +
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ8.08 (s, 2H), 7.90 (s, 2H), 7.87 (s, 4H), 3.89 (s, 6H), 3.58 (S, 6H)

(工程3)下記式(E1)で表される化合物の合成
フラスコ内に工程2で合成した式(M−4)で表される中間体化合物(319mg、0.41mmol)と酢酸(5ml)を仕込み攪拌した。そこにメタンスルホン酸(1mL、15.4mmol)を加え、130℃まで昇温して3時間反応を行った。減圧濃縮により反応液から揮発成分を留去し、得られた残固体を真空昇華精製法によって精製することにより、式(E1)で表される化合物164mg(0.238mmol、収率58%)を無色の固体として得た。
(Step 3) Synthesis of compound represented by the following formula (E1) Intermediate compound (319 mg, 0.41 mmol) represented by the formula (M-4) synthesized in step 2 and acetic acid (5 ml) were placed in a flask. The preparation was stirred. Methanesulfonic acid (1 mL, 15.4 mmol) was added thereto, the temperature was raised to 130 ° C., and the reaction was carried out for 3 hours. Volatile components were distilled off from the reaction solution by concentration under reduced pressure, and the obtained residual solid was purified by a vacuum sublimation purification method to obtain 164 mg (0.238 mmol, yield 58%) of the compound represented by the formula (E1). Obtained as a colorless solid.

式(E1)で表される化合物の質量分析スペクトル、NMRスペクトル及び融点の測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):692[M]
H NMR (400 MHz, アセトン−d6): δ8.72(s, 2H)、 8.41(s, 2H)、8.33(s, 4H)
融点:357−358℃
The measurement results of the mass spectrometric spectrum, NMR spectrum and melting point of the compound represented by the formula (E1) were as follows.
EI-MS (m / z): 692 [M] +
1 1 H NMR (400 MHz, Acetone-d6): δ8.72 (s, 2H), 8.41 (s, 2H), 8.33 (s, 4H)
Melting point: 357-358 ° C

Figure 2021015963
Figure 2021015963

実施例2(下記式(E2)で表される化合物の合成)
(工程4)下記式(M−5)で表される中間体化合物の合成
フラスコ内に実施例1の工程1で合成した式(M−3)で表される中間体化合物(259mg、0.50mmol)、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸(516mg、2.0mmol)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]−ジクロロパラジウム(II)ジクロロメタン付加物(7.32mg、0.01mmol)、りん酸カリウム(637mg、3.0mmol)、及び脱気したトルエンと水の9:1混合溶媒(5ml)を仕込み、マイクロ波装置を用いて170℃で1時間反応を行った。得られた混合物に水(10ml)を加え、酢酸エチル(10ml)により3回抽出を行った。得られた有機層を減圧濃縮し、固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより下記式(M−5)で表される中間体化合物349mg(0.445mmol、収率89%)を得た。
Example 2 (Synthesis of compound represented by the following formula (E2))
(Step 4) Synthesis of intermediate compound represented by the following formula (M-5) An intermediate compound represented by the formula (M-3) synthesized in step 1 of Example 1 (259 mg, 0. 50 mmol), 3,5-bis (trifluoromethyl) phenylboronic acid (516 mg, 2.0 mmol), [1,1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene] -dichloropalladium (II) dichloromethane adduct (7. 32 mg, 0.01 mmol), potassium phosphate (637 mg, 3.0 mmol), and a 9: 1 mixed solvent (5 ml) of degassed toluene and water were charged, and the reaction was carried out at 170 ° C. for 1 hour using a microwave device. went. Water (10 ml) was added to the obtained mixture, and extraction was performed 3 times with ethyl acetate (10 ml). The obtained organic layer was concentrated under reduced pressure to obtain a solid. The obtained solid was purified by silica gel column chromatography to obtain 349 mg (0.445 mmol, yield 89%) of the intermediate compound represented by the following formula (M-5).

