JP2022134244A - Manufacturing method of electronic device - Google Patents

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JP2022134244A JP2021033257A JP2021033257A JP2022134244A JP 2022134244 A JP2022134244 A JP 2022134244A JP 2021033257 A JP2021033257 A JP 2021033257A JP 2021033257 A JP2021033257 A JP 2021033257A JP 2022134244 A JP2022134244 A JP 2022134244A
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修平 山本
Shuhei Yamamoto
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Abstract

To provide a manufacturing method of an electronic device, which can be applied to an electronic device having a water-soluble charge transport layer and can suppress deterioration of an organic functional layer.SOLUTION: A manufacturing method of an electronic device having a function portion in which at least a first electrode, an organic functional layer, a water-soluble charge transport layer, and a second electrode are laminated on a substrate in this order, comprises at least the steps of: forming the first electrode on the substrate; forming the organic functional layer on the substrate on which the first electrode is formed; forming a water-soluble charge transport layer on the organic functional layer; forming a patterned protective layer on the water-soluble charge transport layer; removing the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer at a position without being coated with a protective layer by performing etching using the patterned protective layer as a mask; removing the patterned protective layer; and forming the second electrode onto the water-soluble charge transport layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device manufacturing method.

発光層や光電変換層などの有機半導体を用いた有機機能層を有する有機電子デバイスは、有機発光ダイオード(OLED)のディスプレイや照明、有機太陽電池(OPV)、有機光検出器(OPD)などへの応用、実用化が進んでいる。これらの有機電子デバイスは、可溶性の有機半導体を用いることにより、従来の無機半導体とは異なった塗布型の製造プロセスを用いることが可能である利点を有する。 Organic electronic devices having organic functional layers using organic semiconductors such as light-emitting layers and photoelectric conversion layers are used in organic light-emitting diode (OLED) displays and lighting, organic solar cells (OPV), organic photodetectors (OPD), and the like. are being applied and put to practical use. By using soluble organic semiconductors, these organic electronic devices have the advantage of being able to use coating-type manufacturing processes that are different from conventional inorganic semiconductors.

一方、電子デバイスの製造には、電極接続などのために、機能層のパターニングが求められる。無機半導体からなる機能層は、溶解性に乏しいことから、フォトリソグフィーによるパターニング方法が多用されている。有機機能層は、溶解性が高いことから、インクジェット印刷などのパターン塗布法などが検討されている。しかしながら、多層膜をそれぞれインジェット塗布によりパターニングするためには、各層の塗液にインジェット塗布性が求められることや、新規の設備導入が必要となることが予想される。一方、溶解性の高い有機機能層を、従来のフォトリソグラフィーによりパターニングすると、フォトリソグラフィーに用いられる有機溶媒が有機機能層を劣化させる課題があった。 On the other hand, the manufacture of electronic devices requires patterning of functional layers for electrode connection and the like. Since functional layers made of inorganic semiconductors have poor solubility, patterning methods using photolithography are often used. Since the organic functional layer has high solubility, pattern coating methods such as inkjet printing are being studied. However, in order to pattern each multilayer film by inkjet coating, it is expected that the coating liquid for each layer will be required to have inkjet coatability and that new equipment will be required. On the other hand, when a highly soluble organic functional layer is patterned by conventional photolithography, there is a problem that the organic solvent used in photolithography deteriorates the organic functional layer.

そこで、有機層をフォトリソグラフィーによりパターニングするための方法として、有機層上に遮蔽層およびフォトリソグラフィーによりパターニングされたフォトレジスト層を設け、フォトレジスト層をマスクとしてドライエッチングにより遮蔽層をパターニングし、遮蔽層をマスクとしてドライエッチングにより有機層をパターニングした後、遮蔽層を水に晒して除去する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, as a method for patterning an organic layer by photolithography, a shielding layer and a photoresist layer patterned by photolithography are provided on the organic layer, and the photoresist layer is used as a mask to pattern the shielding layer by dry etching to obtain a shielding layer. A method of patterning an organic layer by dry etching using the layer as a mask and then removing the shielding layer by exposing it to water has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特表2016-535413号公報Japanese Patent Publication No. 2016-535413

特許文献1に開示されているパターニング方法によれば、有機層上に水溶性遮蔽層を形成することにより、フォトリソグラフィーによる有機層の劣化を抑制することができる。 According to the patterning method disclosed in Patent Document 1, deterioration of the organic layer due to photolithography can be suppressed by forming a water-soluble shielding layer on the organic layer.

一方、OPVなどの有機電子デバイスにおいては、有機機能層上に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォネートの塩(PEDOT:PSS)などの水溶性電荷輸送層がよく用いられる。このような水溶性電荷輸送層を有する有機電子デバイスに、特許文献1に記載される水溶性遮蔽層を用いるパターニング方法を適用すると、水溶性電荷輸送層が製造工程途中において溶解することから、水溶性電荷輸送層を有する電子デバイスにも適用可能なパターニング方法が求められている。 On the other hand, in organic electronic devices such as OPVs, a water-soluble charge transport layer such as a salt of polyethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) is often used on the organic functional layer. When the patterning method using the water-soluble shielding layer described in Patent Document 1 is applied to an organic electronic device having such a water-soluble charge-transporting layer, the water-soluble charge-transporting layer dissolves during the manufacturing process. There is a need for a patterning method that is also applicable to electronic devices having a charge transport layer.

そこで、本発明は、水溶性電荷輸送層を有する電子デバイスにも適用可能な、有機機能層の劣化を抑制することのできる電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an electronic device, which can be applied to an electronic device having a water-soluble charge transport layer and can suppress deterioration of the organic functional layer.

本発明者らは鋭意検討の結果、水溶性電荷輸送層を有機機能層上に形成した電子デバイスの場合、水溶性電荷輸送層を有機機能層の保護層として機能させることができることを見出した。すなわち、本発明は、基板上に、少なくとも、第一電極、有機機能層、水溶性電荷輸送層、第二電極がこの順に積層された機能部位を有する電子デバイスの製造方法であって、少なくとも、
基板上に第一電極を形成する工程、
前記第一電極を形成した基板上に有機機能層を形成する工程、
前記有機機能層上に水溶性電荷輸送層を形成する工程、
前記水溶性電荷輸送層上にパターニングされた保護層を形成する工程、
前記パターニングされた保護層をマスクとしてエッチングを行うことにより、前記保護層で覆われていない位置で有機機能層および水溶性電荷輸送層を除去する工程、
前記パターニングされた保護層を除去する工程、および、
前記水溶性電荷輸送層上に第二電極を形成する工程を含む、電子デバイスの製造方法である。
As a result of extensive studies, the present inventors have found that in the case of an electronic device in which a water-soluble charge transport layer is formed on an organic functional layer, the water-soluble charge transport layer can function as a protective layer for the organic functional layer. That is, the present invention provides a method for manufacturing an electronic device having a functional portion in which at least a first electrode, an organic functional layer, a water-soluble charge transport layer, and a second electrode are laminated in this order on a substrate, the method comprising at least:
forming a first electrode on the substrate;
forming an organic functional layer on the substrate on which the first electrode is formed;
forming a water-soluble charge transport layer on the organic functional layer;
forming a patterned protective layer on the water-soluble charge transport layer;
removing the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer at positions not covered by the protective layer by etching using the patterned protective layer as a mask;
removing the patterned protective layer; and
A method of manufacturing an electronic device, comprising the step of forming a second electrode on the water-soluble charge transport layer.

本発明の製造方法により、水溶性電荷輸送層を有する電子デバイスを、有機機能層の劣化を抑制し、効率よく製造することができる。 According to the production method of the present invention, an electronic device having a water-soluble charge transport layer can be efficiently produced while suppressing deterioration of the organic functional layer.

本発明における電子デバイスの一態様を示す概略断面図である。It is a schematic sectional view showing one mode of the electronic device in the present invention. 本発明の電子デバイス製造方法の一態様を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one aspect|mode of the electronic device manufacturing method of this invention. 実施例1における有機機能層および水溶性電荷輸送層の積層膜の光学顕微鏡観察結果である。1 shows the results of optical microscopic observation of a laminated film of an organic functional layer and a water-soluble charge transport layer in Example 1. FIG. 実施例3における有機機能層および水溶性電荷輸送層の積層膜の光学顕微鏡観察結果である。4 shows the results of optical microscopic observation of a laminated film of an organic functional layer and a water-soluble charge transport layer in Example 3. FIG.

<電子デバイス>
本発明における電子デバイスは、基板上に、少なくとも、第一電極、有機機能層、水溶性電荷輸送層、第二電極がこの順に積層された機能部位を有する。ここで、「機能部位」とは、第一電極、有機機能層、水溶性電荷輸送層、第二電極がこの順に積層された部位を指す。さらに他の層を有してもよい。図1に、本発明における電子デバイスの一態様の概略断面図を示す。基板1上に、第一電極2、有機機能層3、水溶性電荷輸送層4、第二電極5がこの順に積層された機能部位6を有する。
<Electronic device>
The electronic device according to the present invention has a functional site in which at least a first electrode, an organic functional layer, a water-soluble charge transport layer, and a second electrode are laminated in this order on a substrate. Here, the term "functional site" refers to a site in which the first electrode, organic functional layer, water-soluble charge transport layer, and second electrode are laminated in this order. It may also have other layers. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of the electronic device of the present invention. A substrate 1 has a functional portion 6 in which a first electrode 2, an organic functional layer 3, a water-soluble charge transport layer 4, and a second electrode 5 are laminated in this order.

有機機能層3および水溶性電荷輸送層4は、不要な部分が除去(パターニング)されており、第一電極2の一部を露出させることにより、電気的な接続を容易にすることができる。また、不要な有機層が除去されることにより、吸湿等を抑制し、耐久性を向上させることができる。 Unnecessary portions of the organic functional layer 3 and the water-soluble charge transport layer 4 are removed (patterned), and by exposing a portion of the first electrode 2, electrical connection can be facilitated. In addition, by removing unnecessary organic layers, moisture absorption and the like can be suppressed, and durability can be improved.

このような構造を有する電子デバイスの用途としては、例えば、有機発光ダイオード(OLED)や有機太陽電池(OPV)、有機フォトダイオード(OPD)などが挙げられる。それぞれ所望の機能を発現する有機半導体材料や水溶性電荷輸送層を適宜選択して用いることができる。 Applications of electronic devices having such a structure include, for example, organic light-emitting diodes (OLEDs), organic solar cells (OPVs), organic photodiodes (OPDs), and the like. An organic semiconductor material and a water-soluble charge transport layer that exhibit desired functions can be appropriately selected and used.

OLEDのデバイス構成としては、例えば、基板/第一電極/電荷輸送層/発光層/水溶性電荷輸送層/第二電極などの構成が挙げられる。この場合、発光層が本発明における有機機能層に相当する。第一電極/電荷輸送層界面や水溶性電荷輸送層/第二電極界面に、さらに電荷注入層を有してもよい。より具体的には、
基板/第一電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/水溶性電子輸送層/電子注入層/第二電極、
基板/第一電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/水溶性電子輸送層/第二電極、
基板/第一電極/電子注入層/電子輸送層/発光層/水溶性正孔輸送層/正孔注入層/第二電極、
基板/第一電極/電子注入層/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/水溶性正孔輸送層/第二電極、
などの構成が挙げられる。
The device configuration of the OLED includes, for example, a configuration of substrate/first electrode/charge transport layer/light-emitting layer/water-soluble charge transport layer/second electrode. In this case, the light-emitting layer corresponds to the organic functional layer in the invention. A charge injection layer may be further provided at the first electrode/charge transport layer interface or the water-soluble charge transport layer/second electrode interface. More specifically,
substrate/first electrode/hole injection layer/hole transport layer/light emitting layer/water-soluble electron transport layer/electron injection layer/second electrode,
substrate/first electrode/hole injection layer/hole transport layer/light emitting layer/electron transport layer/water-soluble electron transport layer/second electrode,
substrate/first electrode/electron injection layer/electron transport layer/light emitting layer/water-soluble hole transport layer/hole injection layer/second electrode,
substrate/first electrode/electron injection layer/electron transport layer/light-emitting layer/hole transport layer/water-soluble hole transport layer/second electrode,
and other configurations.

