JP5981399B2 - ORGANIC MATERIAL FOR FILM FORMATION, ORGANIC PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, IMAGING ELEMENT, LIGHT RECEIVING LAYER FORMING METHOD, AND ORGANIC PHOTOELECTRIC CONVERSION METHOD - Google Patents

ORGANIC MATERIAL FOR FILM FORMATION, ORGANIC PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, IMAGING ELEMENT, LIGHT RECEIVING LAYER FORMING METHOD, AND ORGANIC PHOTOELECTRIC CONVERSION METHOD Download PDF

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Description

本発明は有機光電変換素子の乾式成膜に用いる成膜用有機材料用及びそれを用いて得られる有機光電変換素子、撮像素子及び有機電界発光素子に関する。本発明はまた、有機光電変換素子を構成する受光層の形成方法及び有機光電変換素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an organic material for film formation used for dry film formation of an organic photoelectric conversion element, and an organic photoelectric conversion element, an imaging element, and an organic electroluminescence element obtained using the same. The present invention also relates to a method for forming a light receiving layer constituting an organic photoelectric conversion element and a method for manufacturing the organic photoelectric conversion element.

軽量、大面積化が可能、高いフレキシブル性、印刷プロセスにより製造が可能などの特徴を有する有機光電変換膜、並びにそれを備えた有機光電変換素子は、デジタルカメラ等に用いるイメージセンサ(撮像素子)や、ディスプレイ、照明等に用いる有機電界発光素子(有機EL)、電子ペーパー等に用いる有機薄膜太陽電池や有機薄膜トランジスタ等、様々な用途への展開が期待されている。   Lightweight, large area, high flexibility, organic photoelectric conversion film with features that can be manufactured by printing process, and organic photoelectric conversion element equipped with it is an image sensor (imaging element) used for digital cameras etc. In addition, it is expected to be used in various applications such as organic electroluminescent elements (organic EL) used for displays and lighting, organic thin film solar cells and organic thin film transistors used for electronic paper, and the like.

撮像素子の分野では、近年、撮像素子の多画素化による画素サイズの小型化に伴い、フォトダイオード部の面積が小さくなっており、開口率や集光効率の低下、及びそれに伴う感度低下が問題となっている。一般に、撮像素子としては、半導体中に光電変換部位を2次元的に配列して画素とし、各画素で光電変換により発生した信号をCCD回路やCMOS回路により電荷転送、読み出しを行う平面型受光素子が広く用いられている。   In recent years, in the field of image sensors, the area of the photodiode section has become smaller as the pixel size has been reduced due to the increase in the number of pixels of the image sensor, resulting in a decrease in aperture ratio and light condensing efficiency and accompanying sensitivity reduction. It has become. In general, as an image sensor, a planar light-receiving element that performs photoelectric transfer and readout of signals generated by photoelectric conversion in each pixel by a CCD circuit or a CMOS circuit as a pixel by two-dimensionally arranging photoelectric conversion sites in a semiconductor Is widely used.

有機撮像素子は、上記した特徴以外にも、従来のSiなどの半導体中にPN接合を用いたフォトダイオード部が形成された光電変換部位に比して、高い開口率が得られることから期待が高まっている。   In addition to the features described above, the organic imaging device is expected because a high aperture ratio can be obtained compared to a conventional photoelectric conversion site in which a photodiode portion using a PN junction is formed in a semiconductor such as Si. It is growing.

有機薄膜太陽電池は、シリコンなどに代表される無機太陽電池に比して製造工程の容易性、低コストで大面積化が可能であるという利点から広く検討されているが、エネルギー変換効率が低く未だ実用レベルに達していない。   Organic thin-film solar cells are widely studied due to the advantages of easy manufacturing process and large area at low cost compared to inorganic solar cells typified by silicon, but low energy conversion efficiency. It has not yet reached a practical level.

有機電界発光(EL)素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、表示素子、発光素子として注目されている。有機EL素子は消費電力を大幅低減、小型化、大面積化が容易であり、次世代の表示素子、発光素子としてその実用化研究が積極的になされている。   Organic electroluminescence (EL) elements are attracting attention as display elements and light-emitting elements because they can emit light with high luminance at a low voltage. Organic EL elements can be greatly reduced in power consumption, easily reduced in size, and increased in area, and research into practical use has been actively conducted as next-generation display elements and light-emitting elements.

本出願人は、受光層又は発光層に有機層を含む有機光電変換素子及びそれを備えた撮像素子、光センサ、太陽電池、及び有機電界発光素子について検討を重ねている。有機光電変換素子において、高いS/N比を実現するには、高光電変換効率、低暗電流の性能を有する必要がある。   The present applicant has repeatedly studied an organic photoelectric conversion element including an organic layer in a light-receiving layer or a light-emitting layer, and an imaging element, an optical sensor, a solar cell, and an organic electroluminescence element including the organic photoelectric conversion element. In order to realize a high S / N ratio in an organic photoelectric conversion element, it is necessary to have high photoelectric conversion efficiency and low dark current performance.

例えば、受光素子における光電変換効率の向上には、受光層における励起子解離効率が良く、電荷輸送性が良好であることが好ましい。また、撮像素子等の光センサとして用いる場合、暗電流を抑制することが必要で、暗時キャリア量を制御できることが好ましい。また、高速信号応答性を満たす必要がある。   For example, in order to improve the photoelectric conversion efficiency in the light receiving element, it is preferable that exciton dissociation efficiency in the light receiving layer is good and charge transportability is good. Moreover, when using as optical sensors, such as an image pick-up element, it is necessary to suppress a dark current and it is preferable that the carrier amount at the time of darkness can be controlled. Moreover, it is necessary to satisfy high-speed signal response.

本出願人は、有機光電変換素子において上記の性能向上を目的として、受光層の一部に、p型有機半導体とフラーレン又はフラーレン誘導体との混合層(2つの材料を共蒸着したバルクへテロ構造層)を用いた有機光電変換素子を出願している(特許文献1)。   For the purpose of improving the performance of the organic photoelectric conversion element, the applicant of the present invention has a mixed layer of a p-type organic semiconductor and fullerene or a fullerene derivative (a bulk heterostructure in which two materials are co-evaporated). An organic photoelectric conversion element using a layer) has been filed (Patent Document 1).

特開2007−123707号公報JP 2007-123707 A

特許文献1によれば、光電変換効率が高く、光電流/暗電流のS/N比の良好な有機光電変換素子を提供することができる。特許文献1に記載されている有機光電変換素子の受光層の成膜には、主に、蒸着法等の乾式成膜が好ましく用いられる。乾式成膜では、蒸着源やスパッタターゲット等、構成物質を含む成膜用材料を用いて成膜を行い、成膜用材料としては純度が高いものを用いることが好ましい。   According to Patent Document 1, an organic photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency and a favorable photocurrent / dark current S / N ratio can be provided. For film formation of the light receiving layer of the organic photoelectric conversion element described in Patent Document 1, mainly dry film formation such as vapor deposition is preferably used. In dry film formation, film formation is performed using a film formation material containing a constituent material such as a vapor deposition source or a sputtering target, and it is preferable to use a material having high purity as the film formation material.

成膜用材料の純度は、一般に高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により評価がなされている。従って、HPLC純度が100%に近い成膜用材料を用いることが一般的であり、有機光電変換素子の受光層の成膜材料としては、HPLC純度95%以上、好ましくは98%以上の乾式成膜用有機材料を用いれば、その成膜材料に起因する膜特性への影響は無視できる程度であると考えられている。   The purity of the film forming material is generally evaluated by high performance liquid chromatography (HPLC). Therefore, it is common to use a film-forming material having an HPLC purity close to 100%. As a film-forming material for the light-receiving layer of the organic photoelectric conversion element, a dry composition having an HPLC purity of 95% or more, preferably 98% or more. If a film organic material is used, it is considered that the influence on the film characteristics caused by the film forming material is negligible.

特許文献1に記載されている有機光電変換素子の受光層(光電変換層、電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層等)の成膜においても、本発明者らはHPLC純度が95%以上の成膜用材料を用いて受光層を成膜している。しかしながら、同じHPLC純度の成膜用有機材料を用いても、画素欠陥がばらつくという現象を本発明者は確認した。この現象は、HPLC純度が100%とされている成膜用有機材料を用いた場合においても同様に確認されている。   In the film formation of the light receiving layer (photoelectric conversion layer, electron blocking layer, hole blocking layer, etc.) of the organic photoelectric conversion element described in Patent Document 1, the present inventors have formed a film having an HPLC purity of 95% or more. The light-receiving layer is formed using the material for use. However, the present inventor has confirmed the phenomenon that pixel defects vary even when organic materials for film formation having the same HPLC purity are used. This phenomenon is confirmed in the same manner even when a film-forming organic material having an HPLC purity of 100% is used.

画素欠陥とは、撮像素子等の光センサに利用される光電変換素子において、白傷や黒傷と呼ばれる数画素に及ぶ感度低下を引き起こす欠陥であり、受光層中への欠陥となり得る物質(異物)の混入が原因と考えられている。画素より大きな異物が混入すると複数画素におよぶ欠陥となるため、補正が不可能になる。とりわけ撮像素子のような1画素の長辺の長さが5μm以下となるような光センサ用途ではその影響が大きい。   A pixel defect is a defect that causes a decrease in sensitivity of several pixels called white scratches or black scratches in a photoelectric conversion element used in an optical sensor such as an image sensor, and is a substance (foreign matter) that can be a defect in the light receiving layer. ) Is thought to be the cause. If a foreign substance larger than the pixel is mixed, it becomes a defect extending to a plurality of pixels, and correction is impossible. In particular, the influence is great in optical sensor applications in which the length of the long side of one pixel is 5 μm or less, such as an image sensor.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光センサに用いられる有機光電変換素子の製造において、画素欠陥の原因となり得る物質の混入の少ない受光層を安定して成膜すること、そしてそれを可能とする成膜用有機材料を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the production of an organic photoelectric conversion element used in an optical sensor, stably forming a light-receiving layer with little mixing of substances that can cause pixel defects, and An object of the present invention is to provide an organic material for film formation that makes it possible.

本発明はまた、光センサに用いられる有機光電変換素子において、画素欠陥の少ない有機光電変換素子を安定して製造することを目的とするものである。   Another object of the present invention is to stably manufacture an organic photoelectric conversion element with few pixel defects in an organic photoelectric conversion element used in an optical sensor.

本発明者は、光電変換効率が高く、光電流/暗電流のS/N比が良好であり、且つ、応答速度の速い有機光電変換素子を安定して製造可能とするために、その製造安定性を低下させる要因について鋭意検討を行い、成膜用有機材料中に残留し、HPLC純度上無視できると考えられていた残留溶媒であることを見出し、受光層等の成膜用有機材料中の残留溶媒を3mol%以下とすることを開示した特願2012−164658(出願時未公開)を出願した。   In order to stably manufacture an organic photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency, good photocurrent / dark current S / N ratio, and high response speed, In the organic material for film formation such as the light-receiving layer, it was found that the residual solvent remained in the organic material for film formation and was considered to be negligible in terms of HPLC purity. Japanese Patent Application No. 2012-164658 (unpublished at the time of filing) which disclosed that the residual solvent was 3 mol% or less was filed.

しかしながら特願2012−164658の成膜用有機材料を用いても、画素欠陥の少ない受光層を安定して成膜するという課題は残った。   However, even when the organic material for film formation of Japanese Patent Application No. 2012-164658 is used, there remains a problem of stably forming a light receiving layer with few pixel defects.