式(M−5)で表される中間体化合物の質量分析スペクトル及びNMRスペクトルの測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):784[M]
H NMR (400 MHz, CDCl): δ8.08(s, 2H)、 7.90(s, 2H)、 7.87(s, 4H)、 3.89(s, 6H)、 3.58(s, 6H)
The measurement results of the mass spectrometric spectrum and the NMR spectrum of the intermediate compound represented by the formula (M-5) were as follows.
EI-MS (m / z): 784 [M] +
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ8.08 (s, 2H), 7.90 (s, 2H), 7.87 (s, 4H), 3.89 (s, 6H), 3.58 (S, 6H)

(工程5)下記式(E2)で表される化合物の合成
フラスコ内に工程4で合成した式(M−5)で表される中間体化合物(319mg、0.41mmol)と酢酸(5ml)を仕込み攪拌した。そこにメタンスルホン酸(1mL、15.4mmol)を加え、130℃まで昇温して3時間反応を行った。減圧濃縮により反応液から揮発成分を留去し、得られた残固体を真空昇華精製法によって精製することにより、式(E2)で表される化合物164mg(0.238mmol、収率58%)を無色の固体として得た。
(Step 5) Synthesis of compound represented by the following formula (E2) An intermediate compound (319 mg, 0.41 mmol) represented by the formula (M-5) synthesized in step 4 and acetic acid (5 ml) were placed in a flask. The preparation was stirred. Methanesulfonic acid (1 mL, 15.4 mmol) was added thereto, the temperature was raised to 130 ° C., and the reaction was carried out for 3 hours. Volatile components were distilled off from the reaction solution by concentration under reduced pressure, and the obtained residual solid was purified by a vacuum sublimation purification method to obtain 164 mg (0.238 mmol, yield 58%) of the compound represented by the formula (E2). Obtained as a colorless solid.

式(E2)で表される化合物の質量分析スペクトル、NMRスペクトル及び融点の測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):692[M]
H NMR (400 MHz, アセトン−d6): δ8.72(s, 2H)、 8.41(s, 2H)、8.33(s, 4H)
融点:357−358℃
The measurement results of the mass spectrometric spectrum, NMR spectrum and melting point of the compound represented by the formula (E2) were as follows.
EI-MS (m / z): 692 [M] +
1 1 H NMR (400 MHz, Acetone-d6): δ8.72 (s, 2H), 8.41 (s, 2H), 8.33 (s, 4H)
Melting point: 357-358 ° C

Figure 2021015963
Figure 2021015963

以下の光電変換素子の実施例及び比較例においては、光電変換素子の作製は蒸着機で行い、大気下で電流電圧の印加測定を行った。作製した光電変換素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内で密閉式のボトル型計測チャンバー(エイエルエステクノロジー社製)に設置し、電流電圧の印加測定を行った。電流電圧の印加測定は、半導体パラメータアナライザ4200−SCS(ケースレーインスツルメンツ社)を用いて行った。入射光の照射は、PVL−3300(朝日分光社製)を用い、照射光波長550nm、照射光半値幅20nmにて行った。実施例中の明暗比は光照射を行った場合の電流値を暗所での電流値で割ったものを示す。 In the following examples and comparative examples of the photoelectric conversion element, the photoelectric conversion element was manufactured by a vapor deposition machine, and the application of current and voltage was measured in the atmosphere. The produced photoelectric conversion element was installed in a closed bottle-type measurement chamber (manufactured by ALS Technology Co., Ltd.) in a glove box having a nitrogen atmosphere, and current and voltage were applied and measured. The current and voltage application measurements were performed using a semiconductor parameter analyzer 4200-SCS (Keithley Instruments). Irradiation of the incident light was performed using PVL-3300 (manufactured by Asahi Spectroscopy Co., Ltd.) at an irradiation light wavelength of 550 nm and an irradiation light half width of 20 nm. The light-dark ratio in the examples shows the current value when light irradiation is performed divided by the current value in a dark place.