OPVまたはOPDのデバイス構成としては、例えば、
基板/第一電極/電荷輸送層/光電変換層/水溶性電荷輸送層/第二電極、
などの構成が挙げられる。ここで、光電変換層が本発明における有機機能層に相当する。
As a device configuration of OPV or OPD, for example,
substrate/first electrode/charge transport layer/photoelectric conversion layer/water-soluble charge transport layer/second electrode,
and other configurations. Here, the photoelectric conversion layer corresponds to the organic functional layer in the invention.

<基板>
基板は、電子デバイスの種類や用途に応じて、電極材料や有機機能層が積層できる材料を選択することができる。例えば、無アルカリガラス、石英ガラス、アルミニウム、鉄、銅、ステンレスなどの合金等の無機材料;ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレンポリメチルメタクリレート、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等の有機材料からなるフィルムや板などが挙げられる。また、電子デバイスがOLEDOPV、OPDなどの光学デバイスであり、基板側から光を透過させて用いる場合は、基板は80%程度の光透過性を有することが好ましい。ここで透過する光の波長は、OLEDの場合はその発光波長領域、OPVの場合は400~1500nmの可視光から近赤外領域、OPDの場合はその受光感度波長領域である。また、複数の素子を多数配列して機能させる場合、基板としては、TFTアレイと組み合わせたもの(TFTアレイ基板)を用いたり、基板上にTFTアレイを形成しておくことが好ましい。
<Substrate>
For the substrate, a material on which an electrode material and an organic functional layer can be laminated can be selected according to the type and application of the electronic device. For example, alkali-free glass, quartz glass, aluminum, iron, copper, inorganic materials such as alloys such as stainless steel; polyester, polycarbonate, polyolefin, polyamide, polyimide, polyphenylene sulfide, polyparaxylene polymethyl methacrylate, epoxy resin, fluorine resin films and plates made of organic materials such as Further, when the electronic device is an optical device such as an OLED OPV or OPD, and the substrate side is used to transmit light, the substrate preferably has a light transmittance of about 80%. Here, the wavelength of the transmitted light is the light emission wavelength range for OLED, the visible light to near-infrared range of 400 to 1500 nm for OPV, and the light sensitivity wavelength range for OPD. When a plurality of elements are arranged and functioned, it is preferable to use a substrate combined with a TFT array (TFT array substrate) or to form a TFT array on the substrate.

<第一電極および第二電極>
第一電極および第二電極は、それぞれ導電性材料から構成される。導電性材料としては、例えば、金、白金、銀、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、インジウム、クロム、ニッケル、コバルト、スカンジウム、バナジウム、イットリウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム、モリブデン、タングステン、チタンなどの金属、これらの合金、金属酸化物や複合金属酸化物(インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)など)、アルカリ金属やアルカリ土類金属(リチウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム)、グラファイト、グラファイト層間化合物、カーボンナノチューブ、グラフェン、ポリアニリンやその誘導体、ポリチオフェンやその誘導体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよく、これらの積層構造を有してもよい。これらの中でも、電極と隣接する層、例えば電荷輸送層と、オーミック接合するものが好ましい。
<First electrode and second electrode>
The first electrode and the second electrode are each composed of a conductive material. Examples of conductive materials include gold, platinum, silver, copper, iron, zinc, tin, aluminum, indium, chromium, nickel, cobalt, scandium, vanadium, yttrium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, molybdenum, Metals such as tungsten and titanium, their alloys, metal oxides and composite metal oxides (indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), aluminum zinc oxide (AZO), gallium zinc oxide (GZO) ), alkali metals and alkaline earth metals (lithium, magnesium, sodium, potassium, calcium, strontium, barium), graphite, graphite intercalation compounds, carbon nanotubes, graphene, polyaniline and its derivatives, polythiophene and its derivatives. be done. Two or more of these may be used, and a laminated structure of these may be used. Among these, those that form an ohmic contact with a layer adjacent to the electrode, such as the charge transport layer, are preferred.

第一電極は、後の保護層、有機機能層および水溶性電荷輸送層を除去する工程において除去されないために、有機溶媒やアルカリ水溶液に対するエッチング耐性の高い金属、金属酸化物、複合金属酸化物などから構成されることが好ましい。 Since the first electrode is not removed in the subsequent step of removing the protective layer, the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer, it is made of metals, metal oxides, composite metal oxides, etc. that have high etching resistance to organic solvents and alkaline aqueous solutions. It is preferably composed of

電子デバイスがOLEDやOPV、OPDなどの光学デバイスである場合、第一電極および第二電極のうち少なくとも一方は、光透過性を有することが好ましい。少なくともいずれか一方が光透過性を有すればよいが、両方が光透過性を有してもよい。ここで光透過性を有するとは、光電変換層に入射光が到達して起電力が発生する程度に光を透過することを意味する。すなわち、光透過率として0%を超える値を有する場合、光透過性を有するという。この光透過性を有する電極は、400nm以上900nm以下の全ての波長領域において60-100%の光透過率を有することが好ましい。光透過性を有する電極を構成する導電性材料としては、例えば、ITO、IZO、GZOなどが挙げられる。光透過性を有する電極の厚さは十分な導電性が得られればよく、材料によって異なるが、20nm~300nmが好ましい。なお、光透過性を有しない電極は、導電性があれば十分であり、厚さも特に限定されない。 When the electronic device is an optical device such as OLED, OPV, or OPD, at least one of the first electrode and the second electrode preferably has optical transparency. At least one of them should be light transmissive, but both may be light transmissive. Here, having light transmittance means transmitting light to such an extent that incident light reaches the photoelectric conversion layer and electromotive force is generated. That is, when the light transmittance exceeds 0%, it is said to have light transmittance. This light-transmitting electrode preferably has a light transmittance of 60% to 100% in the entire wavelength range of 400 nm or more and 900 nm or less. ITO, IZO, GZO, and the like are examples of the conductive material that constitutes the light-transmitting electrode. The thickness of the light-transmitting electrode may be sufficient as long as sufficient conductivity is obtained, and is preferably 20 nm to 300 nm although it varies depending on the material. It is sufficient that the non-light-transmitting electrode has conductivity, and the thickness is not particularly limited.

<有機機能層>
本発明における有機機能層とは、有機材料を含み、電子デバイスの用途に応じた機能を発現する層であり、OLEDの場合は発光層、OPVやOPDの場合は光電変換層を指す。
<Organic functional layer>
The organic functional layer in the present invention is a layer that contains an organic material and exhibits a function according to the application of the electronic device. In the case of OLED, it refers to a light-emitting layer, and in the case of OPV and OPD, it refers to a photoelectric conversion layer.

有機機能層を形成する有機材料は、電子デバイスの機能に応じて、適宜選択することができる。有機機能層上に水溶性電荷輸送層を積層するという観点から、疎水性材料が好ましい。 The organic material forming the organic functional layer can be appropriately selected according to the function of the electronic device. Hydrophobic materials are preferred from the viewpoint of laminating the water-soluble charge transport layer on the organic functional layer.

例えば、OLEDの場合、発光層を構成する有機材料としては、ホストや各色ドーパントなどが挙げられ、より具体的には、下記のものが挙げられる。これらをそれぞれ2種以上用いてもよい。
発光層ホスト:MCP、TCTA、TATP、CBP、カルバゾール系材料など
発光層赤色ドーパント:DCJTB、Rubrene、Ir(btp)2(acac)、PtOEP、Ir(MDQ)2acacなど
発光層緑色ドーパント:C545T、Ir(PPY)3、Ir(PPY)2acac、Ir(3mppy)3など
発光層青色ドーパント:BCzVBi、DPAVBi、FIrPic、4P-NPD、DBZaなど。
For example, in the case of OLEDs, the organic materials forming the light-emitting layer include hosts and dopants of various colors. More specifically, the following are listed. Two or more kinds of each of these may be used.
Emissive layer host: MCP, TCTA, TATP, CBP, carbazole-based materials, etc. Emissive layer red dopant: DCJTB, Rubrene, Ir(btp)2(acac), PtOEP, Ir(MDQ)2acac, etc. Emissive layer green dopant: C545T, Ir (PPY)3, Ir(PPY)2acac, Ir(3mppy)3, etc. Emitting layer blue dopants: BCzVBi, DPAVBi, FIrPic, 4P-NPD, DBZa, etc.

例えば、OPVやOPDの場合、光電変換層を構成する有機材料としては、電子供与性有機半導体や電子受容性有機半導体などが挙げられ、より具体的には、下記のものが挙げられる。これらをそれぞれ2種以上用いてもよい。 For example, in the case of OPVs and OPDs, organic materials constituting the photoelectric conversion layer include electron-donating organic semiconductors and electron-accepting organic semiconductors, and more specifically, the following. Two or more kinds of each of these may be used.

電子供与性有機半導体:p型半導体特性を示すか、正孔輸送性を有する有機化合物であり、例えば、ポリチオフェン系重合体、2,1,3-ベンゾチアジアゾール-チオフェン系共重合体、キノキサリン-チオフェン系共重合体、チエノチオフェン-ベンゾジチオフェン系共重合体、チエノピロールジオン系共重合体、イソインジゴ系共重合体、ジケトピロロピロール系共重合体、ポリ-p-フェニレンビニレン系重合体、ポリ-p-フェニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体、ポリピロール系重合体、ポリアニリン系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリチエニレンビニレン系重合体などの共役系重合体、Hフタロシアニン(HPc)、銅フタロシアニン(CuPc)、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)等のフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、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(TPD)、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(NPD)等のトリアリールアミン誘導体、4,4’-ジ(カルバゾール-9-イル)ビフェニル(CBP)等のカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体(ターチオフェン、クウォーターチオフェン、セキシチオフェン、オクチチオフェンなど)等の低分子有機化合物などが挙げられる。 Electron-donating organic semiconductor: an organic compound that exhibits p-type semiconductor properties or has hole-transporting properties, such as polythiophene-based polymers, 2,1,3-benzothiadiazole-thiophene-based copolymers, and quinoxaline-thiophene system copolymer, thienothiophene-benzodithiophene-based copolymer, thienopyrroledione-based copolymer, isoindigo-based copolymer, diketopyrrolopyrrole-based copolymer, poly-p-phenylene vinylene-based polymer, poly Conjugated polymers such as p-phenylene polymers, polyfluorene polymers, polypyrrole polymers, polyaniline polymers, polyacetylene polymers, polythienylene vinylene polymers, H 2 phthalocyanine (H 2 Pc ), copper phthalocyanine (CuPc), phthalocyanine derivatives such as zinc phthalocyanine (ZnPc), porphyrin derivatives, N,N′-diphenyl-N,N′-di(3-methylphenyl)-4,4′-diphenyl-1, Triarylamine derivatives such as 1′-diamine (TPD), N,N′-dinaphthyl-N,N′-diphenyl-4,4′-diphenyl-1,1′-diamine (NPD), 4,4′- Carbazole derivatives such as di(carbazol-9-yl)biphenyl (CBP), low-molecular-weight organic compounds such as oligothiophene derivatives (terthiophene, quarterthiophene, sexithiophene, octithiophene, etc.), and the like can be mentioned.

電子受容性有機半導体:n型半導体特性を示すか、電子輸送性を有する有機化合物であり、例えば、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド、N,N'-ジオクチル-3,4,9,10-ナフチルテトラカルボキシジイミド、ペリレン誘導体(3,4,9,10-ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド、ペリレンジイミド誘導体、ペリレンジイミド2量体、ペリレンジイミド重合体など)、オキサゾール誘導体(2-(4-ビフェニリル)-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール、2,5-ジ(1-ナフチル)-1,3,4-オキサジアゾール等)、トリアゾール誘導体(3-(4-ビフェニリル)-4-フェニル-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール等)、フェナントロリン誘導体、フラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、ポリ-p-フェニレンビニレン系重合体にシアノ基を導入した誘導体(CN-PPV)などが挙げられる。 Electron-accepting organic semiconductor: an organic compound that exhibits n-type semiconductor characteristics or has electron-transporting properties. 4,9,10-naphthyltetracarboxydiimide, perylene derivatives (3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, perylenediimide derivatives, perylenediimide dimers, perylenediimide polymers, etc.), oxazole derivatives (2 -(4-biphenylyl)-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole, 2,5-di(1-naphthyl)-1,3,4-oxadiazole, etc.) , triazole derivatives (3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-t-butylphenyl)-1,2,4-triazole, etc.), phenanthroline derivatives, fullerene derivatives, carbon nanotubes, poly-p- A derivative obtained by introducing a cyano group into a phenylene vinylene polymer (CN-PPV) and the like can be mentioned.