画素欠陥については、特願2011−162003(出願時未公開)において記載しているように、本発明者は、HPLC純度上無視できると考えられていた金属、ハロゲン元素の存在がその要因となること、すなわち、HPLC純度の高い成膜用有機材料において金属含有量は10ppm未満、ハロゲン元素については100ppm未満とすることが好ましいことを見出しているが、更なる検討の結果、本発明者はこれら微量の金属及びハロゲン元素以外にも、画素欠陥に悪影響を及ぼす物質が混入されていることを見出し、本発明を完成した。   Regarding pixel defects, as described in Japanese Patent Application No. 2011-162003 (not disclosed at the time of filing), the present inventors are caused by the presence of metals and halogen elements that were considered to be negligible in terms of HPLC purity. In other words, in the organic material for film formation with high HPLC purity, it has been found that the metal content is preferably less than 10 ppm, and the halogen element is preferably less than 100 ppm. In addition to trace amounts of metals and halogen elements, the inventors have found that substances that adversely affect pixel defects are mixed in, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の成膜用有機材料は、光センサに用いられる有機光電変換素子の受光層の乾式成膜に用いられ、受光層の構成有機物を主成分とする成膜用有機材料であって、高速液体クロマトグラフィ(以下、HPLCとする)により検出できない物質を1.0質量%未満含有してなる。   That is, the organic material for film formation of the present invention is used for dry film formation of a light receiving layer of an organic photoelectric conversion element used in an optical sensor, and is a film forming organic material mainly composed of organic substances constituting the light receiving layer. , Containing less than 1.0% by mass of a substance that cannot be detected by high performance liquid chromatography (hereinafter referred to as HPLC).

また、本発明の受光層形成方法は、光センサに用いられる有機光電変換素子の受光層を乾式成膜法により形成する方法であって、受光層の構成有機物を主成分とし、HPLCにより測定される純度が98%以上、且つ金属含有量が10ppm以下である成膜用有機材料を用意する工程と、
この成膜用有機材料から、HPLC測定により検出できない物質を除去してこの物質の成膜用有機材料中における含量を1.0質量%未満にする精製工程と、
この精製工程後の成膜用有機材料を用いて受光層を乾式成膜法により形成する成膜工程とを有する。かかる方法は、一対の電極と、前記一対の電極に挟持された少なくとも光電変換層を含む受光層又は発光層を有する有機光電変換素子の製造方法において、受光層の成膜に好適に用いることができる。
The light-receiving layer forming method of the present invention is a method of forming a light-receiving layer of an organic photoelectric conversion element used in an optical sensor by a dry film forming method, and is composed of a constituent organic substance of the light-receiving layer as a main component and measured by HPLC. Preparing a film-forming organic material having a purity of 98% or more and a metal content of 10 ppm or less;
A purification step for removing a substance that cannot be detected by HPLC measurement from the organic material for film formation so that the content of the substance in the organic material for film formation is less than 1.0% by mass;
And a film forming step of forming a light receiving layer by a dry film forming method using the organic material for film formation after the purification step. Such a method is preferably used for forming a light receiving layer in a method of manufacturing an organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a light receiving layer or a light emitting layer including at least a photoelectric conversion layer sandwiched between the pair of electrodes. it can.

本明細書において、「構成有機物」とは、成膜用有機材料中に含まれる有機物のうち、不可避不純物及び成膜用有機材料中に意図せずに含まれた物質を除く全ての有機物を意味する。   In the present specification, the “constituent organic substance” means all organic substances excluding inevitable impurities and substances unintentionally contained in the organic material for film formation among the organic substances contained in the organic material for film formation. To do.

本明細書において、「HPLC測定により検出できない物質」とは、HPLC検出で使用する溶媒に完全に(目視で判断)溶解させたあとに、濾過作業を実施した後にフィルタ上に残った物質を意味する。   In this specification, “substances that cannot be detected by HPLC measurement” means substances that remain on the filter after the filtration operation after being completely dissolved (judged by visual inspection) in the solvent used for HPLC detection. To do.

本明細書において、HPLC測定により検出できない物質の含量は、成膜用有機材料を溶媒に完全に(目視で判断)溶解させた溶液を、孔径1μm以下のメンブレンフィルタを用いて吸引濾過し、フィルタ上に残った物質の質量から算出した値とする。   In this specification, the content of a substance that cannot be detected by HPLC measurement is obtained by filtering a solution obtained by completely dissolving (determining visually) an organic material for film formation into a solvent using a membrane filter having a pore size of 1 μm or less. The value calculated from the mass of the substance remaining on the top.

本明細書において、「成膜用有機材料の純度」とは、成膜用有機材料を溶媒で溶解させ、汎用性のあるHPLCで、UV/VIS(190nm〜900nm)検出器を用いて適切な波長で吸光度をモニタし、構成有機物の主成分のピーク面積比を求めたものである。   In this specification, the “purity of the organic material for film formation” means that the organic material for film formation is dissolved in a solvent and is suitable for HPLC using a UV / VIS (190 nm to 900 nm) detector. The absorbance is monitored by wavelength, and the peak area ratio of the main component of the constituent organic matter is obtained.

本発明の成膜用有機材料及び受光層形成方法において、HPLCにより検出できない物質としては、構成有機物及び/又は金属が反応することにより生成された物質、構成有機物の製造工程において生じる中間体、及びこの中間体が反応することにより生成された物質の少なくとも1つが挙げられるIn the organic material for film formation and the light-receiving layer forming method of the present invention, the substances that cannot be detected by HPLC include substances generated by the reaction of constituent organic substances and / or metals, intermediates generated in the manufacturing process of constituent organic substances, and There may be mentioned at least one of substances produced by the reaction of this intermediate.

本発明は、1画素の長い方の辺の長さが5μm以下である光センサの受光層の成膜に好適に用いることができる。   The present invention can be suitably used for forming a light receiving layer of an optical sensor in which the length of the longer side of one pixel is 5 μm or less.

本発明において、HPLCにより検出できない物質の含有量は、0.8質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。   In the present invention, the content of a substance that cannot be detected by HPLC is preferably 0.8% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less.

本発明は、HPLCにより検出できない物質が、構成有機物よりも昇華温度が高いものである場合に好適である。   The present invention is suitable when the substance that cannot be detected by HPLC has a higher sublimation temperature than the constituent organic substances.

本明細書において、「構成有機物よりも昇華温度が高い」とは、真空度1×10-3Pa以下における昇華圧が、構成有機物の昇華圧よりも高いことを意味する。 In the present specification, “the sublimation temperature is higher than that of the constituent organic substance” means that the sublimation pressure at a vacuum degree of 1 × 10 −3 Pa or less is higher than the sublimation pressure of the constituent organic substance.

本発明において、構成有機物に含まれていない各金属量が10ppm未満とすることが好ましい。   In the present invention, the amount of each metal not contained in the constituent organic matter is preferably less than 10 ppm.

本発明において、成膜用有機材料中の残留溶媒量は3mol%以下とすることが好ましい。   In the present invention, the amount of residual solvent in the organic material for film formation is preferably 3 mol% or less.

本発明において好適な構成有機物としては、フラーレン又はフラーレン誘導体が挙げられる。   In the present invention, examples of suitable organic materials include fullerene or fullerene derivatives.

本発明の成膜有機材料に好適な乾式成膜法としては、真空抵抗加熱蒸着法が挙げられる。   As a dry film forming method suitable for the film forming organic material of the present invention, a vacuum resistance heating vapor deposition method may be mentioned.

受光層としては、光電変換層,電子ブロッキング層,正孔ブロッキング層が挙げられ、本発明は、特に光電変換層,電子ブロッキング層の成膜に好適である。   Examples of the light receiving layer include a photoelectric conversion layer, an electron blocking layer, and a hole blocking layer, and the present invention is particularly suitable for forming a photoelectric conversion layer and an electron blocking layer.

本発明の有機光電変換素子は、一対の電極と、この一対の電極に挟持された少なくとも光電変換層を含む受光層を有する有機光電変換素子であって、一対の電極のうち少なくとも一方が透明電極であり、受光層が、上記本発明の成膜用有機材料を用いて乾式成膜されたものを含むことを特徴とするものである。この有機光電変換素子を複数備え、光電変換素子の光電変換層で発生した電荷に応じた信号を読み出す信号読出し回路が形成された回路基板を備えたものは光センサや撮像素子として好適である。   The organic photoelectric conversion element of the present invention is an organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a light receiving layer including at least the photoelectric conversion layer sandwiched between the pair of electrodes, at least one of the pair of electrodes being a transparent electrode The light-receiving layer includes a layer formed by dry film formation using the film-forming organic material of the present invention. A device including a plurality of organic photoelectric conversion elements and a circuit board on which a signal reading circuit that reads a signal corresponding to the electric charge generated in the photoelectric conversion layer of the photoelectric conversion element is formed is suitable as an optical sensor or an imaging element.

本発明の成膜用有機材料は、光センサに用いられる有機光電変換素子の受光層の構成有機物を主成分とする成膜用有機材料において、HPLCによる評価で高純度とされている成膜用有機材料中に残存し、且つ、構成有機物及び/又は金属が反応することにより生成された物質、構成有機物の製造工程において生じる中間体、及びこの中間体が反応することにより生成された物質の含有量を1.0質量%未満としている。かかる成膜用有機材料を用いれば、画素欠陥の原因となり得る物質の混入の少ない受光層を安定して成膜することができ、画素欠陥の少ない有機光電変換素子を安定して製造することができる。   The organic material for film formation according to the present invention is an organic material for film formation mainly composed of organic substances constituting the light receiving layer of an organic photoelectric conversion element used in an optical sensor, and has a high purity as evaluated by HPLC. Inclusion of substances remaining in organic materials and produced by reaction of constituent organic substances and / or metals, intermediates produced in the production process of constituent organic substances, and substances produced by reaction of these intermediates The amount is less than 1.0% by mass. By using such an organic material for film formation, it is possible to stably form a light-receiving layer with less mixing of substances that may cause pixel defects, and to stably manufacture organic photoelectric conversion elements with few pixel defects. it can.

本発明の有機光電変換素子の一実施形態示す概略構成断面模式図Schematic cross-sectional schematic diagram showing an embodiment of the organic photoelectric conversion device of the present invention 受光層の蒸着方法を示す模式斜視図(真空加熱蒸着)Schematic perspective view (vacuum heating vapor deposition) showing vapor deposition method of light receiving layer 本発明の撮像素子の一実施形態示す概略構成断面模式図1 is a schematic cross-sectional schematic diagram illustrating an embodiment of an image sensor according to the present invention.

「成膜用有機材料、受光層形成方法、光電変換素子」
図面を参照して、本発明にかかる一実施形態の光電変換素子について説明する。図1は、本実施形態の光電変換素子の構成を示す概略断面図である。本明細書の図面において、視認しやすくするため、各部の縮尺は適宜変更して示してある。
"Organic materials for film formation, light-receiving layer formation method , photoelectric conversion element"
With reference to drawings, the photoelectric conversion element of one Embodiment concerning this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the photoelectric conversion element of this embodiment. In the drawings of this specification, the scale of each part is appropriately changed and shown for easy visual recognition.