実施例3(光電変換素子の作製およびその評価)
ITO透明導電ガラス(ジオマテック(株)製、ITO膜厚150nm)に、光電変換層としてスズフタロシアニンを100nm真空成膜し、その上に正孔ブロック層として上記式(1−1)で表される化合物を、抵抗加熱真空蒸着により50nm成膜した。最後に、前記の正孔ブロック層の上に、電極としてアルミニウムを100nm真空成膜し、本発明の光電変換素子を作製した。
前記で得られた光電変換素子について、ITOとアルミニウムを電極として3Vの電圧を印加した際の暗所での電流値と光照射時の電流値の測定結果から明暗比を算出し、結果を表1に示した。
Example 3 (Preparation of photoelectric conversion element and its evaluation)
A 100 nm vacuum film of tin phthalocyanine as a photoelectric conversion layer is formed on ITO transparent conductive glass (manufactured by Geomatec Co., Ltd., ITO film thickness of 150 nm), and a hole block layer is represented by the above formula (1-1). The compound was formed into a 50 nm film by resistance heating vacuum deposition. Finally, 100 nm vacuum film was formed on aluminum as an electrode on the hole block layer to produce the photoelectric conversion element of the present invention.
For the photoelectric conversion element obtained above, the brightness ratio was calculated from the measurement results of the current value in a dark place and the current value during light irradiation when a voltage of 3 V was applied using ITO and aluminum as electrodes, and the results are shown in the table. Shown in 1.

実施例4(光電変換素子の作製およびその評価)
式(1−1)で表される化合物の代りに、実施例1で得られた式(E1)で表される化合物を用いたこと以外は実施例3に準じて光電変換素子を作製した。ITOとアルミニウムを電極として3Vの電圧を印加した際の暗所での電流値と光照射時の電流値の測定結果から明暗比を算出し、結果を表1に示した。
Example 4 (Preparation of photoelectric conversion element and evaluation thereof)
A photoelectric conversion element was produced according to Example 3 except that the compound represented by the formula (E1) obtained in Example 1 was used instead of the compound represented by the formula (1-1). The light-dark ratio was calculated from the measurement results of the current value in a dark place and the current value at the time of light irradiation when a voltage of 3 V was applied using ITO and aluminum as electrodes, and the results are shown in Table 1.

実施例5(光電変換素子の作製およびその評価)
式(1−1)で表される化合物の代りに、実施例2で得られた式(E2)で表される化合物を用いたこと以外は実施例3に準じて光電変換素子を作製した。ITOとアルミニウムを電極として3Vの電圧を印加した際の暗所での電流値と光照射時の電流値の測定結果から明暗比を算出し、結果を表1に示した。
Example 5 (Preparation of photoelectric conversion element and evaluation thereof)
A photoelectric conversion element was produced according to Example 3 except that the compound represented by the formula (E2) obtained in Example 2 was used instead of the compound represented by the formula (1-1). The light-dark ratio was calculated from the measurement results of the current value in a dark place and the current value at the time of light irradiation when a voltage of 3 V was applied using ITO and aluminum as electrodes, and the results are shown in Table 1.

比較例1(比較用の光電変換素子の作製およびその評価)
式(1−1)で表される化合物の代りに、1,4,5,8−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物(NTCDA)を用いたこと以外は実施例3に準じて、比較用の光電変換素子を作製し、明暗比を算出した。結果を表1に示した。
Comparative Example 1 (Preparation of photoelectric conversion element for comparison and its evaluation)
For comparison, according to Example 3, except that 1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride (NTCDA) was used instead of the compound represented by the formula (1-1). A photoelectric conversion element was manufactured, and the light-dark ratio was calculated. The results are shown in Table 1.

比較例2(比較用の光電変換素子の作製およびその評価)
式(1−1)で表される化合物の代りに、3,4,9,10−ペリレン−テトラカルボン酸二無水物(PTCDA)を用いたこと以外は実施例3に準じて、比較用の光電変換素子を作製し、明暗比を算出した。結果を表1に示した。
Comparative Example 2 (Preparation of photoelectric conversion element for comparison and its evaluation)
For comparison, according to Example 3, except that 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) was used instead of the compound represented by the formula (1-1). A photoelectric conversion element was manufactured, and the light-dark ratio was calculated. The results are shown in Table 1.