光電変換層は、電子供与性有機半導体および電子受容性有機半導体を含むことが好ましく、これらの積層構造や混合層であってもよい。中でも、光電変換機能を向上させる観点から、電子供与性有機半導体および電子受容性有機半導体の混合層が好ましい。電子供与性有機半導体と電子受容性有機半導体を、電子供与性有機半導体成分:電子受容性有機半導体成分=1~99:99~1(質量比)の範囲で含むことが好ましく、より好ましくは20~80:80~20の範囲である。 The photoelectric conversion layer preferably contains an electron-donating organic semiconductor and an electron-accepting organic semiconductor, and may be a laminated structure or a mixed layer thereof. Among them, a mixed layer of an electron-donating organic semiconductor and an electron-accepting organic semiconductor is preferable from the viewpoint of improving the photoelectric conversion function. It is preferable to include an electron-donating organic semiconductor and an electron-accepting organic semiconductor in the range of electron-donating organic semiconductor component:electron-accepting organic semiconductor component=1 to 99:99 to 1 (mass ratio), more preferably 20 ~80:80-20.

有機機能層の厚さは、所望の機能や後工程の除去性に応じて適宜選択することができる。有機材料の電荷移動度の観点から、10nm以上500nm以下が好ましい。 The thickness of the organic functional layer can be appropriately selected according to the desired function and removability in subsequent steps. From the viewpoint of the charge mobility of the organic material, the thickness is preferably 10 nm or more and 500 nm or less.

<水溶性電荷輸送層>
水溶性電荷輸送層とは、正孔輸送性または電子輸送性を有する層であって、水で洗浄した際に、除去可能な層を言う。必ずしも、電荷輸送層を形成する材料が、完全に水へ溶解する必要はない。より具体的には、水溶性電荷輸送層は、25℃の水に浸漬したときに、5分間以内に水中に溶解または分散して除去される層を言う。
<Water-soluble charge transport layer>
The water-soluble charge-transporting layer is a layer having hole-transporting properties or electron-transporting properties and is removable when washed with water. The material forming the charge transport layer does not necessarily have to be completely dissolved in water. More specifically, the water-soluble charge transport layer is a layer that dissolves or disperses in water and is removed within 5 minutes when immersed in water at 25°C.

水溶性電荷輸送層を形成する材料としては、例えば、ポリチオフェン系重合体、ポリ-p-フェニレンビニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体、ポリピロール重合体、ポリアニリン重合体、ポリフラン重合体、ポリピリジン重合体、ポリカルバゾール重合体などの導電性高分子などの塩、イオン性の置換フルオレン系ポリマー(「アドバンスド マテリアルズ(Advanced Materials)」、2011年、23巻、4636-4643頁;「オーガニック エレクトロニクス(Organic Electronics)」、2009年、10巻、496-500頁)や、イオン性の置換フルオレン系ポリマーと置換チオフェン系ポリマーの組み合わせ(「ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティー(Journal of American Chemical Society)」、2011年、133巻、8416-8419頁)などのイオン性化合物、ポリエチレンオキサイド(「アドバンスド マテリアルズ(Advanced Materials)」、2007年、19巻、1835-1838頁)などや、アンモニウム塩、アミン塩、ピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、ホスホニウム塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、硫酸塩、硝酸塩、アセトナート塩、オキソ酸塩などのイオン性基を有する化合物や、金属錯体などが挙げられる。 Examples of materials for forming the water-soluble charge transport layer include polythiophene-based polymers, poly-p-phenylene vinylene-based polymers, polyfluorene-based polymers, polypyrrole polymers, polyaniline polymers, polyfuran polymers, and polypyridine polymers. , salts such as conductive polymers such as polycarbazole polymers, ionic substituted fluorene-based polymers ("Advanced Materials", 2011, vol. 23, pp. 4636-4643; "Organic Electronics )”, 2009, vol. 10, pp. 496-500) and a combination of an ionic substituted fluorene-based polymer and a substituted thiophene-based polymer (“Journal of American Chemical Society”, 2011, 133 Vol., pp. 8416-8419), polyethylene oxide ("Advanced Materials", 2007, Vol. 19, pp. 1835-1838), ammonium salts, amine salts, pyridinium salts, imidazo Lithium salts, phosphonium salts, carboxylates, sulfonates, phosphates, sulfate ester salts, phosphate ester salts, sulfates, nitrates, acetonate salts, compounds having ionic groups such as oxoacid salts, and metal complexes etc.

水溶性電荷輸送層の厚さを後述する好ましい範囲にする場合、水溶性電荷輸送層を形成する材料としては、電荷輸送性が高いことから、導電性高分子材料が好ましく、ポリエチレンジオキシチオフェンの塩がより好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンの塩としては、具体的には、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォネート(PSS)との混合物(PEDOT:PSS)が挙げられる。 When the thickness of the water-soluble charge-transporting layer is within the preferred range described later, the material for forming the water-soluble charge-transporting layer is preferably a conductive polymer material because of its high charge-transporting properties, and polyethylenedioxythiophene. Salt is more preferred. Specific examples of salts of polyethylenedioxythiophene include a mixture of polyethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonate (PSS) (PEDOT:PSS).

水溶性電荷輸送層には、さらに界面活性剤などの添加剤を含んでもよい。 The water-soluble charge transport layer may further contain additives such as surfactants.

水溶性電荷輸送層の厚さは、後の有機機能層および水溶性電荷輸送層を除去する工程において、有機機能層を保護する観点から、10nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。一方、水溶性電荷輸送層の厚さは、電荷輸送性の観点から、1,000nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましい。 The thickness of the water-soluble charge transport layer is preferably 10 nm or more, more preferably 50 nm or more, from the viewpoint of protecting the organic functional layer in the later step of removing the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer. On the other hand, the thickness of the water-soluble charge transport layer is preferably 1,000 nm or less, more preferably 200 nm or less, from the viewpoint of charge transport properties.

<その他の電荷輸送層および電荷注入層>
本発明の電子デバイスは、その機能を向上させるために、水溶性電荷輸送層に加えて、有機機能層に隣接する電荷輸送層および/または電荷注入層を有してもよい。
<Other Charge Transport Layers and Charge Injection Layers>
The electronic device of the present invention may have, in addition to the water-soluble charge transport layer, a charge transport layer and/or a charge injection layer adjacent to the organic functional layer to improve its functionality.

例えば、OLEDの場合、電荷輸送層または電荷注入層を構成する有機材料としては、下記のものが挙げられる。これらをそれぞれ2種以上用いてもよい。
正孔注入層(HIL):F4-TCNQ、MeO-TPD、HATCNなど
正孔輸送層(HTL):MeO-TPD、TPD、spiro-TAD、NPD、NPB、TCTA、CBP、TAPC、アミン系材料、カルバゾール系材料など
電子輸送層(ETL):Alq3、TPBI、Bphen、NBphen、BCP、BAlq、TAZ系材料など
電子注入層(EIL):Liqなど。
For example, in the case of OLEDs, organic materials constituting the charge transport layer or the charge injection layer include the following. Two or more kinds of each of these may be used.
Hole injection layer (HIL): F4-TCNQ, MeO-TPD, HATCN, etc. Hole transport layer (HTL): MeO-TPD, TPD, spiro-TAD, NPD, NPB, TCTA, CBP, TAPC, amine-based materials, Carbazole-based materials, etc. Electron transport layer (ETL): Alq3, TPBI, Bphen, NBphen, BCP, BAlq, TAZ-based materials, etc. Electron injection layer (EIL): Liq, etc.;

例えば、OPVやOPDの場合、電荷輸送層を構成する有機材料としては、正孔輸送層の場合は、電子供与性有機半導体を構成する有機材料として例示したものが挙げられ、電子輸送層の場合は、電子受容性有機半導体を構成する有機材料として例示したものが挙げられる。 For example, in the case of OPV or OPD, the organic material constituting the charge transport layer includes those exemplified as the organic materials constituting the electron-donating organic semiconductor in the case of the hole transport layer, and in the case of the electron transport layer include those exemplified as the organic material constituting the electron-accepting organic semiconductor.

また、その他の電荷輸送層を構成する材料として、無機材料を用いてもよい。このような無機材料としては、例えば、TiOなどの酸化チタン(TiO)、ZnOなどの酸化亜鉛(ZnO)、SiOなどの酸化ケイ素(SiO)、SnOなどの酸化錫(SnO)、WOなどの酸化タングステン(WOx)、Taなどの酸化タンタル(TaO)、BaTiOなどのチタン酸バリウム(BaTi)、BaZrOなどのジルコン酸バリウム(BaZr)、ZrOなどの酸化ジルコニウム(ZrO)、HfOなどの酸化ハフニウム(HfO)、Alなどの酸化アルミニウム(AlO)、Yなどの酸化イットリウム(YO)、ZrSiOなどのケイ酸ジルコニウム(ZrSi)などの金属酸化物、Siなどの窒化ケイ素(SiN)などの窒化物、CdSなどの硫化カドミウム(CdS)、ZnSeなどのセレン化亜鉛(ZnSe)、ZnSなどの硫化亜鉛(ZnS)、CdTeなどのテルル化カドミウム(CdTe)などの無機半導体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。また、これらの金属塩や金属アルコキシドなどの前駆体や、加水分解や縮合による中間生成物を含んでもよい。 Inorganic materials may also be used as other materials constituting the charge transport layer. Examples of such inorganic materials include titanium oxide (TiO x ) such as TiO 2 , zinc oxide (ZnO x ) such as ZnO, silicon oxide (SiO x ) such as SiO 2 , tin oxide ( SnO x ), tungsten oxide (WOx) such as WO3 , tantalum oxide (TaOx ) such as Ta2O3 , barium titanate ( BaTixOy ) such as BaTiO3 , barium zirconate ( BaZrx ) such as BaZrO3 Oy), zirconium oxide ( ZrOx ) such as ZrO2, hafnium oxide ( HfOx ) such as HfO2 , aluminum oxide ( AlOx ) such as Al2O3 , yttrium oxide ( YOx ) such as Y2O3 ), metal oxides such as zirconium silicate ( ZrSixOy ) such as ZrSiO4 , nitrides such as silicon nitride ( SiNx ) such as Si3N4 , cadmium sulfide ( CdSx ) such as CdS, ZnSe, etc. zinc selenide (ZnS x ), zinc sulfide (ZnS x ) such as ZnS, and cadmium telluride ( CdTex ) such as CdTe. You may use 2 or more types of these. Precursors such as these metal salts and metal alkoxides, and intermediate products by hydrolysis and condensation may also be included.

<電子デバイスの製造方法>
図2に、本発明の電子デバイス製造方法の一態様の概略断面図を示す。
<Method for manufacturing electronic device>
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of one mode of the electronic device manufacturing method of the present invention.

まず、基板1上に第一電極2としてITOからなる透明電極を形成する(図2(a))。第一電極の形成方法としては、スパッタリング法などが挙げられる。このとき、シャドーマスクを用いて第一電極をパターニングしてもよいし、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングしてもよい。 First, a transparent electrode made of ITO is formed as the first electrode 2 on the substrate 1 (FIG. 2(a)). Sputtering method etc. are mentioned as a formation method of a 1st electrode. At this time, the first electrode may be patterned using a shadow mask, or may be patterned using a photolithography method.

