JP3533437B2 - 液晶性導電性および光導電性材料ならびにその素子 - Google Patents

液晶性導電性および光導電性材料ならびにその素子

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JP3533437B2
JP3533437B2 JP27157599A JP27157599A JP3533437B2 JP 3533437 B2 JP3533437 B2 JP 3533437B2 JP 27157599 A JP27157599 A JP 27157599A JP 27157599 A JP27157599 A JP 27157599A JP 3533437 B2 JP3533437 B2 JP 3533437B2
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浩達 物部
洋 清水
卓司 杉野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶性導電性およ
び光導電性材料ならびにその素子に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】フタロシ
アニン骨格を有するディスコチック液晶は、カラムナー
相に特徴づけられる電気伝導性の高い異方性によって、
導電体としてはもとより、外部環境の変化(ガス、温度
など)が鋭敏に電気伝導度に反映することが期待されて
きた。しかしながら、未だにその電気伝導挙動について
は多くのことが解明されていなかった。
【0003】本発明は、有用な液晶性導電性および光導
電性材料を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定のフ
タロシアニン液晶性化合物が結晶相で高い導電性および
光導電性を示すことを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0005】本発明は、下記に示すとおりの液晶性導電
性および光導電性材料ならびに導電性および光導電性素
子を提供する。 項1. 一般式(1)
【0006】
【化2】
【0007】〔式中、R1およびR2は、同一または異な
って、水素原子またはアルキルチオ基を示す。但し、R
1およびR2は同時に水素原子になることはない。Mは、
2H、CuまたはVOを示す。〕で表されるアルキルチ
オフタロシアニン化合物からなる液晶性導電性および光
導電性材料。 項2. R1およびR2がアルキルチオ基である項1に記
載の液晶性導電性および光導電性材料。 項3. R1およびR2がオクタデシルチオ基であり、M
が2Hである項1に記載の液晶性導電性および光導電性
材料。 項4. 電子受容体をドープしてなる項1〜3のいずれ
かに記載の液晶性導電性および光導電性材料。 項5. 電極上に、項1〜4のいずれかに記載の液晶性
導電性および光導電性材料からなる膜を形成してなる導
電性および光導電性素子。 項6. 電極がITOである項5に記載の導電性および
光導電性素子。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、一般式(1)で表され
るアルキルチオフタロシアニン化合物からなる液晶性導
電性および光導電性材料である。本発明のアルキルチオ
フタロシアニン化合物は、Mが2H(2個の水素原子)
であるメタルフリー体であってもよいし、MがCuまた
はVOである金属錯体であってもよい。該アルキルチオ
フタロシアニン化合物は、1種のみであってもよく、2
種以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。好ましい
アルキルチオフタロシアニン化合物は、Mが2H(2個
の水素原子)であるメタルフリー体である。
【0009】一般式(1)のアルキルチオフタロシアニ
ン化合物において、アルキルチオ基としては、オクチル
チオ基、デシルチオ基、ドデシルチオ基、テトラデシル
チオ基、ヘキサデシルチオ基、オクタデシルチオ基、ア
イコシルチオ基、ドコシルチオ基、テトラコシルチオ基
等の炭素数8〜24、好ましくは炭素数10〜20、よ
り好ましくは炭素数16〜20のアルキルチオ基が挙げ
られる。
【0010】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物は、対応する置換基(R1、R2)を有するフタロニト
リルと金属または金属塩を加熱反応させるか、対応する
置換基(R1、R2)を有するフタルイミド誘導体と金属
または金属酸化物を尿素中で加熱融解して合成する、W
yler法または尿素法等の常法に従い合成できる。該
合成法には、不活性高沸点溶媒やモリブデン酸アンモニ
ウムなどの触媒を使用してもよい。また、J.Yao ら、Bu
ll.Chem.Soc.Jpn., 68, 1001(1995)の記載に準じて合成
することもできる。
【0011】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物(メタルフリー体)は、例えば、対応する置換基(R
1、R2)を有するフタロニトリルとDBU(1,8−ジ
アザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン)を1−
ペンタノール等の適当な溶媒中で反応させることによ
り、容易に得ることができる。得られる化合物の精製
は、カラムクロマトグラフィー、再結晶等の公知の精製
手段により行うことができる。
【0012】また、本発明のアルキルチオフタロシアニ
ン化合物(Cu(銅)錯体)は、例えば、対応する置換基
(R1、R2)を有するフタロニトリルと、塩化銅(II)等
の可溶性銅化合物およびDBUを1−ペンタノール等の
適当な溶媒中で反応させることにより、容易に得ること
ができる。得られる化合物の精製は、カラムクロマトグ
ラフィー、再結晶等の公知の精製手段により行うことが
できる。
【0013】また、本発明のアルキルチオフタロシアニ
ン化合物(VO(オキソバナジウム)錯体)は、例えば、
対応する置換基(R1、R2)を有するフタロニトリル
と、塩化バナジウム(III)等の可溶性バナジウム化合物
をキノリン等の適当な溶媒中で反応させることにより、
容易に得ることができる。得られる化合物の精製は、カ
ラムクロマトグラフィー、再結晶等の公知の精製手段に
より行うことができる。
【0014】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、結晶相
で高い導電性および光導電性を示す。また、結晶間なら
びに結晶相と液晶相間での相転移において103もの電
気伝導度の変化を示す。また、液晶状態の分子配向制御
の容易さを利用して、均一な分子配向をもつ大面積の単
一分子配向膜を作製することもできる。このような特徴
を示すため、温度センサーやガスなどの雰囲気センサー
として該材料を使用することができる。
【0015】また、各種センサー用材料としてのみなら
ず、電子写真感光体、電界発光素子用電荷輸送材料、液
晶用など各種配向膜などの電子材料、光電子材料として
の用途がある。
【0016】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、ヨウ素
などのハロゲン;ニトロ基、シアノ基、カルボニル基な
どを多く含む芳香族分子(例えば、テトラシアノキノジ
メタン(TCNQ))などの電子受容体をドープ(少量添
加)してもよい。ドーピングは、拡散法、電気化学的方
法、イオン注入法などの公知の方法によって行われる。
電子受容体をドープすることにより、電気伝導度をより
一層向上させることができる。
【0017】本発明の液晶性導電性および光導電性材料
に電子受容体をドープするには、例えば、本発明の液晶
性導電性および光導電性材料をチャンバー内に入れ、ヨ
ウ素蒸気を導入することにより容易にドープを行うこと
ができる。
【0018】なお、本発明の液晶性導電性および光導電
性材料を、ガラスやITO透明導電膜をコートした基板
間に適用して導電性および光導電性素子を形成すること
ができる。
【0019】
【発明の効果】本発明のアルキルチオフタロシアニン化
合物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、結晶
相で高い導電性および光導電性を示す。また、結晶間な
らびに結晶相と液晶相間での相転移において電気伝導度
の著しい変化を示す。従って、各種センサー用材料、電
子材料、光電子材料として有用である。
【0020】
【実施例】本発明を実施例を用いて更に詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0021】実施例1 2,3,9,10,16,17,23,24-オクタキス(n−オクタデシル
チオ)フタロシアニンの合成
【0022】
【化3】
【0023】4,5-ビス(n−オクタデシルチオ)フタロ
ニトリル(1.4g,2mmol)、DBU(0.5ml)およびペンタノ
ール(100ml)の混合物を、窒素雰囲気下で24時間加熱
還流した。反応混合物を室温まで徐冷した後、緑色生成
物を濾取してエタノールで洗浄した。これをジクロロメ
タン:クロロホルム(2:1)混合溶媒から再結晶して
乾燥し、標記目的化合物1.2gを得た(収率86
%)。MW=2790.9176。
【0024】この化合物は、一般式(1)において、R
1およびR2がn−オクタデシルチオ基であり、Mが2H
(2個の水素原子)であるメタルフリー体に相当する。
【0025】実施例2 2,3,9,10,16,17,23,24-オクタキス(n−オクタデシル
チオ)フタロシアニン(C18SPcH2)を等方性液体
に加熱することにより、サンドイッチ対称型ITOセル
内に毛細管現象を利用して注入した後、注意深く冷却し
て試料セルを作製した。Ar雰囲気下で温度制御可能な
加熱板に試料セルを載せ、Xeランプを光源とした単色
光(545nm,0.36mW/cm2)を照射した時の定常光電流およ
び暗電流を、室温から245℃までの温度領域で測定し
>た。結果を図1に示す。
【0026】図1からも明らかなように、ITO/C18
SPcH2/ITOセルでは相転移に伴い、観察される
暗電流値、光電流値が非連続的に大きく変化することが
見出された。特に、室温から最初の相転移において暗・
光電流値は急激に増大し、最初と比べて1000倍以上
の値を示した。ディスコティックヘキサゴナルカラムナ