比較例3(比較用の光電変換素子の作製およびその評価)
式(1−1)で表される化合物の代りに、フラーレン(C60)を用いたこと以外は実施例3に準じて比較用の光電変換素子を作製し、明暗比を算出した。結果を表1に示した。
Comparative Example 3 (Preparation of photoelectric conversion element for comparison and its evaluation)
A photoelectric conversion element for comparison was produced according to Example 3 except that fullerene (C60) was used instead of the compound represented by the formula (1-1), and the light-dark ratio was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 2021015963
Figure 2021015963

表1の結果より、式(1−1)又は式(E1)、(E2)で表される化合物を正孔ブロック層に用いた本発明の光電変換素子は、公知の化合物を正孔ブロック層に用いた比較用の光電変換素子に比べて高い明暗比を示し、かつ、暗電流値は一桁以上低い値を示したことから、優れたリーク防止性(暗時)を有し、有機光電変換素子の正孔ブロック材料として好適なことは明らかである。 From the results in Table 1, the photoelectric conversion element of the present invention using the compound represented by the formula (1-1) or the formulas (E1) and (E2) in the hole block layer uses a known compound in the hole block layer. Since it showed a higher light-dark ratio and a dark current value that was an order of magnitude lower than that of the photoelectric conversion element for comparison used in the above, it has excellent leak prevention properties (in the dark) and is organic photoelectric. It is clear that it is suitable as a hole blocking material for conversion elements.

実施例6(下記式(E3)で表される化合物の合成)
(工程6)下記式(M−6)で表される中間体化合物の合成
フラスコ内に工程1で合成した式(M−3)で表される中間体化合物(259mg、0.50mmol)、フェニルボロン酸(244mg、2.0mmol)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]−ジクロロパラジウム(II)ジクロロメタン付加物(12mg、0.015mmol)、りん酸カリウム(637mg、3.0mmol)、及び脱気したトルエンと水の9:1混合溶媒(20ml)を仕込み、マイクロ波合成装置を用いて170℃で1時間反応を行った。得られた混合物に水(10ml)を加え、ろ過した後に、酢酸エチル(10ml)により3回抽出を行い、有機層を飽和食塩水(10ml)で3回洗浄した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた後、減圧濃縮し固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製することにより下記式(M−6)で表される中間体化合物195mg(0.380mmol、収率76%)を得た。
Example 6 (Synthesis of compound represented by the following formula (E3))
(Step 6) Synthesis of intermediate compound represented by the following formula (M-6) Intermediate compound (259 mg, 0.50 mmol) represented by the formula (M-3) synthesized in step 1 in a flask, phenyl. Boronic acid (244 mg, 2.0 mmol), [1,1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene] -dichloropalladium (II) dichloromethane adduct (12 mg, 0.015 mmol), potassium phosphate (637 mg, 3.0 mmol) ), And a 9: 1 mixed solvent (20 ml) of degassed toluene and water was charged, and the reaction was carried out at 170 ° C. for 1 hour using a microwave synthesizer. Water (10 ml) was added to the obtained mixture, the mixture was filtered, extracted three times with ethyl acetate (10 ml), and the organic layer was washed three times with saturated brine (10 ml). The obtained organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and then concentrated under reduced pressure to obtain a solid. The obtained solid was purified by silica gel column chromatography to obtain 195 mg (0.380 mmol, yield 76%) of the intermediate compound represented by the following formula (M-6).

式(M−6)で表される中間体化合物の質量分析スペクトル及びNMRスペクトルの測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):512[M]
H NMR (400 MHz, CDCl): δ8.07(s, 2H)、 7.55−7.47(m, 6H)、 7.38(m, 4H)、 3.85(s, 6H)、 3.52(s, 6H)
The measurement results of the mass spectrometric spectrum and the NMR spectrum of the intermediate compound represented by the formula (M-6) were as follows.
EI-MS (m / z): 512 [M] +
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ8.07 (s, 2H), 7.55-7.47 (m, 6H), 7.38 (m, 4H), 3.85 (s, 6H) , 3.52 (s, 6H)