次に、第一電極2をパターニングした基板1上に、有機機能層3を形成する(図2(b))。有機機能層の形成方法としては、例えば、スピンコート塗布、ブレードコート塗布、スリットダイコート塗布、スクリーン印刷塗布、バーコーター塗布、鋳型塗布、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法、スプレー法、真空蒸着法などが挙げられる。これらの中から、有機材料の種類や、厚さ調整や配向制御など、得ようとする膜特性に応じて選択することができる。本発明においては、後工程で有機機能層をパターニングするため、パターン形成が不得意なスピンコート塗布、ブレードコート塗布、スリットダイコート塗布との相性が良い。塗布法を用いて有機機能層を形成する場合、有機材料を溶媒に溶解した塗布液塗布した後、乾燥することが好ましい。 Next, the organic functional layer 3 is formed on the substrate 1 patterned with the first electrode 2 (FIG. 2(b)). Methods for forming the organic functional layer include, for example, spin coating, blade coating, slit die coating, screen printing coating, bar coating, mold coating, print transfer method, immersion pulling method, inkjet method, spray method, and vacuum deposition. law, etc. It can be selected from among these according to the type of organic material, thickness adjustment, orientation control, and other film properties to be obtained. In the present invention, since the organic functional layer is patterned in a post-process, it is compatible with spin coating, blade coating, and slit die coating, which are not good at pattern formation. When the organic functional layer is formed using a coating method, it is preferable to apply a coating liquid in which an organic material is dissolved in a solvent, and then dry the coating.

次に、有機機能層3上に水溶性電荷輸送層4を形成する(図2(c))。水溶性電荷輸送層の形成方法としては、有機機能層の形成方法として例示した方法が挙げられる。本発明においては、後工程で水溶性電荷輸送層をパターニングするため、特にパターン製膜が不得意なスピンコート塗布、ブレードコート塗布、スリットダイコート塗布との相性が良い。塗布法を用いて水溶性電荷輸送層を形成する場合は、水溶性電荷輸送層材料を溶媒に溶解した塗布液を塗布した後、乾燥することが好ましい。塗布液には、界面活性剤を添加してもよく、疎水性の有機機能体層との親和性を高めることができる。塗布液の溶媒としては、有機機能層へのダメージをより抑制するため、水やアルコールなどの極性溶媒が好ましい。 Next, a water-soluble charge transport layer 4 is formed on the organic functional layer 3 (FIG. 2(c)). Examples of the method for forming the water-soluble charge transport layer include the methods exemplified as the method for forming the organic functional layer. In the present invention, since the water-soluble charge transport layer is patterned in a post-process, it is particularly compatible with spin coating, blade coating, and slit die coating, which are not good at pattern film formation. When the water-soluble charge transport layer is formed using a coating method, it is preferable to apply a coating solution in which a water-soluble charge transport layer material is dissolved in a solvent, and then dry the coating. A surfactant may be added to the coating liquid to increase affinity with the hydrophobic organic functional layer. As the solvent for the coating liquid, a polar solvent such as water or alcohol is preferable in order to further suppress damage to the organic functional layer.

次に、水溶性電荷輸送層4上にパターニングされた保護層10を形成する(図2(d))。パターニングされた保護層の形成方法としては、例えば、保護層を全面に形成した後に、フォトリソグラフィー法によりパターニングする方法や、直接パターン製膜可能な製膜法(例えば、シャドーマスクを用いたスプレー塗布法、インジェット法、印刷転写法など)などが挙げられる。従来、無機半導体製造工程で多用されている観点から、保護層を全面に形成した後に、フォトリソグラフィー法によりパターニングする方法が好ましい。 Next, a patterned protective layer 10 is formed on the water-soluble charge transport layer 4 (FIG. 2(d)). As a method for forming a patterned protective layer, for example, after forming the protective layer on the entire surface, patterning by photolithography, or a film forming method that allows direct pattern film formation (e.g., spray coating using a shadow mask). method, inkjet method, printing transfer method, etc.). From the viewpoint of being frequently used in the manufacturing process of inorganic semiconductors, a method of patterning by photolithography after forming a protective layer on the entire surface is preferable.

保護層を全面に形成する方法としては、例えば、スピンコート塗布、ブレードコート塗布、スリットダイコート塗布などが挙げられる。次いで、シャドーマスクを介して露光し、現像液を用いて現像することにより、パターニングされた保護層を形成する。現像工程において、現像液としてアルカリ水溶液などを用いる場合、保護層とともに水溶性電荷輸送層がパターニングされてもよい。 Methods for forming the protective layer over the entire surface include, for example, spin coating, blade coating, slit die coating, and the like. Then, a patterned protective layer is formed by exposure through a shadow mask and development using a developer. In the developing step, when an alkaline aqueous solution or the like is used as a developer, the water-soluble charge transport layer may be patterned together with the protective layer.

保護層の材料としては、後のパターニングされた保護層を除去する工程における溶解性の観点から、有機材料が好ましい。フォトリソグラフィー法を用いる場合、保護層はフォトレジスト材料が好ましく、機能部位を露光しない観点から、ポジ型フォトレジスト材料がより好ましい。ポジ型フォトレジスト材料としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂を含む材料などの市販のフォトレジスト材料を用いることができる。このようなフォトレジスト材料としては、例えば、ローム・アンド・ハース電子材料(株)製“MICROPOSIT”(登録商標)SC32A-16 PHOTORESISTなどが挙げられる。 As the material for the protective layer, an organic material is preferable from the viewpoint of solubility in the subsequent step of removing the patterned protective layer. When the photolithography method is used, the protective layer is preferably a photoresist material, and more preferably a positive photoresist material from the viewpoint of not exposing the functional site. As the positive photoresist material, for example, a commercially available photoresist material such as a material containing a novolak-type phenolic resin can be used. Examples of such a photoresist material include "MICROPOSIT" (registered trademark) SC32A-16 PHOTORESIST manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd., and the like.

塗布法を用いて保護層を全面に形成する場合、保護層材料を溶媒に溶解した塗布液を塗布した後、乾燥することが好ましい。保護層塗布液の溶媒としては、水溶性電荷輸送層の溶解を抑制する観点から、有機溶媒が好ましく、有機機能層へのダメージをより抑制する観点から、エステル系有機溶媒が好ましい。エステル系有機溶媒としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、γ-ブチロラクトン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、1-メトキシ-2-プロピルアセテート、3-メトキシプロピオン酸メチル、ジメチルカーボネートなどが挙げられる。 When the protective layer is formed on the entire surface by using a coating method, it is preferable to apply a coating liquid in which the protective layer material is dissolved in a solvent, and then dry the coating. As the solvent for the protective layer coating solution, an organic solvent is preferable from the viewpoint of suppressing dissolution of the water-soluble charge transport layer, and an ester-based organic solvent is preferable from the viewpoint of further suppressing damage to the organic functional layer. Examples of ester organic solvents include ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, γ-butyrolactone, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, methyl 3-methoxypropionate and dimethyl carbonate.

保護層の膜厚は、後のエッチング工程における有機機能層および水溶性電荷輸送層への保護機能を向上させる観点から10nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましい。一方、保護層の膜厚は、後のパターニングされた保護層を除去する工程における除去性の観点から、10,000nm以下が好ましく、1,000nm以下がより好ましい。 The thickness of the protective layer is preferably 10 nm or more, more preferably 100 nm or more, from the viewpoint of improving the protective function for the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer in the subsequent etching step. On the other hand, the film thickness of the protective layer is preferably 10,000 nm or less, more preferably 1,000 nm or less, from the viewpoint of removability in the subsequent step of removing the patterned protective layer.

次に、パターニングされた保護層をマスクとしてエッチングを行うことにより、保護層で覆われていない位置で有機機能層および水溶性電荷輸送層を除去する(図2(e))。エッチング処理方法としては、例えば、溶媒によるウェットエッチング、酸素プラズマなどを用いたドライエッチングなどが挙げられる。ウェットエッチングに用いられる溶媒としては、保護層を溶解せず、有機機能層および水溶性電荷輸送層を溶解することできるものが好ましく、保護層や有機機能層、水溶性電荷発生層の材料に応じて選択することができる。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、n-ブチルベンゼン、sec-ブチルベンゼン、tert-ブチルベンゼン、スチレン、メシチレン、1,2,4-トリメチルベンゼン、p-シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ジペンチルベンゼン、ドデシルベンゼン、エチニルベンゼン、テトラリン、アニソール、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、ペンチルフェニルエーテル、1,2-ジメトキシベンゼン、1,3-ジメトキシベンゼン、1,2,4-トリメトキシベンゼン、2-メトキシトルエン、2,5-ジメチルアニソール、o-クロロフェノール、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、1-クロロナフタレン、1-ブロモナフタレン、1-メチルナフタレン、o-ジヨードベンゼン、アセトフェノン、2,3-ベンゾフラン、2,3-ジヒドロベンゾフラン、1,4-ベンゾジオキサン、酢酸フェニル、安息香酸メチル、クレゾール、アニリン、ニトロベンゼンなどの芳香族炭化水素類、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、1,3-ジクロロプロパン、1,1,1,2―テトラクロロエタン、1,1,1,3-テトラクロロプロパン、1,2,2,3-テトラクロロプロパン、1,1,2,3-テトラクロロプロパン、ペンタクロロプロパン、ヘキサクロロプロパン、ヘプタクロロプロパン、1-ブロモプロパン、1,2-ジブロモプロパン、2,2-ジブロモプロパン、1,3-ジブロモプロパン、1,2,3-トリブロモプロパン、1,4-ジブロモブタン、1,5-ジブロモペンタン、1,6-ジブロモヘキサン、1,7-ジブロモヘプタン、1,8-ジブロモオクタン、1-ヨードプロパン、1,3-ジヨードプロパン、1,4-ジヨードブタン、1,5-ジヨードペンタン、1,6-ジヨードヘキサン、1,7-ジヨードヘプタン、1,8-ジヨードオクタンなどのハロゲン炭化水素類などの有機溶媒が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。 Next, etching is performed using the patterned protective layer as a mask to remove the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer at positions not covered with the protective layer (FIG. 2(e)). The etching treatment method includes, for example, wet etching using a solvent, dry etching using oxygen plasma, and the like. The solvent used for wet etching is preferably a solvent that does not dissolve the protective layer but dissolves the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer. can be selected. For example, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, styrene, mesitylene, 1,2,4-trimethylbenzene, p-cymene, cyclohexylbenzene, diethylbenzene, pentyl Benzene, dipentylbenzene, dodecylbenzene, ethynylbenzene, tetralin, anisole, phenetole, butylphenyl ether, pentylphenyl ether, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,2,4-trimethoxybenzene, 2 -Methoxytoluene, 2,5-dimethylanisole, o-chlorophenol, chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, 1-chloronaphthalene, 1-bromonaphthalene, 1-methylnaphthalene, o-diiodobenzene, acetophenone, 2,3 -benzofuran, 2,3-dihydrobenzofuran, 1,4-benzodioxane, phenyl acetate, methyl benzoate, cresol, aniline, aromatic hydrocarbons such as nitrobenzene, dichloromethane, 1,2-dichloroethylene, trichlorethylene, tetrachlorethylene, chloroform , carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethane, 1,3-dichloropropane, 1,1,1,2-tetrachloroethane, 1,1,1,3-tetrachloropropane, 1,2,2,3-tetrachloropropane, 1 , 1,2,3-tetrachloropropane, pentachloropropane, hexachloropropane, heptachloropropane, 1-bromopropane, 1,2-dibromopropane, 2,2-dibromopropane, 1,3-dibromopropane, 1,2,3 -tribromopropane, 1,4-dibromobutane, 1,5-dibromopentane, 1,6-dibromohexane, 1,7-dibromoheptane, 1,8-dibromooctane, 1-iodopropane, 1,3-dibromo Organic solvents such as halogenated hydrocarbons such as iodopropane, 1,4-diiodobutane, 1,5-diiodopentane, 1,6-diiodohexane, 1,7-diiodoheptane and 1,8-diiodooctane is mentioned. You may use 2 or more types of these.