図1に示されるように、有機光電変換素子1(光電変換素子1)は、基板10と、基板10上に形成された下部電極20と、下部電極20上に形成された電子ブロッキング層31と、電子ブロッキング層31上に形成された有機光電変換層(以下、光電変換層とする)32と、光電変換層32上に形成された電極40と、電極40上に形成された封止層50とを備える。電子ブロッキング層31と光電変換層32によって受光層30が形成されている。受光層30は、光電変換層32を少なくとも含む層であればよく、また、電子ブロッキング層31以外の層(例えば正孔ブロッキング層)を含む層であってもよい。   As shown in FIG. 1, the organic photoelectric conversion element 1 (photoelectric conversion element 1) includes a substrate 10, a lower electrode 20 formed on the substrate 10, an electron blocking layer 31 formed on the lower electrode 20, and , An organic photoelectric conversion layer (hereinafter referred to as a photoelectric conversion layer) 32 formed on the electron blocking layer 31, an electrode 40 formed on the photoelectric conversion layer 32, and a sealing layer 50 formed on the electrode 40. With. A light receiving layer 30 is formed by the electron blocking layer 31 and the photoelectric conversion layer 32. The light receiving layer 30 may be a layer including at least the photoelectric conversion layer 32, and may be a layer including a layer other than the electron blocking layer 31 (for example, a hole blocking layer).

受光層30に含まれる電子ブロッキング層31は、下部電極20から光電変換層32に電子が注入されるのを抑制し、光電変換層32で発生した電子が電極20側に流れるのを阻害するための層である。電子ブロッキング層31は、有機材料又は無機材料、あるいはその両方を含んで構成されている。   The electron blocking layer 31 included in the light receiving layer 30 suppresses the injection of electrons from the lower electrode 20 into the photoelectric conversion layer 32 and inhibits the electrons generated in the photoelectric conversion layer 32 from flowing to the electrode 20 side. Layer. The electron blocking layer 31 includes an organic material, an inorganic material, or both.

電極40は、光電変換層32で発生した電荷のうちの電子を捕集する電極である。電極40は、光電変換層32に光を入射させるために、光電変換層32が感度を持つ波長の光に対して十分に透明な導電性材料(例えばITO)を用いる。電極40及び電極20間にバイアス電圧を印加することで、光電変換層32で発生した電荷のうち、正孔を電極20に、電子を電極40に移動させることができる。   The electrode 40 is an electrode that collects electrons out of the charges generated in the photoelectric conversion layer 32. The electrode 40 is made of a conductive material (for example, ITO) that is sufficiently transparent to light having a wavelength with which the photoelectric conversion layer 32 has sensitivity in order to cause light to enter the photoelectric conversion layer 32. By applying a bias voltage between the electrode 40 and the electrode 20, among the charges generated in the photoelectric conversion layer 32, holes can be moved to the electrode 20 and electrons can be moved to the electrode 40.

このように構成された光電変換素子1は、上部電極40を光入射側の電極としており、上部電極40上方から光が入射すると、この光が上部電極40を透過して光電変換層32に入射し、ここで電荷が発生する。発生した電荷のうちの正孔は下部電極20に移動する。下部電極20に移動した正孔を、その量に応じた電圧信号に変換して読み出すことで、光を電圧信号に変換して取り出すことができる。   The photoelectric conversion element 1 configured as described above uses the upper electrode 40 as a light incident side electrode, and when light is incident from above the upper electrode 40, this light is transmitted through the upper electrode 40 and incident on the photoelectric conversion layer 32. Here, charges are generated. Holes in the generated charges move to the lower electrode 20. By converting the holes transferred to the lower electrode 20 into a voltage signal corresponding to the amount of the holes and reading out the light, the light can be converted into a voltage signal and extracted.

また、電極20において電子を捕集し、電極40において正孔を捕集するようにバイアス電圧を印加してもよい。この場合には、電子ブロッキング層31の代わりに正孔ブロッキング層を設ければよい。正孔ブロッキング層は、電極20から光電変換層32に正孔が注入されるのを抑制し、光電変換層32で発生した正孔が電極20側に流れてしまうのを阻害するための有機材料で構成された層とすればよい。いずれの場合も、電極20と電極40で挟まれた部分が受光層30となる。   Further, a bias voltage may be applied so as to collect electrons at the electrode 20 and collect holes at the electrode 40. In this case, a hole blocking layer may be provided instead of the electron blocking layer 31. The hole blocking layer suppresses injection of holes from the electrode 20 into the photoelectric conversion layer 32, and an organic material for inhibiting holes generated in the photoelectric conversion layer 32 from flowing toward the electrode 20 side. It may be a layer composed of In either case, the portion sandwiched between the electrode 20 and the electrode 40 becomes the light receiving layer 30.

上記光電変換素子1において、光電変換層32を含む受光層30は、有機材料を含む層(有機層)であり、成膜用有機材料60を用いた乾式成膜法により成膜されてなる有機層を含む。   In the photoelectric conversion element 1, the light receiving layer 30 including the photoelectric conversion layer 32 is a layer (organic layer) including an organic material, and is an organic film formed by a dry film forming method using the film forming organic material 60. Including layers.

乾式成膜法としては特に制限されず、物理蒸着法、スパッタ法、化学気相堆積法等が挙げられるが、真空抵抗蒸着法を好ましく用いることができる。   The dry film forming method is not particularly limited, and examples thereof include physical vapor deposition, sputtering, and chemical vapor deposition, but vacuum resistance vapor deposition can be preferably used.

図2に真空抵抗加熱蒸着の成膜の様子を示す模式図の一例を示す。図2に示すように、通常、受光層の蒸着は、蒸着室91内に設置された蒸着セル71の開口部の上方に、基板ホルダ90を備え、該ホルダ90に基板Bを設置した状態で行う。加熱機能を有する蒸着セル71内には、成膜用有機材料(蒸着材料)60が設置されており、蒸着室91内部は真空度が高いため、蒸着セル71から蒸発した蒸着材料は、開口部から出射されて直進し、基板B上に成膜される。蒸着セル71の開口部の開口径を調整することにより、蒸発した蒸着材料の最大出射角度θを調整することができる。   FIG. 2 shows an example of a schematic diagram showing a state of film formation by vacuum resistance heating vapor deposition. As shown in FIG. 2, the light-receiving layer is normally vapor-deposited with a substrate holder 90 provided above the opening of the vapor deposition cell 71 installed in the vapor deposition chamber 91, and with the substrate B installed in the holder 90. Do. In the vapor deposition cell 71 having a heating function, a film-forming organic material (vapor deposition material) 60 is installed, and since the inside of the vapor deposition chamber 91 has a high degree of vacuum, the vapor deposition material evaporated from the vapor deposition cell 71 has an opening portion. The film is emitted from the substrate and travels straight and is formed on the substrate B. By adjusting the opening diameter of the opening of the vapor deposition cell 71, the maximum emission angle θ of the evaporated vapor deposition material can be adjusted.

蒸着セル71と基板Bとは、できれば10cm以上離間されていることが好ましい。蒸発した蒸着原料は、基板面に対し0°〜θの入射角でほぼ円錐状に広がって入射されることとなる。   The vapor deposition cell 71 and the substrate B are preferably separated by 10 cm or more if possible. The evaporated deposition material is incident on the substrate surface while spreading in a substantially conical shape at an incident angle of 0 ° to θ.

成膜用有機材料60は、ボート型、バスケット型、ヘアピン型、るつぼ型などの形状の蒸着源にとして設置されており、特に限定されない。   The organic material 60 for film formation is installed as a vapor deposition source having a shape such as a boat type, a basket type, a hairpin type, or a crucible type, and is not particularly limited.

成膜用有機材料60としては、通常HPLC純度95%以上、好ましくは98%以上の高純度成膜用有機材料が使用される。以下、高純度成膜用有機材料とは、HPLC純度が95%以上の成膜用有機材料を意味するものとする。   As the film-forming organic material 60, a high-purity film-forming organic material having an HPLC purity of 95% or higher, preferably 98% or higher is usually used. Hereinafter, the high-purity organic material for film-forming shall mean the organic material for film-forming whose HPLC purity is 95% or more.

本発明者は、高純度成膜用有機材料を用いて受光層を成膜した場合にも、受光層中に混入される画素欠陥の原因となり得る物質の量にばらつきがあることについてその原因究明を行った。その結果、成膜用有機材料には、不可避不純物以外に、構成有機物及び/又は金属が分解や重合等の反応により生成された物質、又は、構成有機物の製造工程において生じる中間体、またこの中間体が分解や重合等の反応することにより生成された物質が混入しており、これらの物質(以下、画素欠陥の原因となる異物と称することがある)の中には、HPLCにより検出できないものが存在し、高純度成膜用有機材料においても、画素欠陥となりうる含有率(本発明者は現時点で1.0質量%以上と考えている)にて含まれることを見出した。   The present inventor has investigated the cause of variation in the amount of substances that can cause pixel defects mixed in the light-receiving layer even when the light-receiving layer is formed using a high-purity organic material for film formation. Went. As a result, the organic material for film formation includes, in addition to inevitable impurities, substances generated by reactions such as decomposition and polymerization of constituent organic substances and / or metals, intermediates produced in the manufacturing process of constituent organic substances, and intermediates thereof. Substances produced by reactions such as decomposition or polymerization of the body are mixed, and some of these substances (hereinafter sometimes referred to as foreign substances causing pixel defects) cannot be detected by HPLC It has been found that even in a high-purity organic material for film formation, the organic material is contained at a content rate that can be a pixel defect (the present inventor believes that it is 1.0% by mass or more).

本発明者は、このような物質は、構成有機物よりも昇華温度が高い物質であっても、構成有機物の昇華時に巻き込まれて昇華してしまい、その結果受光層中に混入したものが画素欠陥の原因となるものと考えている。   The present inventor found that even if such a substance is a substance having a sublimation temperature higher than that of the constituent organic substance, the substance is entrained and sublimated during sublimation of the constituent organic substance. I think that will cause.

例えば、フラーレン又はフラーレン誘導体(以下、フラーレン類と称することがある)を主成分とする成膜用有機材料では、フラーレン類が重合してなるアモルファスカーボンが含有される場合、アモルファスカーボンはHPLC測定に用いる溶媒に溶けにくくHPLCでは検出されないものがあるため、材料中に数パーセント以上含まれているような場合であってもそのまま除去されることなく高純度成膜用有機材料として使用される。更に、アモルファスカーボンはフラーレン類よりも昇華温度が高いが、フラーレン類の昇華時にフラーレン類に巻き込まれて昇華しやすいために、画素欠陥の要因となりやすいと本発明者は考えている。   For example, in a film-forming organic material mainly composed of fullerenes or fullerene derivatives (hereinafter sometimes referred to as fullerenes), when amorphous carbon formed by polymerization of fullerenes is contained, amorphous carbon is used for HPLC measurement. Since some materials are hardly soluble in the solvent to be used and cannot be detected by HPLC, even if the material is contained in several percent or more, it is used as a high-purity organic material for film formation without being removed as it is. Further, although the sublimation temperature of amorphous carbon is higher than that of fullerenes, the present inventor believes that it is likely to cause pixel defects because it is easily caught in fullerenes during sublimation of fullerenes.

このような知見に基づき、高純度成膜用有機材料を更に精製して、画素欠陥の原因となる異物の含量を1.0質量%未満、好ましくは0.8質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下とする工程(精製工程)を実施した後に受光層を成膜することで、画素欠陥の少ない受光層を安定して成膜可能となることを見出した。   Based on such knowledge, the high-purity organic material for film formation is further refined, and the content of foreign matter causing pixel defects is less than 1.0% by mass, preferably 0.8% by mass or less, more preferably 0%. It was found that a light-receiving layer having few pixel defects can be stably formed by forming a light-receiving layer after carrying out a step (purification step) of 0.5 mass% or less.