(工程7)下記式(E3)で表される化合物の合成
フラスコ内に工程6で合成した式(M−6)で表される中間体化合物(160mg、0.31mmol)と酢酸(1.5ml)を仕込み攪拌した。そこにメタンスルホン酸(0.5ml、7.7mmol)を加え、130℃まで昇温して10時間反応を行った。減圧濃縮により反応液から揮発成分を留去した後、析出した固体をろ過し、少量の酢酸で洗浄した。得られた固体を真空昇華精製法によって精製することにより、式(E3)で表される化合物90.7mg(0.216mmol、収率70%)を薄黄色固体として得た。
(Step 7) Synthesis of compound represented by the following formula (E3) Intermediate compound (160 mg, 0.31 mmol) represented by the formula (M-6) synthesized in step 6 and acetic acid (1.5 ml) in a flask. ) Was charged and stirred. Methanesulfonic acid (0.5 ml, 7.7 mmol) was added thereto, the temperature was raised to 130 ° C., and the reaction was carried out for 10 hours. After distilling off the volatile components from the reaction solution by concentration under reduced pressure, the precipitated solid was filtered and washed with a small amount of acetic acid. The obtained solid was purified by a vacuum sublimation purification method to obtain 90.7 mg (0.216 mmol, yield 70%) of the compound represented by the formula (E3) as a pale yellow solid.

式(E3)で表される化合物の質量分析スペクトル、NMRスペクトル及び融点の測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):420[M]
H NMR (400 MHz, アセトン−d6): δ8.49(s, 2H)、7.71−7.68(m, 6H)、7.62(m, 4H)
融点:400℃以上
The measurement results of the mass spectrometric spectrum, NMR spectrum and melting point of the compound represented by the formula (E3) were as follows.
EI-MS (m / z): 420 [M] +
1 1 H NMR (400 MHz, Acetone-d6): δ8.49 (s, 2H), 7.71-7.68 (m, 6H), 7.62 (m, 4H)
Melting point: 400 ° C or higher

Figure 2021015963
Figure 2021015963

実施例7(下記式(E4)で表される化合物の合成)
(工程8)下記式(E4)で表される化合物の合成
フラスコ内に工程1で合成した(M−3)で表される中間体化合物(273.4mg、0.528mmol)と酢酸(1.5ml)を仕込み攪拌した。そこにメタンスルホン酸(0.5ml、7.7mmol)を加え、130℃まで昇温して15.5時間反応を行った。減圧濃縮により反応液から揮発成分を留去した後、析出した固体をろ過し、少量の酢酸で洗浄した。得られた固体を真空昇華精製法によって精製することにより、式(E4)で表される化合物165mg(0.387mmol、収率73%)を黄色固体として得た。
Example 7 (Synthesis of compound represented by the following formula (E4))
(Step 8) Synthesis of compound represented by the following formula (E4) Intermediate compound (273.4 mg, 0.528 mmol) represented by (M-3) synthesized in step 1 and acetic acid (1. 5 ml) was charged and stirred. Methanesulfonic acid (0.5 ml, 7.7 mmol) was added thereto, the temperature was raised to 130 ° C., and the reaction was carried out for 15.5 hours. After distilling off the volatile components from the reaction solution by concentration under reduced pressure, the precipitated solid was filtered and washed with a small amount of acetic acid. The obtained solid was purified by a vacuum sublimation purification method to obtain 165 mg (0.387 mmol, yield 73%) of the compound represented by the formula (E4) as a yellow solid.

式(E4)で表される化合物の質量分析スペクトル、NMRスペクトル及び融点の測定結果は以下の通りであった。
EI−MS(m/z):424[M]、55%、426[M]、100%、428[M]、51%
H NMR (400 MHz, アセトン−d6): δ9.34(s, 2H)
融点:322−325℃
The measurement results of the mass spectrometric spectrum, NMR spectrum and melting point of the compound represented by the formula (E4) were as follows.
EI-MS (m / z): 424 [M] + , 55%, 426 [M] + , 100%, 428 [M] + , 51%
1 1 H NMR (400 MHz, acetone-d6): δ9.34 (s, 2H)
Melting point: 322-325 ° C