次に、保護層を除去する(図2(f))。保護層の除去方法としては、例えば、溶媒による除去や、ドライエッチングなどが挙げられる。溶媒による除去に用いられる溶媒としては、水溶性電荷輸送層を溶解させないという観点から、有機溶媒が好ましく、有機機能層へのダメージをより抑制する観点から、エステル系有機溶媒がより好ましい。エステル系有機溶媒としては、保護層塗布液のエステル系有機溶媒として例示したものや、3-メトキシプロピオン酸メチルなどが挙げられる。保護層除去に溶媒を用いた場合は、適宜、加熱や真空処理により溶媒を除去することが好ましい。 Next, the protective layer is removed (FIG. 2(f)). Examples of methods for removing the protective layer include removal with a solvent and dry etching. As the solvent used for removal with a solvent, an organic solvent is preferable from the viewpoint of not dissolving the water-soluble charge transport layer, and an ester-based organic solvent is more preferable from the viewpoint of further suppressing damage to the organic functional layer. Examples of the ester-based organic solvent include those exemplified as the ester-based organic solvent for the protective layer coating solution, methyl 3-methoxypropionate, and the like. When a solvent is used for removing the protective layer, it is preferable to remove the solvent by heating or vacuum treatment as appropriate.

次に、第二電極5を形成する。(図2(g))。第二電極の形成方法としては、例えば、真空蒸着法などが挙げられる。 Next, the second electrode 5 is formed. (Fig. 2(g)). Examples of the method for forming the second electrode include a vacuum vapor deposition method.

第二電極形成後、ガスバリア性を付与するために、ガスバリアフィルムなどの封止基材を貼り合わせてもよい。 After forming the second electrode, a sealing base material such as a gas barrier film may be attached in order to impart gas barrier properties.

本発明における電子デバイス製造方法は、パターン化が必要なOLED、OPV、OPDなどに有用であるが、中でも、高性能なOPVは塗布型光電変換層上に塗布型の水溶性電荷輸送層を形成されることが多く、OPV、OPDなどの光電変換デバイスに特に有用である。 The electronic device manufacturing method of the present invention is useful for OLEDs, OPVs, OPDs, etc. that require patterning. Among them, high-performance OPVs form a coating type water-soluble charge transport layer on a coating type photoelectric conversion layer. It is particularly useful for photoelectric conversion devices such as OPV and OPD.

以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。また実施例等で用いた化合物のうち、略語を使用しているものについて、以下に示す。
Isc:短絡電流密度
Voc:開放電圧
FF:フィルファクター
η:光電変換効率
ITO:インジウム錫酸化物
60PCBM:[6,6]-フェニル C61 ブチリックアシッドメチルエステル。
EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. In addition, the present invention is not limited to the following examples. Among the compounds used in Examples and the like, those using abbreviations are shown below.
Isc: short-circuit current density Voc: open-circuit voltage FF: fill factor η: photoelectric conversion efficiency ITO: indium tin oxide 60 PCBM: [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester.

(合成例1)
化合物A-1を式1に示す方法で合成した。なお、合成例1記載の化合物(1-i)は「ジャーナルオブザアメリカンケミカルソサエティ(Journal of the American Chemical Society)」、2009年、131巻、7792-7799頁に記載されている方法を参考に、化合物(1-p)は「アンゲバンテケミ インターナショナルエディション(Angewandte Chem Internatioal Edition)」、2011年、50巻、9697-9702頁に記載されている方法を参考にして合成した。
(Synthesis example 1)
Compound A-1 was synthesized by the method shown in Formula 1. The compound (1-i) described in Synthesis Example 1 is prepared by referring to the method described in "Journal of the American Chemical Society", 2009, Vol. 131, pp. 7792-7799. Compound (1-p) was synthesized with reference to the method described in "Angewandte Chem International Edition", 2011, vol. 50, pp. 9697-9702.

Figure 2022134244000002
Figure 2022134244000002

メチル-2-チオフェンカルボキシレート(東京化成工業(株)製)38g(0.27mol)およびクロロメチルメチルエーテル(東京化成工業(株)製)108g(1.34mol)を0℃で撹拌しているところに、四塩化スズ(和光純薬工業(株)製)125g(0.48mol)を1時間かけて加え、その後室温で8時間撹拌した。撹拌終了後、水100mlを0℃でゆっくり加え、クロロホルムで3回抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで溶媒を乾燥後、溶媒を減圧除去した。得られた茶褐色固体をメタノールから再結晶することにより化合物(1-b)を薄黄色固体(24.8g、収率39%)として得た。化合物(1-b)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):7.71(s,1H),4.79(s,1H),4.59(s,1H),3.88(s,3H)ppm。
38 g (0.27 mol) of methyl-2-thiophenecarboxylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 108 g (1.34 mol) of chloromethyl methyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are stirred at 0°C. 125 g (0.48 mol) of tin tetrachloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added over 1 hour, followed by stirring at room temperature for 8 hours. After stirring was completed, 100 ml of water was slowly added at 0° C., and extracted with chloroform three times. The organic layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure. The resulting brown solid was recrystallized from methanol to obtain compound (1-b) as a pale yellow solid (24.8 g, yield 39%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-b) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.71 (s, 1H), 4.79 (s, 1H), 4.59 (s, 1H), 3.88 (s, 3H) ppm.

上記化合物(1-b)24.8g(0.10mmol)をメタノール(佐々木化学工業(株)製)1.2Lに溶解させ、60℃で撹拌しているところに硫化ナトリウム(アルドリッチ社製)8.9g(0.11mol)のメタノール溶液100mlを1時間かけて滴下し、さらに60℃で4時間撹拌した。反応終了後、溶媒を減圧除去し、クロロホルム200mlと水200mlを加え、不溶物をろ別した。有機層を水で2回、飽和食塩水で1回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧除去した。粗精製物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液、クロロホルム)で精製することにより化合物(1-c)を白色固体(9.8g、収率48%)として得た。化合物(1-c)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):7.48(s,1H),4.19(t,J=3.0Hz,2H),4.05(t,J=3.0Hz,2H),3.87(s,3H)ppm。
24.8 g (0.10 mmol) of the above compound (1-b) was dissolved in 1.2 L of methanol (manufactured by Sasaki Chemical Industry Co., Ltd.), and sodium sulfide (manufactured by Aldrich) 8 was added thereto while stirring at 60°C. A solution of 0.9 g (0.11 mol) in 100 ml of methanol was added dropwise over 1 hour, and the mixture was further stirred at 60° C. for 4 hours. After completion of the reaction, the solvent was removed under reduced pressure, 200 ml of chloroform and 200 ml of water were added, and insoluble matter was filtered off. The organic layer was washed twice with water and once with saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure. The crude product was purified by silica gel column chromatography (eluent, chloroform) to obtain compound (1-c) as a white solid (9.8 g, yield 48%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-c) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.48 (s, 1 H), 4.19 (t, J=3.0 Hz, 2 H), 4.05 (t, J=3.0 Hz, 2 H), 3.87 (s, 3H) ppm.

上記化合物(1-c)9.8g(49mmol)に水100mlついで3M水酸化ナトリウム水溶液30mlを加え、80℃で4時間加熱撹拌した。反応終了後、濃塩酸15mlを0℃で加え、析出した固体をろ取し、水で数回洗浄した。得られた固体を乾燥し、化合物(1-d)を白色固体(8.9g、収率98%)として得た。
H-NMR(270MHz,DMSO-d):7.46(s,1H),4.18(t,J=3.2Hz,2H),4.01(t,J=3.2Hz,2H)ppm。
To 9.8 g (49 mmol) of the above compound (1-c), 100 ml of water and then 30 ml of a 3M sodium hydroxide aqueous solution were added, and the mixture was heated with stirring at 80° C. for 4 hours. After completion of the reaction, 15 ml of concentrated hydrochloric acid was added at 0° C., and the precipitated solid was collected by filtration and washed several times with water. The resulting solid was dried to give compound (1-d) as a white solid (8.9 g, yield 98%).
1 H-NMR (270 MHz, DMSO-d 6 ): 7.46 (s, 1 H), 4.18 (t, J = 3.2 Hz, 2 H), 4.01 (t, J = 3.2 Hz, 2 H ) ppm.

上記化合物(1-d)1.46g(7.8mmol)を脱水テトラヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)60mlに溶解し、-78℃で撹拌しているところに、ノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M、和光純薬工業(株)製)10.7ml(17.2mmol)を滴下し、-78℃で1時間撹拌した。次いでN-フルオロベンゼンスルホンイミド(東京化成工業(株)製)4.91g(15.6mmol)の乾燥テトラヒドロフラン溶液20mlを-78℃で10分間かけて滴下し、室温で12時間撹拌した。反応終了後、水50mlをゆっくり加えた。3M塩酸を加えて水層を酸性にした後、クロロホルムで3回抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液、酢酸エチル)で副生成物を除去した後に酢酸エチルから再結晶することにより化合物(1-e)を薄黄色粉末(980mg、収率61%)として得た。化合物(1-e)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,DMSO-d):13.31(brs,1H),4.20(t,J=3.0Hz,2H),4.03(t,J=3.0Hz,2H)ppm。
1.46 g (7.8 mmol) of the above compound (1-d) was dissolved in 60 ml of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and stirred at -78°C. 10.7 ml (17.2 mmol) of 1.6 M, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added dropwise, and the mixture was stirred at -78°C for 1 hour. Then, 20 ml of a dry tetrahydrofuran solution containing 4.91 g (15.6 mmol) of N-fluorobenzenesulfonimide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise at -78°C over 10 minutes, followed by stirring at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, 50 ml of water was slowly added. After adding 3M hydrochloric acid to acidify the aqueous layer, it was extracted three times with chloroform. After the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. After removing by-products by silica gel column chromatography (eluent, ethyl acetate), the compound (1-e) was obtained as pale yellow powder (980 mg, yield 61%) by recrystallization from ethyl acetate. The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-e) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, DMSO-d 6 ): 13.31 (brs, 1H), 4.20 (t, J = 3.0 Hz, 2H), 4.03 (t, J = 3.0 Hz, 2H ) ppm.

上記化合物(1-e)800mg(3.9mmol)の脱水ジクロロメタン(和光純薬工業(株)製)溶液10mlに、オキサリルクロリド(東京化成工業(株)製)1ml、次いでジメチルホルムアミド(和光純薬工業(株)製)1滴を加え、室温で3時間撹拌した。溶媒と過剰の塩化オキサリルを減圧除去することで、化合物(1-f)を黄色オイルとして得た。化合物(1-f)はそのまま次の反応に用いた。 800 mg (3.9 mmol) of the above compound (1-e) in 10 ml of dehydrated dichloromethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) solution, 1 ml of oxalyl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and then dimethylformamide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Kogyo Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Solvent and excess oxalyl chloride were removed under reduced pressure to obtain compound (1-f) as a yellow oil. The compound (1-f) was directly used in the next reaction.

上記化合物(1-f、粗精製物)のジクロロメタン溶液10mlを1-オクタノール(和光純薬工業(株)製)1.3g(10mmol)およびトリエチルアミン(和光純薬工業(株)製)800mg(8mmol)のジクロロメタン溶液15mlに室温で加え、6時間室温で撹拌した。反応溶液を1M塩酸で2回、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液、クロロホルム)で精製することにより化合物(1-g)を薄黄色固体(1.12g、収率90%)として得た。化合物(1-g)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):4.27(t,J=6.7Hz,2H),4.16(t,J=3.0Hz,2H),4.01(t,J=3.0Hz,2H),1.72(m,2H),1.5-1.3(m,12H),0.88(t,J=7.0Hz,3H)ppm。
10 ml of a dichloromethane solution of the above compound (1-f, crude product) was mixed with 1.3 g (10 mmol) of 1-octanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 800 mg (8 mmol) of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). ) in dichloromethane at room temperature and stirred at room temperature for 6 hours. The reaction solution was washed twice with 1M hydrochloric acid, once with water and once with saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and evaporated under reduced pressure to remove the solvent. Purification by silica gel column chromatography (eluent, chloroform) gave compound (1-g) as a pale yellow solid (1.12 g, yield 90%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-g) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 4.27 (t, J=6.7 Hz, 2H), 4.16 (t, J=3.0 Hz, 2H), 4.01 (t, J=3 .0 Hz, 2H), 1.72 (m, 2H), 1.5-1.3 (m, 12H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 3H) ppm.