従って、有機光電変換素子1の受光層30の乾式成膜は、まず、受光層30の構成有機物を主成分とし、HPLCにより測定される純度が98%以上、且つ金属含有量が10ppm以下である高純度成膜用有機材料を用意する工程(A)と、
この高純度成膜用有機材料から、HPLC測定により検出できない画素欠陥の原因となる異物を除去してこの異物の成膜用有機材料中における含量を1.0質量%未満にする精製工程(B)と、
この精製工程(B)後の成膜用有機材料60を用いて受光層30を乾式成膜法により形成する成膜工程(C)とを有する方法により実施する。
Therefore, the dry film formation of the light receiving layer 30 of the organic photoelectric conversion element 1 has a constituent organic substance of the light receiving layer 30 as a main component, a purity measured by HPLC of 98% or more, and a metal content of 10 ppm or less. Preparing a high-purity organic material for film formation (A),
From this high-purity organic material for film formation, a foreign substance that causes pixel defects that cannot be detected by HPLC measurement, and the content of the foreign material in the organic material for film formation is less than 1.0% by mass (B )When,
This is performed by a method including a film forming step (C) in which the light receiving layer 30 is formed by a dry film forming method using the organic material 60 for film formation after the purification step (B).

画素欠陥の要因となる異物の除去方法は特に制限されないが、例えば、高純度成膜用有機材料を、融解時に材料の分解が促進されない溶媒に完全に溶解させ、孔径0.1μm〜1μmのメンブレンフィルタで吸引濾過し、濾液を減圧濃縮により溶媒を除去することにより異物を除去することができる。   The method for removing foreign substances that cause pixel defects is not particularly limited. For example, a high-purity organic material for film formation is completely dissolved in a solvent in which decomposition of the material is not accelerated during melting, and a membrane having a pore size of 0.1 μm to 1 μm Foreign matters can be removed by suction filtration with a filter and removing the solvent by concentrating the filtrate under reduced pressure.

HPLC検出で使用する溶媒は、構成有機物によって適宜変更し、その種類は限定されない。
また、2種類以上の溶媒を混合してもかまわない。例えば、イソオクタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサン、酢酸エチル、トルエン、クロロホルム、THF、ベンゼン、アセトン、ジクロロメタン、ジオキサン、プロパノール、エタノール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、酢酸、メタノール、ジメチルスルホキシド、テトラクロロメタン、ジクロロベンゼン、ジクロロエタン、トリクロロベンゼン、ヘキサフルオロイソプロパノール、DMI、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、水、または以上のなかから2種類以上混合したものが挙げられるが、上記溶媒に限定されない。
The solvent used in the HPLC detection is appropriately changed depending on the constituent organic substances, and the type thereof is not limited.
Two or more kinds of solvents may be mixed. For example, isooctane, n-hexane, n-heptane, diethyl ether, cyclohexane, ethyl acetate, toluene, chloroform, THF, benzene, acetone, dichloromethane, dioxane, propanol, ethanol, dimethylformamide, acetonitrile, acetic acid, methanol, dimethyl sulfoxide, Examples include tetrachloromethane, dichlorobenzene, dichloroethane, trichlorobenzene, hexafluoroisopropanol, DMI, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, water, or a mixture of two or more of these, but limited to the above solvents Not.

また、高純度成膜用有機材料は、HPLCにより検出できずに残留する溶媒を含むことがある。この溶媒は、光電変換効率や、光電流/暗電流のS/N比等の特性及び応答速度に影響を及ぼすことから、上記精製工程において、残留溶媒を3mol%以下とする溶媒除去工程を実施することが好ましい。   In addition, the high-purity organic material for film formation may include a solvent that remains undetectable by HPLC. Since this solvent affects characteristics such as photoelectric conversion efficiency, photocurrent / dark current S / N ratio, and response speed, a solvent removal step of 3 mol% or less of residual solvent is performed in the purification step. It is preferable to do.

残留溶媒がこれらの特性に影響を及ぼすメカニズムについては定かではないが、本発明者は、わずかに含まれる残留溶媒が、熱負荷により分解が促進されるため、または時間が経つにつれて熱負荷の増加によって残留溶媒が有機物と反応することにより、有機物に部分的な分解等の悪影響を及ぼし、その有機物が昇華されて成膜されることから、時間が経つにつれて膜特性の悪化が観察されるものと推察している。高純度成膜用有機材料において、HPLCにより検出できずに残留する溶媒を3mol%以下とすることにより、良好な光電変換効率及びS/N比を維持しつつ応答速度の速い光電変換素子を安定して製造することができる。   The mechanism by which the residual solvent affects these properties is not clear, but the present inventor has shown that the residual solvent, which is slightly contained, increases the thermal load because decomposition is accelerated by the thermal load or over time. When the residual solvent reacts with the organic substance, the organic substance has an adverse effect such as partial decomposition, and the organic substance is sublimated to form a film, so that deterioration of the film characteristics is observed over time. I guess. In high-purity organic materials for film formation, the remaining solvent that cannot be detected by HPLC is 3 mol% or less, so that a photoelectric conversion element with a fast response speed can be stabilized while maintaining good photoelectric conversion efficiency and S / N ratio. Can be manufactured.

残留溶媒の種類についても、影響量に大小はあるもののその種類は限定されない。溶媒としては、例えば、水、アルコール類、エーテル類、ケトン類、スルホキシド類、カーボネート類、アミド類、カルボン酸類、エステル類、二トリル類、ハロゲン類、芳香族類などが挙げられる。更に詳しくは、溶媒が2種類以上含まれる場合は、2種類以上の合計含量が3mol%以下とすることが好ましい。   The type of residual solvent is not limited, although the amount of influence is large or small. Examples of the solvent include water, alcohols, ethers, ketones, sulfoxides, carbonates, amides, carboxylic acids, esters, nitriles, halogens, aromatics and the like. More specifically, when two or more types of solvents are contained, the total content of the two or more types is preferably 3 mol% or less.

残留する可能性のある溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、t-ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、ジグリム、トリグリム、オリゴエチレンオキサイド、オリゴプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、アニソール、ジフェニルエーテル、THF、ジオキサン、1,3-ジオキソラン、アセトン、MEK、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホラン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、酢酸、酢酸エチル、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ベンゼン、o-,m-,p-キシレン、トルエン、o-,m-,p-TMB、クロロベンゼン、o-,m-,p-ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、クロロホルム、塩化メチレンなどがあるが上記溶媒に限定されない。   Specific examples of solvents that may remain include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, t-butyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, dimethyl ether, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane. , Diglyme, triglyme, oligoethylene oxide, oligopropylene oxide, polyethylene oxide, polypropylene oxide, anisole, diphenyl ether, THF, dioxane, 1,3-dioxolane, acetone, MEK, cyclohexanone, cyclopentanone, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, sulfolane , Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N- Methylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, acetic acid, ethyl acetate, acetonitrile, benzonitrile, benzene, o-, m-, p-xylene, toluene, o-, m-, p-TMB, chlorobenzene, o -, m-, p-dichlorobenzene, nitrobenzene, chloroform, methylene chloride and the like, but are not limited to the above solvents.

残留溶媒の除去は、溶媒除去工程の実施方法は特に制限されないが、昇華精製、再結晶精製、カラムクロマトグラフィー精製、リスラリー、真空乾燥法、再沈殿精製、分液、水,溶媒による洗浄、ろ過、ろ別、イオン交換樹脂クロマトグラフィー、活性炭,珪藻土,イオン交換樹脂,樹脂,無機多孔質(ゼオライト)による吸着、風乾、加熱乾燥法、フリーズドライ等が挙げられる。   The removal method of the residual solvent is not particularly limited in the method of performing the solvent removal step, but sublimation purification, recrystallization purification, column chromatography purification, reslurry, vacuum drying method, reprecipitation purification, liquid separation, water, solvent washing, filtration Filtering, ion exchange resin chromatography, activated carbon, diatomaceous earth, ion exchange resin, resin, adsorption with inorganic porous material (zeolite), air drying, heat drying method, freeze drying and the like.

なお、市販の高純度成膜用有機材料としては、金属含有量が10ppm以下のものは多くない。従って、成膜用有機材料が市販されているようなものの場合は、市販の成膜用有機材料を用意し、工程(A)において、金属含有量が10ppm未満となるように金属除去工程を含むことが好ましい。成膜用有機材料60には、Al,Fe,Cu,Zn,Zr,Ca,Mg,Cr,Ni,Mo,Mn,Na,Si,B,K等の金属をとりわけ含まないことが好ましく、また、F,Cl,Br、I等のハロゲン元素も含まないことが好ましい。工程(A)においては、ハロゲン元素の含有量は100ppm未満とする工程を含むことがより好ましい。なお、金属除去工程及びハロゲン元素除去工程については、工程(B)の精製工程にて実施してもよい。   In addition, as a commercially available organic material for high-purity film formation, there are not many materials having a metal content of 10 ppm or less. Therefore, in the case where the organic material for film formation is commercially available, a commercially available organic material for film formation is prepared, and the step (A) includes a metal removal step so that the metal content is less than 10 ppm. It is preferable. It is preferable that the organic material 60 for film formation does not contain any metal such as Al, Fe, Cu, Zn, Zr, Ca, Mg, Cr, Ni, Mo, Mn, Na, Si, B, and K. It is preferable that halogen elements such as F, Cl, Br, and I are not included. In the step (A), it is more preferable to include a step of setting the halogen element content to less than 100 ppm. The metal removal step and the halogen element removal step may be performed in the purification step of step (B).

成膜用有機材料を合成する場合は、通常の合成方法により得られた高純度成膜用有機材料を用いて、金属除去工程や精製工程を実施してもよいし、合成時の精製工程において上記本発明における精製工程を実施してもよい。   When synthesizing a film-forming organic material, a metal removal step or a purification step may be performed using a high-purity film-forming organic material obtained by a normal synthesis method, or in the purification step during synthesis. You may implement the refinement | purification process in the said invention.

成膜用有機材料に上記精製工程(B)やハロゲン元素除去工程、金属除去工程を施した後に、所定の乾式成膜法により成膜用有機材料60を用いて成膜工程(C)を実施して受光層30(電子ブロッキング層31,光電変換層32)を成膜する。   After the refining step (B), halogen element removal step, and metal removal step are performed on the organic material for film formation, the film formation step (C) is performed using the organic material for film formation 60 by a predetermined dry film formation method. Then, the light receiving layer 30 (electron blocking layer 31 and photoelectric conversion layer 32) is formed.

精製工程(B)及び金属除去工程は、成膜用有機材料60の形状が、加圧して特定の形状に形成した成形体や、それを焼成して焼結させた焼結体、あるいは、顆粒状に造粒されたもの、さらには、それを焼成して得られる顆粒状の焼結体等の場合は、溶媒除去工程は成形や造粒、焼結後に実施してもよい。   In the purification step (B) and the metal removal step, the formed organic material 60 is formed into a specific shape by pressurization, a sintered body obtained by firing and sintering, or a granule. In the case of a granulated sintered body obtained by firing it, the solvent removal step may be carried out after molding, granulating and sintering.