ー相への相転移では、電流値は1/1000程度に減少
した。その後、温度上昇に伴い、暗電流値は徐々に増大
し続け、液体への相転移により急激に低下した。このこ
とより、ゆっくりと加熱した時に出現する相状態におけ
る分子配向状態が電荷移動に有利なことが示唆された。
また、このセルにおいてはバルク内での内因的機構によ
る光生成電荷が光電流に主として寄与していることが示
唆され、正極側、負極側照射による光電流の整流性は見
られなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】暗電流、光電流の温度変化を示す図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−4011(JP,A) 特開 平9−113861(JP,A) 特開 平11−256058(JP,A) 特開 昭64−62361(JP,A) 特開2000−111860(JP,A) A Series of Novel Liquid Crystallin e Octakis(alkylthi o)−substituted Pht halocyanines,SYNTH ETIC METALS,1999年 6 月,第1527−1528頁 Intermolecular tr ansitions observed by elctric−quadru pole−resonant seco nd−harmonic genera tion,PHYSICAL REVI EW E,1997年11月,第56巻,第6 号,第R6264−R6266 Electric and elec trochemical proper ties of octakis−su bstituted metallop hthalocyanines wit h dopor ,SYNTHETIC METALS,1995年,第2303−2304 頁 Glasses of new 2, 3,9,10,16,17,23,24−octa substituted phthal ocyanines forming thermotropic and l yotrop,LIQUID CRYS TALS,1997年,第643−653頁 Reversible Phase Transition and Thr id Order Nonlinear ity of Phthalcyani ne Dervatives,Proc eedings SPIE(Nonli near Optical Prope rties of Organic M aterials IV),1991年,第 75−83頁 Electrochemical a nd Spectral proper ties of octakis(he xylthio)−substitut ed phthalocyanine s,Polyhedron,1997年,第 1877−1883頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01K 11/00 - 11/30 C09K 3/00 C07D 487/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1) 【化1】 〔式中、R1およびR2は、同一または異なって、水素原
    子またはアルキルチオ基を示す。但し、R1およびR2
    同時に水素原子になることはない。Mは、2H、Cuま
    たはVOを示す。〕で表されるアルキルチオフタロシア
    ニン化合物からなり、相転移温度を測定する温度センサ
  2. 【請求項2】R1およびR2がアルキルチオ基である請求
    項1に記載の温度センサー
  3. 【請求項3】R1およびR2がオクタデシルチオ基であ
    り、Mが2Hである請求項1に記載の温度センサー
  4. 【請求項4】電子受容体をドープしてなる請求項1〜3
    のいずれかに記載の温度センサー
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Electrochemical and Spectral properties of octakis(hexylthio)−substituted phthalocyanines,Polyhedron,1997年,第1877−1883頁
Glasses of new 2,3,9,10,16,17,23,24−octasubstituted phthalocyanines forming thermotropic and lyotrop,LIQUID CRYSTALS,1997年,第643−653頁
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Reversible Phase Transition and Thrid Order Nonlinearity of Phthalcyanine Dervatives,Proceedings SPIE(Nonlinear Optical Properties of Organic Materials IV),1991年,第75−83頁

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