上記化合物(1-g)1.1g(3.5mmol)の酢酸エチル溶液40mlに、メタクロロ安息香酸(ナカライテスク(株)製)630mg(3.6mmol)の酢酸エチル溶液10mlを0℃で滴下し、室温で5時間撹拌した。溶媒を減圧除去した後に無水酢酸30mlを加え、3時間加熱還流した。溶媒を再び減圧除去した後にシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液、ジクロロメタン:ヘキサン=1:1)で精製することにより化合物(1-h)を薄黄色オイル(1.03g、収率94%)として得た。化合物(1-h)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):7.65(d,J=2.7Hz,1H),7.28(dd,J=2.7Hz and 5.4Hz,1H),4.31(t,J=6.8Hz,2H),1.75(m,2H),1.42-1.29(m,12H),0.89(t,J=6.8Hz,3H)ppm。
10 ml of an ethyl acetate solution of 630 mg (3.6 mmol) of metachlorobenzoic acid (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.) was added dropwise at 0° C. to 40 ml of an ethyl acetate solution of 1.1 g (3.5 mmol) of the above compound (1-g). , and stirred at room temperature for 5 hours. After removing the solvent under reduced pressure, 30 ml of acetic anhydride was added and the mixture was heated under reflux for 3 hours. After removing the solvent again under reduced pressure, purification by silica gel column chromatography (eluent, dichloromethane:hexane=1:1) gave compound (1-h) as pale yellow oil (1.03 g, yield 94%). rice field. The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-h) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.65 (d, J=2.7 Hz, 1 H), 7.28 (dd, J=2.7 Hz and 5.4 Hz, 1 H), 4.31 (t , J=6.8 Hz, 2H), 1.75 (m, 2H), 1.42-1.29 (m, 12H), 0.89 (t, J=6.8 Hz, 3H) ppm.

上記化合物(1-h)1.0g(3.2mmol)のジメチルホルムアミド溶液20mlに、N-ブロモスクシンイミド(和光純薬工業(株)製)1.25g(7.0mmol)を室温で加え、3時間室温で撹拌した。反応終了後、5%チオ硫酸ナトリウム水溶液10mlを加え、5分間撹拌した。酢酸エチル80mlを加え、有機層を水で5回、飽和食塩水で1回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液、クロロホルム:ヘキサン=1:3)で精製することにより化合物(1-i)を薄黄色固体(1.2g、収率79%)として得た。化合物(1-i)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):4.32(t,J=6.5Hz,2H),1.75(m,2H),1.42-1.29(m,12H),0.89(t,J=6.8Hz,3H)ppm。
1.25 g (7.0 mmol) of N-bromosuccinimide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 20 ml of a dimethylformamide solution of 1.0 g (3.2 mmol) of the above compound (1-h) at room temperature. Stir at room temperature for hours. After completion of the reaction, 10 ml of 5% sodium thiosulfate aqueous solution was added and stirred for 5 minutes. After adding 80 ml of ethyl acetate, the organic layer was washed with water five times and saturated brine once, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure. Purification by silica gel column chromatography (eluent, chloroform:hexane=1:3) gave compound (1-i) as a pale yellow solid (1.2 g, yield 79%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-i) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 4.32 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 1.75 (m, 2H), 1.42-1.29 (m, 12H), 0. 89 (t, J = 6.8 Hz, 3H) ppm.

ジエチルアミン(和光純薬工業(株)製)110g(1.5mol)のジクロロメタン溶液300mlに、3-チオフェンカルボニルクロリド(和光純薬工業(株)製)100g(0.68mol)を0℃で1時間かけて加え、室温で3時間撹拌した。撹拌終了後、水200mlを加え、有機層を水で3回、飽和食塩水で1回洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。残渣を減圧蒸留することにより、化合物(1-k)を淡橙色液体(102g、収率82%)として得た。化合物(1-k)のH-NMRの測定結果を以下に示す。 100 g (0.68 mol) of 3-thiophenecarbonyl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 300 ml of a dichloromethane solution of 110 g (1.5 mol) of diethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) at 0° C. for 1 hour. It was added over time and stirred at room temperature for 3 hours. After stirring was completed, 200 ml of water was added, and the organic layer was washed with water three times and saturated brine once. After drying over anhydrous magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was distilled under reduced pressure to obtain compound (1-k) as a pale orange liquid (102 g, yield 82%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-k) are shown below.

H-NMR(270MHz,CDCl):7.47(dd,J=3.2Hz and 1.0Hz,1H),7.32(dd,J=5.0Hz and 3.2Hz,1H),7.19(dd,J=5.0Hz and 1.0Hz,1H),3.43(brs,4H),1.20(t,J=6.5Hz,6H)ppm。 1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.47 (dd, J=3.2 Hz and 1.0 Hz, 1 H), 7.32 (dd, J=5.0 Hz and 3.2 Hz, 1 H), 7 .19 (dd, J=5.0 Hz and 1.0 Hz, 1 H), 3.43 (brs, 4 H), 1.20 (t, J=6.5 Hz, 6 H) ppm.

上記化合物(1-k)73.3g(0.40mol)の脱水テトラヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)溶液400mlに、ノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M、和光純薬工業(株)製)250ml(0.40mol)を0℃で30分間かけて滴下した。滴下終了後、室温で4時間撹拌した。撹拌終了後、水100mlをゆっくり加えしばらく撹拌した後、反応混合物を水800mlに注いだ。析出した固体をろ取し、水、メタノール、ついでヘキサンの順で洗浄することにより化合物(1-l)を黄色固体(23.8g、収率27%)として得た。化合物(1-l)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):7.69(d,J=4.9Hz,2H),7.64(d,J=4.9Hz,2H)ppm。
In 400 ml of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) solution of 73.3 g (0.40 mol) of the above compound (1-k), normal butyllithium hexane solution (1.6 M, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) 250 ml (0.40 mol) was added dropwise at 0° C. over 30 minutes. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. After stirring was completed, 100 ml of water was slowly added, and after stirring for a while, the reaction mixture was poured into 800 ml of water. The precipitated solid was collected by filtration and washed with water, methanol and then hexane in that order to obtain compound (1-l) as a yellow solid (23.8 g, yield 27%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-l) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.69 (d, J=4.9 Hz, 2H), 7.64 (d, J=4.9 Hz, 2H) ppm.

チオフェン42g(0.50mol)の脱水テトラヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)溶液400mlに、ノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M、和光純薬工業(株)製)250ml(0.40mol)を-78℃で30分間かけて滴下した。反応混合物を-78℃で1時間撹拌した後、2-エチルヘキシルブロミド(和光純薬工業(株)製)76.4g(0.40mol)を-78℃で15分間かけて滴下した。反応溶液を室温で30分間撹拌した後、60℃で6時間加熱撹拌した。撹拌終了後、反応溶液を室温まで冷却し、水200mlおよびエーテル200mlを加えた。有機層を水で2回、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。残渣を減圧蒸留することで化合物(1-n)を無色液体(28.3g、36%)として得た。化合物(1-n)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):7.11(d,4.9Hz,1H),6.92(dd,4.9Hz and 3.2Hz,1H),6.76(d,J=3.2Hz,1H),2.76(d,J=6.8Hz,2H),1.62(m,1H),1.4-1.3(m,8H),0.88(m,6H)ppm。
To 400 ml of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) solution of 42 g (0.50 mol) of thiophene, 250 ml (0.40 mol) of normal butyllithium hexane solution (1.6 M, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added. It was added dropwise at -78°C over 30 minutes. After the reaction mixture was stirred at −78° C. for 1 hour, 76.4 g (0.40 mol) of 2-ethylhexyl bromide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise at −78° C. over 15 minutes. After the reaction solution was stirred at room temperature for 30 minutes, it was heated and stirred at 60° C. for 6 hours. After stirring, the reaction solution was cooled to room temperature, and 200 ml of water and 200 ml of ether were added. The organic layer was washed twice with water and saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was distilled under reduced pressure to obtain compound (1-n) as a colorless liquid (28.3 g, 36%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-n) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.11 (d, 4.9 Hz, 1 H), 6.92 (dd, 4.9 Hz and 3.2 Hz, 1 H), 6.76 (d, J=3 .2Hz, 1H), 2.76 (d, J = 6.8Hz, 2H), 1.62 (m, 1H), 1.4-1.3 (m, 8H), 0.88 (m, 6H) ) ppm.

上記化合物(1-n)17.5g(89mmol)の脱水テトラヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)溶液400mlに、ノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M、和光純薬工業(株)製)57ml(89mmol)を0℃で30分間かけて滴下した。反応溶液を50℃で1時間撹拌した後、上記化合物(1-l)4.9g(22mmol)を50℃で加え、そのまま1時間撹拌した。撹拌終了後、反応溶液を0℃に冷却し、塩化すず二水和物(和光純薬工業(株)製)39.2g(175mmol)を10%塩酸80mlに溶かした溶液を加え、室温で1時間撹拌した。撹拌終了後、水200ml、ジエチルエーテル200mlを加え、有機層を水で2回、次いで飽和食塩水で洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液、ヘキサン)で精製することにより化合物(1-o)を黄色オイル(7.7g、収率59%)として得た。化合物(1-o)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):7.63(d,J=5.7Hz,1H),7.45(d,J=5.7Hz,1H),7.29(d,J=3.6Hz,1H),6.88(d,J=3.6Hz,1H),2.86(d,J=7.0Hz,2H),1.70-1.61(m,1H),1.56-1.41(m,8H),0.97-0.89(m,6H)ppm。
In 400 ml of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) solution of 17.5 g (89 mmol) of the above compound (1-n), 57 ml of normal butyllithium hexane solution (1.6 M, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (89 mmol) was added dropwise at 0° C. over 30 minutes. After the reaction solution was stirred at 50° C. for 1 hour, 4.9 g (22 mmol) of the above compound (1-l) was added at 50° C. and stirred for 1 hour. After stirring, the reaction solution was cooled to 0° C., and a solution of 39.2 g (175 mmol) of tin chloride dihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dissolved in 80 ml of 10% hydrochloric acid was added. Stirred for an hour. After stirring, 200 ml of water and 200 ml of diethyl ether were added, and the organic layer was washed twice with water and then with saturated brine. After drying over anhydrous magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. Purification by silica gel column chromatography (eluent, hexane) gave compound (1-o) as a yellow oil (7.7 g, yield 59%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-o) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.63 (d, J=5.7 Hz, 1 H), 7.45 (d, J=5.7 Hz, 1 H), 7.29 (d, J=3 .6Hz, 1H), 6.88 (d, J = 3.6Hz, 1H), 2.86 (d, J = 7.0Hz, 2H), 1.70-1.61 (m, 1H), 1 .56-1.41 (m, 8H), 0.97-0.89 (m, 6H) ppm.

上記化合物(1-o)870mg(1.5mmol)の脱水テトラヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)溶液25mlに、ノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M、和光純薬工業(株)製)2.0ml(3.3mmol)を-78℃でシリンジを用いて加え、-78℃で30分間、室温で30分間撹拌した。反応混合物を-78℃まで冷却した後、トリメチルスズクロリド(和光純薬工業(株)製)800mg(4.0mmol)を-78℃で一度に加え、室温で4時間撹拌した。撹拌終了後、ジエチルエーテル50mlおよび水50mlを加え5分間室温で撹拌した後、有機層を水で2回、次いで飽和食塩水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで溶媒を乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られた橙色オイルをエタノールより再結晶することで、化合物(1-p)を薄黄色固体(710mg、収率52%)として得た。化合物(1-p)のH-NMRの測定結果を以下に示す。
H-NMR(270MHz,CDCl):7.68(s,2H),7.31(d,J=3.2Hz,2H),6.90(d,J=3.2Hz,2H),2.87(d,J=6.2Hz,4H),1.69(m,2H),1.40-1.30(m,16H),1.0-0.9(m,12H),0.39(s,18H)ppm。
In 25 ml of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) solution of 870 mg (1.5 mmol) of the above compound (1-o), normal butyllithium hexane solution (1.6 M, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2 .0 ml (3.3 mmol) was added at −78° C. using a syringe and stirred at −78° C. for 30 minutes and at room temperature for 30 minutes. After cooling the reaction mixture to −78° C., 800 mg (4.0 mmol) of trimethyltin chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added at −78° C. and stirred at room temperature for 4 hours. After stirring was completed, 50 ml of diethyl ether and 50 ml of water were added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes, and the organic layer was washed twice with water and then with saturated brine. After drying the solvent with anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting orange oil was recrystallized from ethanol to obtain compound (1-p) as a pale yellow solid (710 mg, yield 52%). The results of 1 H-NMR measurement of compound (1-p) are shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ): 7.68 (s, 2H), 7.31 (d, J=3.2 Hz, 2H), 6.90 (d, J=3.2 Hz, 2H), 2.87 (d, J=6.2Hz, 4H), 1.69 (m, 2H), 1.40-1.30 (m, 16H), 1.0-0.9 (m, 12H), 0.39 (s, 18H) ppm.