成膜用有機材料60を用いた成膜工程(C)において、成膜速度は、生産性の観点から、0.2〜12Å/sであることが好ましい。また、成膜温度は上記成膜速度(蒸着速度)の範囲に入る温度であればよく、350〜750℃の範囲であることが好ましい。   In the film forming step (C) using the organic material 60 for film formation, the film forming speed is preferably 0.2 to 12 Å / s from the viewpoint of productivity. The film formation temperature may be any temperature within the range of the film formation rate (evaporation rate), and is preferably in the range of 350 to 750 ° C.

後記実施例では、光電変換素子の素子特性への影響が大きいことから、成膜用有機材料60を、受光層30を構成する光電変換層32及び電子ブロッキング層31に用いた態様において相対感度及びCMOS欠陥画素数を評価した結果について示してあるが,また図示していない正孔ブロッキング層にも好ましく適用することができる。   In Examples described later, since the influence on the element characteristics of the photoelectric conversion element is large, the relative sensitivity and the organic material 60 for film formation are used in the photoelectric conversion layer 32 and the electron blocking layer 31 constituting the light receiving layer 30. Although the result of evaluating the number of CMOS defective pixels is shown, it can be preferably applied to a hole blocking layer (not shown).

成膜用有機材料60は、光センサに用いられる有機光電変換素子1の受光層30の構成有機物を主成分とするものであり、HPLCによる評価で高純度とされている成膜用有機材料中に残存し、且つ、構成有機物及び/又は金属が反応することにより生成された物質、構成有機物の製造工程において生じる中間体、及びこの中間体が反応することにより生成された物質の含有量を1.0質量%未満としている。かかる成膜用有機材料を用いれば、画素欠陥の原因となり得る物質の混入の少ない受光層30を安定して成膜することができ、画素欠陥の少ない有機光電変換素子1を安定して製造することができる。   The film-forming organic material 60 is mainly composed of the constituent organic matter of the light-receiving layer 30 of the organic photoelectric conversion element 1 used in the optical sensor, and is a film-forming organic material that is highly purified by HPLC evaluation. And the content of the substance produced by the reaction of the constituent organic substance and / or metal, the intermediate produced in the production process of the constituent organic substance, and the substance produced by the reaction of this intermediate Less than 0.0% by mass. By using such an organic material for film formation, it is possible to stably form the light-receiving layer 30 with less mixing of substances that may cause pixel defects, and to stably manufacture the organic photoelectric conversion element 1 with few pixel defects. be able to.

以下に、図1に示される光電変換素子1の構成について説明する。上記したように、以下に示す構成において、上記した成膜用有機材料60を用いた乾式成膜法により、有機層である光電変換層32及び電子ブロッキング層31等の受光層30を成膜することにより、画素欠陥が少ない光電変換素子1を安定して製造することができる。   Below, the structure of the photoelectric conversion element 1 shown by FIG. 1 is demonstrated. As described above, in the configuration described below, the light receiving layer 30 such as the photoelectric conversion layer 32 and the electron blocking layer 31 which are organic layers is formed by the dry film formation method using the organic material 60 for film formation described above. Thereby, the photoelectric conversion element 1 with few pixel defects can be manufactured stably.

<基板及び電極>
基板10としては特に制限なく、シリコン基板、ガラス基板等を用いることができる。
<Substrate and electrode>
There is no restriction | limiting in particular as the board | substrate 10, A silicon substrate, a glass substrate, etc. can be used.

下部電極20は、光電変換層32で発生した電荷のうちの正孔を捕集するための電極である。下部電極20としては、導電性が良好であれば特に制限されないが、用途に応じて、透明性を持たせる場合と、逆に透明を持たせず光を反射させるような材料を用いる場合等がある。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル、チタン、タングステン、アルミ等の金属及びこれらの金属の酸化物や窒化物などの導電性化合物(一例として窒化チタン(TiN)を挙げる)、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとITO又は窒化チタンとの積層物などが挙げられる。   The lower electrode 20 is an electrode for collecting holes out of charges generated in the photoelectric conversion layer 32. The lower electrode 20 is not particularly limited as long as it has good conductivity. However, depending on the application, there are cases where transparency is provided, and conversely, a case where a material that does not have transparency and reflects light is used. is there. Specifically, conductive metal oxides such as tin oxide (ATO, FTO) doped with antimony or fluorine, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), Metals such as gold, silver, chromium, nickel, titanium, tungsten, and aluminum, and conductive compounds such as oxides and nitrides of these metals (for example, titanium nitride (TiN)), and these metals and conductivity Examples include mixtures or laminates with metal oxides, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, organic conductive materials such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole, and laminates of these with ITO or titanium nitride. .

上部電極40は、光電変換層32で発生した電荷のうちの電子を捕集する電極である。上部電極40は、光電変換層32に光を入射させるために、光電変換層32が感度を持つ波長の光に対して十分に透明な導電性材料であれば特に制限されない。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属薄膜、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとITOとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、高導電性、透明性等の点から、導電性金属酸化物である。   The upper electrode 40 is an electrode that collects electrons among the charges generated in the photoelectric conversion layer 32. The upper electrode 40 is not particularly limited as long as it is a conductive material that is sufficiently transparent to light having a wavelength with which the photoelectric conversion layer 32 has sensitivity in order to allow light to enter the photoelectric conversion layer 32. Specifically, conductive metal oxides such as tin oxide (ATO, FTO) doped with antimony or fluorine, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), Metal thin films such as gold, silver, chromium and nickel, and mixtures or laminates of these metals and conductive metal oxides, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, organic materials such as polyaniline, polythiophene and polypyrrole Examples thereof include conductive materials and laminates of these with ITO. Among these, conductive metal oxides are preferable from the viewpoint of high conductivity and transparency.

上記電極を形成する方法は特に限定されず、電極材料との適正を考慮して適宜選択することができる。具体的には、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等により形成することができる。   The method for forming the electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of suitability with the electrode material. Specifically, it can be formed by a wet method such as a printing method or a coating method, a physical method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a chemical method such as CVD or plasma CVD method.

電極の材料がITOの場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法(ゾルーゲル法など)、酸化インジウムスズの分散物の塗布などの方法で形成することができる。更に、ITOを用いて作製された膜に、UV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。電極の材料がTiNの場合、反応性スパッタリング法をはじめとする各種の方法が用いられ、更にUV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。   When the material of the electrode is ITO, it can be formed by a method such as an electron beam method, a sputtering method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical reaction method (such as a sol-gel method), or a dispersion of indium tin oxide. Furthermore, UV-ozone treatment, plasma treatment, or the like can be performed on a film formed using ITO. When the electrode material is TiN, various methods including a reactive sputtering method can be used, and further UV-ozone treatment, plasma treatment, and the like can be performed.

上部電極40は有機光電変換層32上に成膜するため、有機光電変換層32の特性を劣化させることのない方法で成膜される事が好ましいことから、プラズマフリーで作製することが好ましい。ここで、プラズマフリーとは、上部電極40の成膜中にプラズマが発生しないか、又はプラズマ発生源から基体までの距離が2cm以上、好ましくは10cm以上、更に好ましくは20cm以上であり、基体に到達するプラズマが減ずるような状態を意味する。   Since the upper electrode 40 is formed on the organic photoelectric conversion layer 32, it is preferable that the upper electrode 40 be formed by a method that does not deteriorate the characteristics of the organic photoelectric conversion layer 32. Therefore, it is preferable that the upper electrode 40 be formed free of plasma. Here, plasma free means that no plasma is generated during the deposition of the upper electrode 40, or that 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. It means a state in which the plasma that reaches is reduced.

上部電極40の成膜中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がある。EB蒸着装置又はパルスレーザー蒸着装置については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」(シーエムシー刊、1999年)、沢田豊監修「透明導電膜の新展開II」(シーエムシー刊、2002年)、日本学術振興会著「透明導電膜の技術」(オーム社、1999年)、及びそれらに付記されている参考文献等に記載されているような装置を用いることができる。以下では、EB蒸着装置を用いて透明電極膜の成膜を行う方法をEB蒸着法と言い、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言う。   Examples of apparatuses that do not generate plasma during the formation of the upper electrode 40 include an electron beam vapor deposition apparatus (EB vapor deposition apparatus) and a pulse laser vapor deposition apparatus. Regarding EB deposition equipment or pulse laser deposition equipment, “Surveillance of Transparent Conductive Films” supervised by Yutaka Sawada (published by CMC, 1999), “New Development of Transparent Conductive Films II” supervised by Yutaka Sawada (published by CMC, 2002) ), "Transparent conductive film technology" by the Japan Society for the Promotion of Science (Ohm Co., 1999), and the references attached thereto, etc. can be used. Hereinafter, a method of forming a transparent electrode film using an EB vapor deposition apparatus is referred to as an EB vapor deposition method, and a method of forming a transparent electrode film using a pulse laser vapor deposition apparatus is referred to as a pulse laser vapor deposition method.

プラズマ発生源から基体への距離が2cm以上であって基体へのプラズマの到達が減ずるような状態を実現できる装置(以下、プラズマフリーである成膜装置という)については、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法などが考えられ、それらについては沢田豊監修「透明導電膜の新展開」(シーエムシー刊、1999年)、沢田豊監修「透明導電膜の新展開II」(シーエムシー刊、2002年)、日本学術振興会著「透明導電膜の技術」(オーム社、1999年)、及びそれらに付記されている参考文献等に記載されているような装置を用いることができる。   For an apparatus that can realize a state in which the distance from the plasma generation source to the substrate is 2 cm or more and the arrival of plasma to the substrate is reduced (hereinafter referred to as a plasma-free film forming apparatus), for example, an opposed target sputtering Equipment, arc plasma deposition, etc. are considered, and these are supervised by Yutaka Sawada "New development of transparent conductive film" (published by CMC, 1999), and supervised by Yutaka Sawada "New development of transparent conductive film II" (published by CMC) 2002), “Transparent conductive film technology” (Ohm Co., 1999) by the Japan Society for the Promotion of Science, and references and the like attached thereto can be used.

TCOなどの透明導電膜を上部電極40とした場合、DCショート、あるいはリーク電流増大が生じる場合がある。この原因の一つは、光電変換層32に導入される微細なクラックがTCOなどの緻密な膜によってカバレッジされ、反対側の下部電極20との間の導通が増すためと考えられる。そのため、Alなど膜質が比較して劣る電極の場合、リーク電流の増大は生じにくい。上部電極40の膜厚を、光電変換層32の膜厚(すなわち、クラックの深さ)に対して制御する事により、リーク電流の増大を大きく抑制できる。上部電極40の厚みは、光電変換層32厚みの1/5以下、好ましくは1/10以下であるようにする事が望ましい。   When a transparent conductive film such as TCO is used as the upper electrode 40, a DC short circuit or an increase in leakage current may occur. One reason for this is thought to be that fine cracks introduced into the photoelectric conversion layer 32 are covered with a dense film such as TCO, and conduction between the lower electrode 20 on the opposite side is increased. For this reason, in the case of an electrode having a poor film quality such as Al, an increase in leakage current hardly occurs. By controlling the film thickness of the upper electrode 40 with respect to the film thickness of the photoelectric conversion layer 32 (that is, the depth of cracks), an increase in leakage current can be largely suppressed. It is desirable that the thickness of the upper electrode 40 is 1/5 or less, preferably 1/10 or less of the thickness of the photoelectric conversion layer 32.