Figure 2021015963
Figure 2021015963

図4は、式(1−1)、式(E1)、式(E2)、式(E3)及び式(E4)の各化合物を薄膜状態にした場合の光吸収スペクトルの結果である。光吸収スペクトルの結果から、式(1−1)、式(E1)、式(E2)、式(E3)及び式(E4)の各化合物は、薄膜状態において、可視光領域(400乃至800nm)に主たる吸収帯を持たないことがわかった。したがって、これらの化合物をブロック層に用いることによりに、光電変換層への外部からの照射光を妨げることがない好適なブロック層とすることができる。 FIG. 4 shows the results of the light absorption spectrum when each compound of the formula (1-1), the formula (E1), the formula (E2), the formula (E3) and the formula (E4) is made into a thin film state. From the results of the light absorption spectrum, each compound of the formula (1-1), the formula (E1), the formula (E2), the formula (E3) and the formula (E4) is in the visible light region (400 to 800 nm) in the thin film state. It was found that it does not have a main absorption band. Therefore, by using these compounds in the block layer, it is possible to obtain a suitable block layer that does not interfere with the irradiation light from the outside to the photoelectric conversion layer.

特定構造の化合物を含む本発明の光電変換素子用材料を用いることにより、正孔又は電子のリーク防止性や輸送性、さらには耐熱性や可視光透明性等の要求特性に優れた光電変換素子を提供することができる。 By using the material for a photoelectric conversion element of the present invention containing a compound having a specific structure, the photoelectric conversion element is excellent in required characteristics such as hole or electron leakage prevention and transportability, heat resistance and visible light transparency. Can be provided.

(図1)
1 絶縁部
2 上部電極膜
3 電子ブロック層
4 光電変換層
5 正孔ブロック層
6 下部電極膜
7 絶縁基材若しくは他光電変換素子
(Fig. 1)
1 Insulation part 2 Upper electrode film 3 Electronic block layer 4 Photoelectric conversion layer 5 Hole block layer 6 Lower electrode film 7 Insulating base material or other photoelectric conversion element

(図2)
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極


(Fig. 2)
1 Substrate 2 Anode 3 Hole injection layer 4 Hole transport layer 5 Light emitting layer 6 Electron transport layer 7 Cathode


Claims (11)

下記式(1)
Figure 2021015963
(式(1)中、R乃至Rは、それぞれ独立に水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表す。Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。)で表される化合物を含有する光電変換素子用材料。
The following formula (1)
Figure 2021015963
(In the formula (1), R 1 to R 4 independently represent a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom. X represents an oxygen atom or a sulfur atom.) A material for a photoelectric conversion element containing a compound represented by.
Xが酸素原子である、請求項1に記載の光電変換素子用材料。 The material for a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein X is an oxygen atom. 及びRが水素原子であり、R及びRの一方が水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子であって、他方が芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子である、請求項1または請求項2に記載の光電変換素子用材料。 R 1 and R 2 are hydrogen atoms, one of R 3 and R 4 is a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom, and the other is an aromatic group or a heterocycle. The material for a photoelectric conversion element according to claim 1 or 2, which is a group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光電変換素子用材料を含む有機薄膜。 An organic thin film containing the material for a photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 3. 請求項4に記載の有機薄膜を含む光電変換素子。 A photoelectric conversion element containing the organic thin film according to claim 4. 有機薄膜が正孔ブロック層である請求項5に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 5, wherein the organic thin film is a hole block layer. 発光素子である請求項5または6に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 5 or 6, which is a light emitting element. 請求項5乃至7のいずれか一項に記載の光電変換素子を複数アレイ状に配置した撮像素子。 An image pickup device in which a plurality of photoelectric conversion elements according to any one of claims 5 to 7 are arranged in an array. 請求項5に記載の光電変換素子または請求項8に記載の撮像素子を含む光センサー。 An optical sensor including the photoelectric conversion element according to claim 5 or the image pickup element according to claim 8. 下記式(2)
Figure 2021015963
(式(2)中、R及びRの一方は、水素原子、芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表し、他方は芳香族基、複素環基、脂肪族炭化水素基又はハロゲン原子を表す。Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。)で表される化合物。
The following formula (2)
Figure 2021015963
(In formula (2), one of R 5 and R 6 represents a hydrogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group or a halogen atom, and the other represents an aromatic group, a heterocyclic group or an aliphatic group. A compound represented by a hydrocarbon group or a halogen atom. X represents an oxygen atom or a sulfur atom).
Xが酸素原子である、請求項10に記載の化合物。 The compound according to claim 10, wherein X is an oxygen atom.
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