化合物(1-i)71mg(0.15mmol)および化合物(1-p)136mg(0.15mmol)をトルエン(和光純薬工業(株)製)4mlおよびジメチルホルムアミド(和光純薬工業(株)製)1mlに溶解させたところに、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(東京化成工業(株)製)5mgを加え、窒素雰囲気下、100℃で15時間撹拌した。次いで、ブロモベンゼン(東京化成工業(株)製)15mgを加え、100℃にて1時間撹拌した。次いで、トリブチル(2-チエニル)すず(東京化成工業(株)製)40mgを加え、100℃にてさらに1時間撹拌した。撹拌終了後、反応混合物を室温まで冷却し、メタノール100mlに注いだ。析出した固体をろ取し、メタノール、水、アセトンの順に洗浄した。次いでソックスレー抽出器を用いてアセトン、ヘキサンの順で洗浄した。次に、得られた固体をクロロホルムに溶解させ、セライト(ナカライテスク(株)製)、次いでシリカゲルカラム(遊離液、クロロホルム)に通した後、溶媒を減圧留去した。得られた固体を再度クロロホルムに溶解させた後、メタノールに再沈殿し、化合物A-1(85mg)を得た。 71 mg (0.15 mmol) of compound (1-i) and 136 mg (0.15 mmol) of compound (1-p) were mixed with 4 ml of toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and dimethylformamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). ), 5 mg of tetrakistriphenylphosphine palladium (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred at 100° C. for 15 hours under a nitrogen atmosphere. Then, 15 mg of bromobenzene (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred at 100° C. for 1 hour. Then, 40 mg of tributyl(2-thienyl)tin (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred at 100° C. for an additional hour. After stirring, the reaction mixture was cooled to room temperature and poured into 100 ml of methanol. The precipitated solid was collected by filtration and washed with methanol, water and acetone in that order. Then, it was washed with acetone and hexane in that order using a Soxhlet extractor. Next, the resulting solid was dissolved in chloroform, passed through Celite (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) and then through a silica gel column (free liquid, chloroform), and then the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting solid was dissolved again in chloroform and then reprecipitated in methanol to obtain compound A-1 (85 mg).

GPC装置(TOSOH社製、高速GPC装置HLC-8320GPC)を用い、絶対検量線法によって、得られた化合物A-1の平均分子量(数平均分子量、重量平均分子量)を算出したところ、重量平均分子量は25,000、数平均分子量は16,000であり、以下の式で算出される重合度nは37であった。
重合度n=[(重量平均分子量)/(繰り返しユニットの分子量)]。
Using a GPC device (manufactured by TOSOH, high-speed GPC device HLC-8320GPC), the average molecular weight (number average molecular weight, weight average molecular weight) of the obtained compound A-1 was calculated by the absolute calibration curve method. was 25,000, the number average molecular weight was 16,000, and the degree of polymerization n calculated by the following formula was 37.
Degree of polymerization n=[(weight average molecular weight)/(molecular weight of repeating unit)].

各実施例および比較例における評価方法を以下に示す。 Evaluation methods in each example and comparative example are shown below.

(膜厚)
各実施例および比較例において形成した光電変換層および水溶性電荷輸送層について、それぞれ分光膜厚計(大塚電子(株)製 OPTM)を用いて膜厚を測定した。
(film thickness)
The film thickness of the photoelectric conversion layer and the water-soluble charge transport layer formed in each example and comparative example was measured using a spectroscopic film thickness meter (OPTM manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

(光電変換効率)
各実施例および比較例により得られた光起電力素子の陽極と陰極をケースレー社製2400シリーズソースメータに接続して、大気中でITO層側から擬似太陽光(分光計器株式会社製 OTENTO-SUNIII、スペクトル形状:AM1.5、強度:100mW/cm)を照射し、印加電圧を-1Vから+2Vまで変化させたときの電流値を測定した。得られた電流値から、次式により光電変換効率を求めた。光電変換効率および短絡電流密度が高いほど、光電変換層の劣化が抑制されていると言える。
η(%)=Isc(mA/cm)×Voc(V)×FF/照射光強度(mW/cm)×100
FF=JVmax/(Isc(mA/cm)×Voc(V))
JVmax(mW/cm)は、印加電圧が0Vから開放電圧までの間で電流密度と印加電圧の積が最大となる点における電流密度と印加電圧の積の値である。
(Photoelectric conversion efficiency)
The anode and cathode of the photovoltaic element obtained in each example and comparative example were connected to a 2400 series source meter manufactured by Keithley Co., Ltd., and simulated sunlight (OTENTO-SUNIII manufactured by Spectroscopy Instruments Co., Ltd.) was applied from the ITO layer side in the atmosphere. , spectrum shape: AM1.5, intensity: 100 mW/cm 2 ), and the current value was measured when the applied voltage was changed from -1V to +2V. From the obtained current value, the photoelectric conversion efficiency was determined by the following equation. It can be said that deterioration of the photoelectric conversion layer is suppressed as the photoelectric conversion efficiency and the short-circuit current density increase.
η (%)=Isc (mA/cm 2 )×Voc (V)×FF/irradiation light intensity (mW/cm 2 )×100
FF = JVmax/(Isc (mA/ cm2 ) x Voc (V))
JVmax (mW/cm 2 ) is the value of the product of the current density and the applied voltage at the point where the product of the current density and the applied voltage is maximum between the applied voltage of 0 V and the open circuit voltage.

(光電変換層の拡大観察)
実施例1および実施例3により形成した光電変換層および正孔輸送層の積層膜の一部に水を滴下し、正孔輸送層を除去し、露出した光電変換層を、光学顕微鏡を用いて拡大観察した。光電変換層に黒点が認められないほど、光電変換層の劣化が抑制されていると言える。
(Enlarged observation of photoelectric conversion layer)
Water was added dropwise to a portion of the laminated film of the photoelectric conversion layer and the hole transport layer formed in Examples 1 and 3, the hole transport layer was removed, and the exposed photoelectric conversion layer was examined using an optical microscope. Observed magnified. It can be said that deterioration of the photoelectric conversion layer is suppressed to the extent that no black spots are observed in the photoelectric conversion layer.

(実施例1)
合成例1により得られた化合物(A-1)2.7mg、[6,6]-フェニル C61 ブチリックアシッドメチルエステル(PCBM)(フロンティアカーボン社製)3.3mg、3,4,5-トリメトキシトルエン(東京化成工業(株)製)20mgおよびo-ジクロロベンゼン0.38mLをサンプル瓶に入れ、サンプル瓶を、超音波洗浄機((株)井内盛栄堂製US-2(商品名)、出力120W)中で30分間超音波照射することにより、有機機能層である光電変換層形成用の塗布液Aを得た。
(Example 1)
2.7 mg of the compound (A-1) obtained in Synthesis Example 1, [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) (manufactured by Frontier Carbon) 3.3 mg, 3,4,5-tri 20 mg of methoxytoluene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 0.38 mL of o-dichlorobenzene are placed in a sample bottle, and the sample bottle is subjected to an ultrasonic cleaning machine (US-2 (trade name) manufactured by Iuchi Seieido Co., Ltd.). By applying ultrasonic waves for 30 minutes at an output of 120 W), a coating liquid A for forming a photoelectric conversion layer, which is an organic functional layer, was obtained.

エタノール(和光純薬工業(株)製)0.5mLを、酢酸亜鉛2水和物(和光純薬工業(株) 製)10mgの入ったサンプル瓶の中に加え、熱溶解し、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(和光純薬工業(株) 製)を1体積%の割合で加えて電子輸送層形成用の前駆体塗布液Bを得た。 0.5 mL of ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added to a sample bottle containing 10 mg of zinc acetate dihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), heated and dissolved, and 3-amino Propyltriethoxysilane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added at a rate of 1% by volume to obtain a precursor coating liquid B for forming an electron transport layer.

PEDOT:PSS溶液(CLEVIOS P VP AI4083)4.0mL、水3.5mL、イソプロピルアルコール2.5mLおよび界面活性剤(花王ケミカル製エマルゲン103)0.1mgをサンプル瓶に入れて撹拌することにより、水溶性電荷輸送層である正孔輸送層形成用の塗布液Cを得た。 PEDOT:PSS solution (CLEVIOS PVP AI4083) 4.0 mL, water 3.5 mL, isopropyl alcohol 2.5 mL and surfactant (Kao Chemical Emulgen 103) 0.1 mg were placed in a sample bottle and stirred to dissolve water. A coating solution C for forming a hole transport layer, which is a positive charge transport layer, was obtained.

スパッタリング法により陰極となるITO透明導電層を125nm堆積させたガラス基板を38mm×46mmに切断した後、ITOをフォトリソグラフィー法により38mm×13mmの長方形状にパターニングした。日立分光光度計U-3010を用いて、得られた基板の光透過率を測定した結果、400nm~900nmの全ての波長領域において85%以上であった。この基板を、アルカリ洗浄液(フルウチ化学(株)製、“セミコクリーン”(登録商標)EL56)を用いて10分間超音波洗浄した後、超純水で洗浄した。 A glass substrate on which an ITO transparent conductive layer serving as a cathode was deposited by sputtering to a thickness of 125 nm was cut into a size of 38 mm×46 mm, and the ITO was patterned into a rectangular shape of 38 mm×13 mm by photolithography. As a result of measuring the light transmittance of the obtained substrate using a Hitachi spectrophotometer U-3010, it was 85% or more in the entire wavelength range from 400 nm to 900 nm. This substrate was ultrasonically cleaned for 10 minutes using an alkaline cleaning solution (“Semico Clean” (registered trademark) EL56, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.), and then cleaned with ultrapure water.

この基板を30分間UV/オゾン処理した後に、上記の塗布液BをITO層上に滴下し、スピンコート法により3000rpmで塗布し、ホットプレート上、100℃で30分間熱処理することにより、膜厚約30nmの電子輸送層を形成した。 After the substrate was treated with UV/ozone for 30 minutes, the above coating solution B was dropped onto the ITO layer, applied by spin coating at 3000 rpm, and heat-treated on a hot plate at 100° C. for 30 minutes to obtain a film thickness. An electron transport layer of about 30 nm was formed.

次いで、上記の塗布液Aを電子輸送層上に滴下し、スピンコート法により塗布し、100℃で2分間加熱真空乾燥することにより、膜厚250nmの光電変換層(有機機能層)を基板全面に形成した。 Next, the above coating solution A is dropped onto the electron transport layer, applied by spin coating, and vacuum-dried by heating at 100° C. for 2 minutes to form a photoelectric conversion layer (organic functional layer) having a thickness of 250 nm on the entire surface of the substrate. formed to

さらに、塗布液Cを光電変換層上に滴下し、スピンコート法により2000rpmで塗布し、ホットプレート上、80℃で1分間熱処理することにより、膜厚30nmの水溶性電荷輸送層(正孔輸送層)を基板全面に形成した。 Furthermore, the coating liquid C was dropped onto the photoelectric conversion layer, applied at 2000 rpm by a spin coating method, and heat-treated on a hot plate at 80° C. for 1 minute to form a water-soluble charge transport layer (hole transport layer) having a thickness of 30 nm. layer) was formed over the entire surface of the substrate.