通常、導電性膜をある範囲より薄くすると、急激な抵抗値の増加をもたらすが、本実施形態に係る光電変換素子を組み込んだ固体撮像素子では、シート抵抗は、好ましくは100〜10000Ω/□でよく、薄膜化できる膜厚の範囲の自由度は大きい。また、上部電極40は厚みが薄いほど吸収する光の量は少なくなり、一般に光透過率が増す。光透過率の増加は、光電変換層32での光吸収を増大させ、光電変換能を増大させるため、非常に好ましい。薄膜化に伴う、リーク電流の抑制、薄膜の抵抗値の増大、透過率の増加を考慮すると、上部電極40の膜厚は、5〜100nmであることが好ましく、5〜20nmである事がより好ましい。   Usually, when the conductive film is made thinner than a certain range, a rapid increase in resistance value is caused. However, in the solid-state imaging device incorporating the photoelectric conversion element according to the present embodiment, the sheet resistance is preferably 100 to 10,000 Ω / □. Well, there is a large degree of freedom in the range of film thickness that can be made thin. Further, the thinner the upper electrode 40 is, the less light is absorbed, and the light transmittance is generally increased. The increase in light transmittance is very preferable because it increases the light absorption in the photoelectric conversion layer 32 and increases the photoelectric conversion ability. In consideration of the suppression of leakage current, the increase in the resistance value of the thin film, and the increase in transmittance due to the thinning, the thickness of the upper electrode 40 is preferably 5 to 100 nm, and more preferably 5 to 20 nm. preferable.

上部電極40と下部電極20間にバイアス電圧を印加することで、光電変換層32で発生した電荷のうち、正孔を下部電極20に、電子を上部電極40に移動させることができる。   By applying a bias voltage between the upper electrode 40 and the lower electrode 20, among the charges generated in the photoelectric conversion layer 32, holes can be moved to the lower electrode 20 and electrons can be moved to the upper electrode 40.

<受光層>
受光層30は、少なくとも光電変換層32を含む有機層であり、成膜用有機材料60を用いて、乾式成膜法により成膜された有機層を含む。本実施形態では、受光層30は、電子ブロッキング層31と光電変換層32とにより構成されており、これらのいずれか又は両方が成膜用有機材料60を用いて乾式成膜法により成膜されている。より画素欠陥の混入及びそのばらつきを抑制するためには、受光層30に含まれる有機層ができるだけ多くの層が成膜用有機材料60を用いて成膜されることが好ましい。
<Light receiving layer>
The light receiving layer 30 is an organic layer including at least the photoelectric conversion layer 32, and includes an organic layer formed by a dry film forming method using the film forming organic material 60. In the present embodiment, the light receiving layer 30 includes an electron blocking layer 31 and a photoelectric conversion layer 32, and either or both of these are formed by a dry film forming method using the film forming organic material 60. ing. In order to further suppress the incorporation of pixel defects and variations thereof, it is preferable that as many layers as possible of the organic layers included in the light receiving layer 30 are formed using the organic material 60 for film formation.

受光層30は、乾式成膜法又は湿式成膜法により形成することができる。乾式成膜法は、均一な膜形成が容易であり不純物が混入し難い点、また、膜厚コントロールや異種材料に積層が容易である点で好ましい。   The light receiving layer 30 can be formed by a dry film forming method or a wet film forming method. The dry film formation method is preferable in that a uniform film formation is easy and impurities are not easily mixed, and that film thickness control and lamination on different materials are easy.

乾式成膜法の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、MBE法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のCVD法が挙げられる。好ましくは真空蒸着法であり、真空蒸着法により成膜する場合、真空度、蒸着温度等の製造条件は常法に従って設定することができる。蒸着法により、受光層30を形成する場合は、蒸着可能温度よりも、分解温度が大きいほど、蒸着時の熱分解が抑制できるので好ましい。   Specific examples of the dry film forming method include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a physical vapor deposition method such as an MBE method, or a CVD method such as plasma polymerization. A vacuum deposition method is preferred, and in the case of forming a film by the vacuum deposition method, the production conditions such as the degree of vacuum and the deposition temperature can be set according to conventional methods. When the light receiving layer 30 is formed by the vapor deposition method, it is preferable that the decomposition temperature is higher than the vapor deposition possible temperature because thermal decomposition during vapor deposition can be suppressed.

受光層30を乾式成膜法により形成する場合、形成時の真空度は、受光層形成時の素子特性の劣化を防止することを考慮すると、1×10−3Pa以下が好ましく、4×10−4Pa以下がさらに好ましく、1×10−4Pa以下が特に好ましい。 When the light receiving layer 30 is formed by a dry film forming method, the degree of vacuum at the time of formation is preferably 1 × 10 −3 Pa or less in consideration of preventing deterioration of element characteristics at the time of forming the light receiving layer. −4 Pa or less is more preferable, and 1 × 10 −4 Pa or less is particularly preferable.

受光層30の厚みは、10nm以上1000nm以下が好ましく、さらに好ましくは50nm以上800nm以下、特に好ましくは100nm以上600nm以下である。10nm以上とすることにより、好適な暗電流抑制効果が得られ、1000nm以下とすることにより、好適な光電変換効率が得られる。   The thickness of the light receiving layer 30 is preferably 10 nm to 1000 nm, more preferably 50 nm to 800 nm, and particularly preferably 100 nm to 600 nm. By setting it to 10 nm or more, a suitable dark current suppressing effect is obtained, and by setting it to 1000 nm or less, suitable photoelectric conversion efficiency is obtained.

<<光電変換層>>
光電変換層32は、光を受光し、その光量に応じた電荷を発生するものであり、有機の光電変換材料を含んで構成されている。
<< Photoelectric conversion layer >>
The photoelectric conversion layer 32 receives light and generates an electric charge according to the amount of light, and includes an organic photoelectric conversion material.

本実施形態の光電変換素子1は、光電変換層32に、p型有機半導体(p型有機化合物)と、n型有機半導体とを混合した混合層(バルクへテロ層)を備えた構成としている。この混合層は、p型有機半導体材料の成膜用有機材料60と、n型有機半導体材料の成膜用有機材料60との共蒸着により成膜されたものであることが好ましい。   The photoelectric conversion element 1 of the present embodiment has a configuration in which a photoelectric conversion layer 32 includes a mixed layer (bulk hetero layer) in which a p-type organic semiconductor (p-type organic compound) and an n-type organic semiconductor are mixed. . This mixed layer is preferably formed by co-evaporation of the organic material 60 for forming a p-type organic semiconductor material and the organic material 60 for forming an n-type organic semiconductor material.

ここで、混合層とは、複数の材料が混ざり合った又は分散した層のことをいい、本実施形態では、p型有機半導体とn型有機半導体を共蒸着することで形成される層である。   Here, the mixed layer refers to a layer in which a plurality of materials are mixed or dispersed. In this embodiment, the mixed layer is a layer formed by co-evaporating a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor. .

光電変換層32を構成するn型有機半導体(化合物)としては特に制限されないが、フラーレンまたはフラーレン誘導体であることが好ましい。フラーレンとしては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC80、フラーレンC82、フラーレンC84、フラーレンC90、フラーレンC96、フラーレンC240、フラーレン540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ等が挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as an n-type organic semiconductor (compound) which comprises the photoelectric converting layer 32, It is preferable that it is a fullerene or a fullerene derivative. Examples of fullerenes include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C80, fullerene C82, fullerene C84, fullerene C90, fullerene C96, fullerene C240, fullerene 540, mixed fullerene, and fullerene nanotubes.

また、フラーレン誘導体とはこれらに置換基が付加された化合物のことを表す。フラーレン誘導体の置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、又は複素環基である。アルキル基として更に好ましくは、炭素数1〜12までのアルキル基であり、アリール基、及び複素環基として好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、ベンズイミダゾール環、イミダゾピリジン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、またはフェナジン環であり、さらに好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピリジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環であり、特に好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、またはピリジン環である。これらはさらに置換基を有していてもよく、その置換基は可能な限り結合して環を形成してもよい。なお、複数の置換基を有しても良く、それらは同一であっても異なっていても良い。また、複数の置換基は可能な限り結合して環を形成してもよい。   The fullerene derivative means a compound having a substituent added thereto. The substituent for the fullerene derivative is preferably an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. More preferably, the alkyl group is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the aryl group and the heterocyclic group are preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring. , Biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran Ring, benzimidazole ring, imidazopyridine ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroline , Thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, or phenazine ring, more preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyridine ring, imidazole ring, oxazole ring, or A thiazole ring, particularly preferably a benzene ring, a naphthalene ring, or a pyridine ring. These may further have a substituent, and the substituents may be bonded as much as possible to form a ring. In addition, you may have a some substituent and they may be the same or different. A plurality of substituents may be combined as much as possible to form a ring.

光電変換層32を構成するp型有機半導体(化合物)は蒸着速度の安定性に大きな影響を与えない適切な粒径を有していることが好ましい。p型有機半導体およびn型有機半導体の平均粒径は10〜800μmが好ましく、20〜700μmがさらに好ましい。   The p-type organic semiconductor (compound) constituting the photoelectric conversion layer 32 preferably has an appropriate particle size that does not greatly affect the stability of the deposition rate. The average particle diameter of the p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor is preferably 10 to 800 μm, and more preferably 20 to 700 μm.

光電変換層32を構成するp型有機半導体(化合物)は、ドナー性有機半導体(化合物)であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは2つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。従って、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。   The p-type organic semiconductor (compound) constituting the photoelectric conversion layer 32 is a donor organic semiconductor (compound), which is mainly represented by a hole-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily donating electrons. . More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the donor organic compound as long as it is an electron-donating organic compound.

例えば、トリアリールアミン化合物、ピラン化合物、キナクリドン化合物、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、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、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、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)、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができる。なお、これに限らず、n型有機半導体として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい有機化合物であればドナー性有機半導体として用いてよい。   For example, triarylamine compounds, pyran compounds, quinacridone compounds, benzidine compounds, pyrazoline compounds, styrylamine compounds, hydrazone compounds, triphenylmethane compounds, carbazole compounds, polysilane compounds, thiophene compounds, phthalocyanine compounds, cyanine compounds, merocyanine compounds, oxonol Compound, polyamine compound, indole compound, pyrrole compound, pyrazole compound, polyarylene compound, condensed aromatic carbocyclic compound (naphthalene derivative, anthracene derivative, phenanthrene derivative, tetracene derivative, pyrene derivative, perylene derivative, fluoranthene derivative), nitrogen-containing hetero A metal complex having a ring compound as a ligand can be used. However, the present invention is not limited thereto, and any organic compound having an ionization potential smaller than that of the organic compound used as the n-type organic semiconductor may be used as the donor organic semiconductor.