次いで、ポジ型フォトレジスト材料(ローム・アンド・ハース電子材料(株)製“MICROPOSIT”SC32A-16 PHOTORESIST)をスピンコート法により1500rpmで塗布し、ホットプレート上、80℃で1分間熱処理することにより、膜厚500nmの保護層を基板全面に形成した。その後、基板中心20mm×20mmの範囲をシャドーマスクで覆い、UV露光を行った。次いで、濃度2重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いてアルカリ現像処理を行い、露光部分の保護層と水溶性電荷輸送層(正孔輸送層)を除去して、保護層および水溶性電荷輸送層のパターニングを行った。その後、o-キシレンを用いて光電変換層(有機機能層)をエッチング除去し、次いで、1-メトキシ-2-プロピルアセテートを用いて保護層を溶解除去し、100℃2分間加熱真空乾燥することにより、光電変換層(有機機能層)および水溶性電荷輸送層(正孔輸送層)がパターニングされた基板-1を得た。 Next, a positive photoresist material (“MICROPOSIT” SC32A-16 PHOTORESIST manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) is applied by spin coating at 1500 rpm, and heat-treated on a hot plate at 80° C. for 1 minute. , a protective layer having a thickness of 500 nm was formed over the entire surface of the substrate. After that, a 20 mm×20 mm area at the center of the substrate was covered with a shadow mask, and UV exposure was performed. Next, an alkaline development treatment is performed using an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution having a concentration of 2% by weight to remove the protective layer and the water-soluble charge transport layer (hole transport layer) of the exposed portion, leaving the protective layer and the water-soluble charges. Patterning of the transport layer was performed. Thereafter, the photoelectric conversion layer (organic functional layer) is removed by etching using o-xylene, and then the protective layer is removed by dissolving using 1-methoxy-2-propyl acetate, followed by heating and vacuum drying at 100° C. for 2 minutes. Thus, a substrate-1 having a patterned photoelectric conversion layer (organic functional layer) and a water-soluble charge transport layer (hole transport layer) was obtained.

得られた基板-1について、前述の方法により光電変換層を拡大観察した光学顕微鏡観察結果を図3に示す。水滴下部において、水溶性電荷輸送層が除去されていることが確認され、有機機能層の一部に黒点が見られた。 FIG. 3 shows the results of optical microscopic observation of the photoelectric conversion layer of the substrate-1 thus obtained, which was magnified and observed by the method described above. It was confirmed that the water-soluble charge transport layer had been removed in the water drop portion, and black spots were observed in part of the organic functional layer.

一方、前記方法により得られた基板-1と蒸着用マスクを真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が1×10-3Pa以下になるまで再び排気し、抵抗加熱法によって、電極となる銀層を膜厚200nmに蒸着した。 On the other hand, the substrate-1 obtained by the above method and the vapor deposition mask are placed in a vacuum vapor deposition apparatus, and the inside of the apparatus is evacuated again until the degree of vacuum in the apparatus reaches 1×10 −3 Pa or less. A silver layer to be an electrode was vapor-deposited to a film thickness of 200 nm.

その後、基板を窒素雰囲気下グローブボックスに移した。光硬化性樹脂(ナガセケムテックス社製XNR5570)を20mm×20mmの大きさのガラス(ガスバリア基材)に塗布し、基板の中心に貼り付けた。次いで、紫外光(波長365nm、強度100mWcm-2)を1分間照射した後、ホットプレート上、100℃で30分間熱処理することにより光硬化性樹脂を硬化させ、封止した。以上のようにして、ストライプ状のITO層と銀層が交差する部分の面積が5mm×5mmである光起電力素子を作製した。 After that, the substrate was transferred to a glove box under a nitrogen atmosphere. A photocurable resin (XNR5570 manufactured by Nagase ChemteX Corp.) was applied to a glass (gas barrier substrate) having a size of 20 mm×20 mm and attached to the center of the substrate. Next, after irradiation with ultraviolet light (wavelength 365 nm, intensity 100 mWcm −2 ) for 1 minute, heat treatment was performed on a hot plate at 100° C. for 30 minutes to cure the photocurable resin, followed by sealing. As described above, a photovoltaic element having a crossing area of the striped ITO layer and the silver layer of 5 mm×5 mm was produced.

前記方法により評価した光電変換効率(η)は3.6%、短絡電流密度は14.9mAcm-2であり、光電変換層の劣化は認められなかった。 The photoelectric conversion efficiency (η) evaluated by the above method was 3.6%, the short-circuit current density was 14.9 mAcm −2 , and no deterioration of the photoelectric conversion layer was observed.

(実施例2)
PEDOT:PSS溶液(CLEVIOS P VP AI4083)9.0mL、イソプロピルアルコール1.0mL、界面活性剤(花王ケミカル製エマルゲン103)0.1mgをサンプル瓶に入れて撹拌することにより、水溶性電荷輸送層である正孔輸送層形成用の塗布液Dを得た。
(Example 2)
9.0 mL of PEDOT:PSS solution (CLEVIOS PVP AI4083), 1.0 mL of isopropyl alcohol, and 0.1 mg of a surfactant (EMULGEN 103 manufactured by Kao Chemical) were placed in a sample bottle and stirred to obtain a water-soluble charge transport layer. A coating liquid D for forming a certain hole transport layer was obtained.

塗布液Cに替えて塗布液Dを用い、膜厚60nmの水溶性電荷輸送層(正孔輸送層)を基板全面に形成した他は実施例1と全く同様にして光起電力素子を作製した。前述の方法により評価した光電変換効率(η)は8.0%、短絡電流密度は20.6mAcm-2であり、光電変換層の劣化は認められなかった。 A photovoltaic device was produced in exactly the same manner as in Example 1 except that coating solution D was used instead of coating solution C and a water-soluble charge transport layer (hole transport layer) having a thickness of 60 nm was formed over the entire surface of the substrate. . The photoelectric conversion efficiency (η) evaluated by the method described above was 8.0%, the short-circuit current density was 20.6 mAcm −2 , and no deterioration of the photoelectric conversion layer was observed.

(実施例3)
塗布液Cに替えて塗布液Dを用い、スピンコート条件を2000rpmから600rpmに替えることにより、膜厚100nmの水溶性電荷輸送層(正孔輸送層)を基板全面に形成した他は実施例1と全く同様にして光起電力素子を作製した。前述の方法により評価した光電変換効率(η)は7.6%、短絡電流密度は19.7mAcm-2であり、光電変換層の劣化は認められなかった。また、有機機能層(光電変換層)および水溶性電荷輸送層(正孔輸送層)がパターニングされた基板について、前述の方法により光電変換層を拡大観察した光学顕微鏡観察結果を図4に示す。水滴下部において、水溶性電荷輸送層が除去されていることが確認され、有機機能層に黒点は認められなかった。
(Example 3)
Example 1 except that a water-soluble charge transport layer (hole transport layer) having a thickness of 100 nm was formed on the entire surface of the substrate by using the coating solution D instead of the coating solution C and changing the spin coating conditions from 2000 rpm to 600 rpm. A photovoltaic element was produced in exactly the same manner as above. The photoelectric conversion efficiency (η) evaluated by the method described above was 7.6%, the short-circuit current density was 19.7 mAcm −2 , and no deterioration of the photoelectric conversion layer was observed. FIG. 4 shows the result of optical microscopic observation of a substrate on which an organic functional layer (photoelectric conversion layer) and a water-soluble charge transport layer (hole transport layer) are patterned. It was confirmed that the water-soluble charge transport layer had been removed in the water-dropped portion, and no black spots were observed in the organic functional layer.

(比較例1)
保護層形成、露光、現像、溶媒エッチングに替えて、ウエスを用いた拭き取りにより有機機能層(光電変換層)および水溶性電荷輸送層(正孔輸送層)のパターニングを行ったほかは実施例3と全く同様にして光起電力素子を作製した。前述の方法により評価した光電変換効率(η)は8.0%、短絡電流密度は19.7mAcm-2であった。光電変換層の劣化は認められなかったが、手作業によるパターニングは製造効率が不十分であった。
(Comparative example 1)
Example 3 except that patterning of the organic functional layer (photoelectric conversion layer) and water-soluble charge transport layer (hole transport layer) was performed by wiping with a waste cloth instead of forming the protective layer, exposing, developing, and solvent etching. A photovoltaic element was produced in exactly the same manner as above. The photoelectric conversion efficiency (η) evaluated by the method described above was 8.0%, and the short-circuit current density was 19.7 mAcm −2 . No deterioration of the photoelectric conversion layer was observed, but manual patterning was insufficient in manufacturing efficiency.

(比較例2)
水溶性電荷輸送層を形成しなかった他は実施例1と全く同様にして光起電力素子を作製したが、有機機能層の劣化により、光電変換機能を示さなかった。
(Comparative example 2)
A photovoltaic element was produced in exactly the same manner as in Example 1 except that the water-soluble charge transport layer was not formed, but it did not exhibit a photoelectric conversion function due to deterioration of the organic functional layer.

(比較例3)
水溶性電荷輸送層形成までを実施例1と全く同様に行い、保護層形成前に水溶性遮蔽層としてポリビニルアルコール水溶液を塗布した後、保護層形成、露光、現像、溶媒エッチング、保護層除去を行った。その後、得られた基板を水に晒して水溶性遮蔽層を除去した結果、水溶性電荷輸送層も除去された。
(Comparative Example 3)
The steps up to the formation of the water-soluble charge transport layer were carried out in exactly the same manner as in Example 1. After coating an aqueous solution of polyvinyl alcohol as a water-soluble shielding layer before forming the protective layer, formation of the protective layer, exposure, development, solvent etching, and removal of the protective layer were carried out. gone. The resulting substrate was then exposed to water to remove the water-soluble shielding layer, resulting in the removal of the water-soluble charge transport layer as well.

実施例と比較例の結果を表1にまとめた。 Table 1 summarizes the results of Examples and Comparative Examples.

Figure 2022134244000003
Figure 2022134244000003

1 基板
2 第一電極
3 有機機能層
4 水溶性電荷輸送層
5 第二電極
6 機能部位
10 保護層
Reference Signs List 1 substrate 2 first electrode 3 organic functional layer 4 water-soluble charge transport layer 5 second electrode 6 functional site 10 protective layer

Claims (6)

基板上に、少なくとも、第一電極、有機機能層、水溶性電荷輸送層、第二電極がこの順に積層された機能部位を有する電子デバイスの製造方法であって、少なくとも、
基板上に第一電極を形成する工程、
前記第一電極を形成した基板上に有機機能層を形成する工程、
前記有機機能層上に水溶性電荷輸送層を形成する工程、
前記水溶性電荷輸送層上にパターニングされた保護層を形成する工程、
前記パターニングされた保護層をマスクとしてエッチングを行うことにより、前記保護層で覆われていない位置で有機機能層および水溶性電荷輸送層を除去する工程、
前記パターニングされた保護層を除去する工程、および、
前記水溶性電荷輸送層上に第二電極を形成する工程を含む、電子デバイスの製造方法。
A method for producing an electronic device having a functional portion in which at least a first electrode, an organic functional layer, a water-soluble charge transport layer, and a second electrode are laminated in this order on a substrate, the method comprising:
forming a first electrode on the substrate;
forming an organic functional layer on the substrate on which the first electrode is formed;
forming a water-soluble charge transport layer on the organic functional layer;
forming a patterned protective layer on the water-soluble charge transport layer;
removing the organic functional layer and the water-soluble charge transport layer at positions not covered by the protective layer by etching using the patterned protective layer as a mask;
removing the patterned protective layer; and
A method of manufacturing an electronic device, comprising forming a second electrode on the water-soluble charge transport layer.
前記パターニングされた保護層をフォトリソグラフィー法により形成する請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。 2. The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the patterned protective layer is formed by photolithography. 前記水溶性電荷輸送層の膜厚が50nm以上である請求項1または2に記載の電子デバイスの製造方法。 3. The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the film thickness of the water-soluble charge transport layer is 50 nm or more. 前記水溶性電荷輸送層が導電性高分子材料を含む請求項1~3のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。 4. The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the water-soluble charge transport layer contains a conductive polymer material. 前記水溶性電荷輸送層がポリエチレンジオキシチオフェンの塩を含む請求項1~4のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。 5. The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the water-soluble charge transport layer contains a polyethylenedioxythiophene salt. 前記電子デバイスが光電変換デバイスである請求項1~5のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。 6. The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is a photoelectric conversion device.
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