上記の中でも、好ましいのは、トリアリールアミン化合物、ピラン化合物、キナクリドン化合物、ピロール化合物、フタロシアニン化合物、メロシアニン化合物、縮合芳香族炭
素環化合物である。
Among the above, preferred are triarylamine compounds, pyran compounds, quinacridone compounds, pyrrole compounds, phthalocyanine compounds, merocyanine compounds, and condensed aromatic carbocyclic compounds.

p型有機半導体としてはいかなる有機色素を用いてもよいが、好ましいものとしては、シアニン色素、スチリル色素、ヘミシアニン色素、メロシアニン色素(ゼロメチンメロシアニン(シンプルメロシアニン)を含む)、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アザメチン色素、クマリン色素、アリーリデン色素、アントラキノン色素、トリフェニルメタン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、スピロ化合物、メタロセン色素、フルオレノン色素、フルギド色素、ペリレン色素、ペリノン色素、フェナジン色素、フェノチアジン色素、キノン色素、ジフェニルメタン色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、フェノキサジン色素、フタロペリレン色素、ジケトピロロピロール色素、ジオキサン色素、ポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、金属錯体色素、縮合芳香族炭素環系色素(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、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)が挙げられる。具体的なp型有機半導体(化合物)を下記に例示するが、下記に挙げた化合物に限定されるものではない。
光電変換層32を構成するフラーレンは特に限定されず、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC80、フラーレンC82、フラーレンC84、フラーレンC90、フラーレンC96、フラーレンC240、フラーレン540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ等が挙げられる。以下に代表的なフラーレンの骨格を示す。
また、フラーレン誘導体とはこれらに置換基が付加された化合物のことを表す。フラーレン誘導体の置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、又は複素環基である。アルキル基として更に好ましくは、炭素数1〜12までのアルキル基であり、アリール基、及び複素環基として好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、ベンズイミダゾール環、イミダゾピリジン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、またはフェナジン環であり、さらに好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピリジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環であり、特に好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、またはピリジン環である。これらはさらに置換基を有していてもよく、その置換基は可能な限り結合して環を形成してもよい。なお、複数の置換基を有しても良く、それらは同一であっても異なっていても良い。また、複数の置換基は可能な限り結合して環を形成してもよい。
Any organic dye may be used as the p-type organic semiconductor, but preferred are a cyanine dye, a styryl dye, a hemicyanine dye, a merocyanine dye (including zero methine merocyanine (simple merocyanine)), a trinuclear merocyanine dye, 4 Nuclear merocyanine dye, rhodacyanine dye, complex cyanine dye, complex merocyanine dye, allopolar dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azamethine dye, coumarin dye, arylidene dye, anthraquinone dye, triphenylmethane dye, azo Dye, azomethine dye, spiro compound, metallocene dye, fluorenone dye, fulgide dye, perylene dye, perinone dye, phenazine dye, phenothiazine dye, quinone color , Diphenylmethane dye, polyene dye, acridine dye, acridinone dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, phenoxazine dye, phthaloperylene dye, diketopyrrolopyrrole dye, dioxane dye, porphyrin dye, chlorophyll dye, phthalocyanine dye, metal complex dye And condensed aromatic carbocyclic dyes (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives). Specific p-type organic semiconductors (compounds) are exemplified below, but are not limited to the compounds listed below.
The fullerene constituting the photoelectric conversion layer 32 is not particularly limited, and fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C80, fullerene C82, fullerene C84, fullerene C90, fullerene C96, fullerene C240, fullerene 540, mixed fullerene. And fullerene nanotubes. A typical fullerene skeleton is shown below.
The fullerene derivative means a compound having a substituent added thereto. The substituent for the fullerene derivative is preferably an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. More preferably, the alkyl group is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the aryl group and the heterocyclic group are preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring. , Biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran Ring, benzimidazole ring, imidazopyridine ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroline , Thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, or phenazine ring, more preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyridine ring, imidazole ring, oxazole ring, or A thiazole ring, particularly preferably a benzene ring, a naphthalene ring, or a pyridine ring. These may further have a substituent, and the substituents may be bonded as much as possible to form a ring. In addition, you may have a some substituent and they may be the same or different. A plurality of substituents may be combined as much as possible to form a ring.

光電変換層32がフラーレン又はフラーレン誘導体を含むことで、フラーレン分子またはフラーレン誘導体分子を経由して、光電変換により発生した電荷を下部電極20又は上部電極40まで早く輸送できる。フラーレン分子またはフラーレン誘導体分子が連なった状態になって電子の経路が形成されていると、電子輸送性が向上して有機光電変換素子の高速応答性が実現可能となる。このためにはフラーレン又はフラーレン誘導体が光電変換層32に40%以上含まれていることが好ましい。もっとも、フラーレン又はフラーレン誘導体が多すぎるとp型有機半導体が少なくなって接合界面が小さくなり励起子解離効率が低下してしまう。   When the photoelectric conversion layer 32 contains fullerene or a fullerene derivative, the charge generated by the photoelectric conversion can be quickly transported to the lower electrode 20 or the upper electrode 40 via the fullerene molecule or the fullerene derivative molecule. When fullerene molecules or fullerene derivative molecules are connected to form an electron path, the electron transport property is improved, and the high-speed response of the organic photoelectric conversion element can be realized. For this purpose, the fullerene or fullerene derivative is preferably contained in the photoelectric conversion layer 32 by 40% or more. However, when there are too many fullerenes or fullerene derivatives, the p-type organic semiconductor is reduced, the junction interface is reduced, and the exciton dissociation efficiency is lowered.

光電変換層32において、フラーレン又はフラーレン誘導体と共に混合されるp型有機半導体として、特許第4213832号公報等に記載されたトリアリールアミン化合物を用いると有機光電変換素子の高SN比が発現可能になり、特に好ましい。光電変換層32内のフラーレン又はフラーレン誘導体の比率が大きすぎると該トリアリールアミン化合物が少なくなって入射光の吸収量が低下する。これにより光電変換効率が減少するので、光電変換層32に含まれるフラーレン又はフラーレン誘導体は85%以下の組成であることが好ましい。   When the triarylamine compound described in Japanese Patent No. 4213832 is used as a p-type organic semiconductor mixed with fullerene or a fullerene derivative in the photoelectric conversion layer 32, a high SN ratio of the organic photoelectric conversion element can be expressed. Is particularly preferred. If the ratio of fullerene or fullerene derivative in the photoelectric conversion layer 32 is too large, the amount of the triarylamine compound is reduced and the amount of incident light absorbed is reduced. As a result, the photoelectric conversion efficiency is reduced, so that the fullerene or fullerene derivative contained in the photoelectric conversion layer 32 preferably has a composition of 85% or less.

更に、上記したように、光電変換層32において、p型有機半導体と、フラーレン又はフラーレン誘導体とを混合した混合層は、フラーレン又はフラーレン誘導体を主成分とする複数の粒子のD50%で表される平均粒径が50μm〜300μmである光電変換素子用蒸着材料を用いて蒸着されたものとしている。かかる蒸着材料を用いて蒸着されたフラーレン又はフラーレン誘導体を含む膜は、フラーレン又はフラーレン誘導体を含む粒子の粒径が好適化された蒸着材料を用いて成膜されたものである。従って、後記実施例に示されるように、かかる光電変換層32を備えた光電変換素子1は、光電変換効率が高く、光電流/暗電流のS/N比の良好であり、且つ、応答速度の速いものとなる。   Further, as described above, in the photoelectric conversion layer 32, the mixed layer obtained by mixing the p-type organic semiconductor and the fullerene or the fullerene derivative is represented by D50% of the plurality of particles mainly composed of the fullerene or the fullerene derivative. It is assumed that vapor deposition is performed using a vapor deposition material for photoelectric conversion elements having an average particle diameter of 50 μm to 300 μm. A film containing fullerene or a fullerene derivative deposited using such a vapor deposition material is formed using a vapor deposition material in which the particle size of particles containing fullerene or a fullerene derivative is optimized. Therefore, as will be described later in Examples, the photoelectric conversion element 1 provided with such a photoelectric conversion layer 32 has high photoelectric conversion efficiency, good S / N ratio of photocurrent / dark current, and response speed. It will be fast.

本発明の効果を顕著に発現させるために、p型有機半導体は下記一般式(1)で表され
る化合物であることが好ましい。
(式中、L2、L3は、それぞれ独立に無置換メチン基若しくは置換メチン基を表す。nは0〜2の整数を表す。Ar1は、2価の置換アリーレン基、又は無置換アリーレン基を表す。Ar2、Ar3は、それぞれ独立に、置換アリール基、無置換アリール基、置換アルキル基、無置換アルキル基、置換へテロアリール基、又は無置換ヘテロアリール基を表す。Ar1、Ar2、Ar3のうち隣接するものは互いに連結して環を形成しても良い。L1は、下記一般式(2)と結合する無置換メチン基若しくは置換メチン基、又は、下記一般式(3)で表される基を表す。
式中、Z1は、L1と結合する炭素原子と該炭素原子に隣接するカルボニル基を含む環であって、5員環、6員環、又は、5員環及び6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。Xはヘテロ原子を表す。Z2は、Xを含む環であって、5員環、6員環、7員環、又は、5員環及び6員環及び7員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L4〜L6は、それぞれ独立に無置換メチン基若しくは置換メチン基を表す。R6、R7はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し、隣接するものが互いに結合して環を形成してもよい。kは0〜2の整数を表す。一般式(2)中の*はL1に結合する結合位置を表し、一般式(3)中の*はL2又はAr1に結合する結合位置を表す。
In order to express the effect of the present invention remarkably, the p-type organic semiconductor is preferably a compound represented by the following general formula (1).
(In the formula, L2 and L3 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. N represents an integer of 0 to 2. Ar1 represents a divalent substituted arylene group or an unsubstituted arylene group. Ar2 and Ar3 each independently represent a substituted aryl group, an unsubstituted aryl group, a substituted alkyl group, an unsubstituted alkyl group, a substituted heteroaryl group, or an unsubstituted heteroaryl group, and adjacent to Ar1, Ar2, and Ar3 L1 may be bonded to each other to form a ring, and L1 represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group bonded to the following general formula (2), or a group represented by the following general formula (3). Represent.
In the formula, Z1 is a ring containing a carbon atom bonded to L1 and a carbonyl group adjacent to the carbon atom, and is a 5-membered ring, a 6-membered ring, or at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. Represents a condensed ring containing X represents a hetero atom. Z2 is a ring containing X and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, a 7-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring, a 6-membered ring and a 7-membered ring. L4 to L6 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group. R6 and R7 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent ones may be bonded to each other to form a ring. k represents an integer of 0-2. * In the general formula (2) represents a bonding position bonded to L1, and * in the general formula (3) represents a bonding position bonded to L2 or Ar1.

一般式(2)のZ1は、2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、又は、5員環及び6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。このような環としては、通常メロシアニン色素で酸性核として用いられるものが好ましく、その具体例としては例えば以下のものが挙げられる。
(a)1,3−ジカルボニル核:例えば1,3−インダンジオン核、1,3−シクロヘキサンジオン、5,5−ジメチル−1,3−シクロヘキサンジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン等。
(b)ピラゾリノン核:例えば1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、3−メチル−1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、1−(2−ベンゾチアゾイル)−3−メチル−2−ピラゾリン−5−オン等。
(c)イソオキサゾリノン核:例えば3−フェニル−2−イソオキサゾリン−5−オン、3−メチル−2−イソオキサゾリン−5−オン等。
(d)オキシインドール核:例えば1−アルキル−2,3−ジヒドロ−2−オキシインドール等。
(e)2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核:例えばバルビツル酸又は2−チオバルビツル酸及びその誘導体等。誘導体としては例えば1−メチル、1−エチル等の1−アルキル体、1,3−ジメチル、1,3−ジエチル、1,3−ジブチル等の1,3−ジアルキル体、1,3−ジフェニル、1,3−ジ(p−クロロフェニル)、1,3−ジ(p−エトキシカルボニルフェニル)等の1,3−ジアリール体、1−エチル−3−フェニル等の1−アルキル−1−アリール体、1,3−ジ(2―ピリジル)等の1,3位ジヘテロ環置換体等が挙げられる。
(f)2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核:例えばローダニン及びその誘導体等。誘導体としては例えば3−メチルローダニン、3−エチルローダニン、3−アリルローダニン等の3−アルキルローダニン、3−フェニルローダニン等の3−アリールローダニン、3−(2−ピリジル)ローダニン等の3位ヘテロ環置換ローダニン等が挙げられる。
(g)2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン(2−チオ−2,4−(3H,5H)−オキサゾールジオン核:例えば3−エチル−2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン等。
(h)チアナフテノン核:例えば3(2H)−チアナフテノン−1,1−ジオキサイド等。
(i)2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核:例えば3−エチル−2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン等。
(j)2,4−チアゾリジンジオン核:例えば2,4−チアゾリジンジオン、3−エチル−2,4−チアゾリジンジオン、3−フェニル−2,4−チアゾリジンジオン等。
(k)チアゾリン−4−オン核:例えば4−チアゾリノン、2−エチル−4−チアゾリノン等。
(l)2,4−イミダゾリジンジオン(ヒダントイン)核:例えば2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(m)2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン(2−チオヒダントイン)核:例えば2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(n)2−イミダゾリン−5−オン核:例えば2−プロピルメルカプト−2−イミダゾリン−5−オン等。
(o)3,5−ピラゾリジンジオン核:例えば1,2−ジフェニル−3,5−ピラゾリジンジオン、1,2−ジメチル−3,5−ピラゾリジンジオン等。
(p)ベンゾチオフェン−3−オン核:例えばベンゾチオフェン−3−オン、オキソベン
ゾチオフェンー3−オン、ジオキソベンゾチオフェンー3−オン等。
(q)インダノン核:例えば1−インダノン、3−フェニル−1−インダノン、3−メチル−1−インダノン、3,3−ジフェニル−1−インダノン、3,3−ジメチル−1−インダノン等。
Z1 in the general formula (2) is a ring containing two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. As such a ring, what is normally used as an acidic nucleus with a merocyanine dye is preferable, and specific examples thereof include the following.
(A) 1,3-dicarbonyl nucleus: For example, 1,3-indandione nucleus, 1,3-cyclohexanedione, 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione, 1,3-dioxane-4,6- Zeon etc.
(B) pyrazolinone nucleus: for example 1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 1- (2-benzothiazoyl) -3-methyl-2 -Pyrazolin-5-one and the like.
(C) Isoxazolinone nucleus: For example, 3-phenyl-2-isoxazolin-5-one, 3-methyl-2-isoxazolin-5-one and the like.
(D) Oxindole nucleus: For example, 1-alkyl-2,3-dihydro-2-oxindole and the like.
(E) 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus: for example, barbituric acid or 2-thiobarbituric acid and its derivatives. Examples of the derivatives include 1-alkyl compounds such as 1-methyl and 1-ethyl, 1,3-dialkyl compounds such as 1,3-dimethyl, 1,3-diethyl and 1,3-dibutyl, 1,3-diphenyl, 1,3-diaryl compounds such as 1,3-di (p-chlorophenyl) and 1,3-di (p-ethoxycarbonylphenyl), 1-alkyl-1-aryl compounds such as 1-ethyl-3-phenyl, Examples include 1,3-di (2-pyridyl) 1,3-diheterocyclic substituents and the like.
(F) 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus: for example, rhodanine and derivatives thereof. Examples of the derivatives include 3-alkylrhodanine such as 3-methylrhodanine, 3-ethylrhodanine and 3-allylrhodanine, 3-arylrhodanine such as 3-phenylrhodanine, and 3- (2-pyridyl) rhodanine. And the like.
(G) 2-thio-2,4-oxazolidinedione (2-thio-2,4- (3H, 5H) -oxazoledione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,4-oxazolidinedione and the like.
(H) Tianaphthenone nucleus: For example, 3 (2H) -thianaphthenone-1,1-dioxide and the like.
(I) 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,5-thiazolidinedione and the like.
(J) 2,4-thiazolidinedione nucleus: For example, 2,4-thiazolidinedione, 3-ethyl-2,4-thiazolidinedione, 3-phenyl-2,4-thiazolidinedione, and the like.
(K) Thiazolin-4-one nucleus: For example, 4-thiazolinone, 2-ethyl-4-thiazolinone and the like.
(L) 2,4-imidazolidinedione (hydantoin) nucleus: for example, 2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2,4-imidazolidinedione, etc.
(M) 2-thio-2,4-imidazolidinedione (2-thiohydantoin) nucleus: for example, 2-thio-2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2-thio-2,4-imidazolidinedione etc.
(N) 2-imidazolin-5-one nucleus: For example, 2-propylmercapto-2-imidazolin-5-one and the like.
(O) 3,5-pyrazolidinedione nucleus: for example, 1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidinedione, 1,2-dimethyl-3,5-pyrazolidinedione and the like.
(P) Benzothiophen-3-one nucleus: for example, benzothiophen-3-one, oxobenzothiophen-3-one, dioxobenzothiophen-3-one and the like.
(Q) Indanone nucleus: For example, 1-indanone, 3-phenyl-1-indanone, 3-methyl-1-indanone, 3,3-diphenyl-1-indanone, 3,3-dimethyl-1-indanone and the like.

Z1が表す環として好ましくは、1,3−ジカルボニル核、ピラゾリノン核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)、2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン核、2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核、2,4−チアゾリジンジオン核、2,4−イミダゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン核、2−イミダゾリン−5−オン核、3,5−ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェン−3−オン核、インダノン核であり、より好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)、3,5−ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェン−3−オン核、インダノン核であり、さらに好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)であり、特に好ましくは1,3−インダンジオン核、バルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核及びそれらの誘導体である。   The ring represented by Z1 is preferably a 1,3-dicarbonyl nucleus, a pyrazolinone nucleus, a 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including a thioketone body, for example, a barbituric acid nucleus, a 2-thiobarbituric acid nucleus). 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus, 2-thio-2,4-oxazolidinedione nucleus, 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus, 2,4-thiazolidinedione nucleus, 2,4-imidazo Lysine dione nucleus, 2-thio-2,4-imidazolidinedione nucleus, 2-imidazoline-5-one nucleus, 3,5-pyrazolidinedione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus, and more Preferably, 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including thioketone body, for example, barbituric acid nucleus, 2-thiobarbitu Acid nucleus), 3,5-pyrazolidinedione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus, more preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (Including thioketone bodies, for example, barbituric acid nucleus, 2-thiobarbituric acid nucleus), particularly preferably 1,3-indandione nucleus, barbituric acid nucleus, 2-thiobarbituric acid nucleus and derivatives thereof. .

Z1が表す環として好ましいものは下記の式で表される。
式中、Z3は、L1と結合する炭素原子と該炭素原子に隣接する2つのカルボニル基を含む環であって、5員環、6員環、又は、5員環及び6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。*はL1と結合する結合位置を示す。Z3としては上記Z1が表す環中から選ぶことができ、好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含む)であり、特に好ましくは1,3−インダンジオン核、バルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核及びそれらの誘導体である。
A preferable ring represented by Z1 is represented by the following formula.
In the formula, Z3 is a ring containing a carbon atom bonded to L1 and two carbonyl groups adjacent to the carbon atom, and is a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a 5-membered ring and a 6-membered ring. Represents a condensed ring containing * Indicates a binding position for binding to L1. Z3 can be selected from the ring represented by Z1 above, preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including thioketone body), particularly preferably 1 , 3-indandione nucleus, barbituric acid nucleus, 2-thiobarbituric acid nucleus and derivatives thereof.

Z1が表す環が1,3−インダンジオン核の場合、下記一般式(5)で示される基である場合が好ましい。
式中、R2〜R5はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し、隣接するものが互いに結合して環を形成してもよい。*はL1と結合する結合位置を示す。
When the ring represented by Z1 is a 1,3-indandione nucleus, it is preferably a group represented by the following general formula (5).
In the formula, R2 to R5 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and adjacent ones may be bonded to each other to form a ring. * Indicates a binding position for binding to L1.

一般式(3)のkは0〜2の整数を表し、好ましくは0又は1、より好ましく0である。XはO、S、N−R10が好ましい。Z2が表す環として好ましいものは下記の式(6)で表される。
式中、XはO、S、N−R10を表す。R10は水素原子又は置換基を表す。式中、R1、R6、R7はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し、隣接するものが互いに結合して環を形成してもよい。mは1〜3の整数を表す。mが2以上のとき複数のR1は同じでも異なっていてもよい。*はL2又はAr1に結合する結合位置を表す。
K in the general formula (3) represents an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1, more preferably 0. X is preferably O, S, or N-R10. A preferable ring represented by Z2 is represented by the following formula (6).
In the formula, X represents O, S, or N-R10. R10 represents a hydrogen atom or a substituent. In the formula, R 1, R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and adjacent ones may be bonded to each other to form a ring. m represents an integer of 1 to 3. When m is 2 or more, the plurality of R1s may be the same or different. * Represents a bonding position for bonding to L2 or Ar1.

Ar1が表すアリーレン基としては、好ましくは炭素数6〜30のアリーレン基であり、より好ましくは炭素数6〜18のアリーレン基である。該アリーレン基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリーレン基である。例えば、フェニレン基、ナフチレン基、メチルフェニレン基、ジメチルフェニレン基等が挙げられ、フェニレン基、ナフチレン基が好ましい。   The arylene group represented by Ar1 is preferably an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an arylene group having 6 to 18 carbon atoms. The arylene group may have a substituent, and is preferably an arylene group having 6 to 18 carbon atoms which may have an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples include a phenylene group, a naphthylene group, a methylphenylene group, a dimethylphenylene group, and the like, and a phenylene group and a naphthylene group are preferable.

Ar2、Ar3が表すアリール基としては、それぞれ独立に、好ましくは炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは炭素数6〜18のアリール基である。該アリール基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜18のアリール基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基である。例えば、フェニル基、ナフチル基、トリル基、アンスリル基、ジメチルフェニル基、ビフェニル基等が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。   The aryl groups represented by Ar2 and Ar3 are each independently preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. The aryl group may have a substituent, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms which may have an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. is there. For example, a phenyl group, a naphthyl group, a tolyl group, an anthryl group, a dimethylphenyl group, a biphenyl group etc. are mentioned, A phenyl group and a naphthyl group are preferable.

Ar2、Ar3が表すアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が挙げられ、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。   The alkyl group represented by Ar2 and Ar3 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group. A methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is more preferable.

Ar2、Ar3が表すヘテロアリール基としては、それぞれ独立に、好ましくは炭素数3〜30のヘテロアリール基であり、より好ましくは炭素数3〜18のヘテロアリール基である。該ヘテロアリール基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜18のアリール基を有していてもよい炭素数3〜18のヘテロアリール基である。また、Ar2、Ar3が表すヘテロアリール基は縮環構造であってもよく、フラン環、チオフェン環、セレノフェン環、シロール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環からから選ばれる環の組み合わせ(同一でも良い)の縮環構造が好ましく、キノリン環、イソキノリン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、チエノチオフェン環、ビチエノベンゼン環、ビチエノチオフェン環が好ましい。   The heteroaryl groups represented by Ar2 and Ar3 are preferably each independently a heteroaryl group having 3 to 30 carbon atoms, and more preferably a heteroaryl group having 3 to 18 carbon atoms. The heteroaryl group may have a substituent, and preferably a heteroaryl having 3 to 18 carbon atoms which may have an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. It is a group. The heteroaryl group represented by Ar2 and Ar3 may have a condensed ring structure, such as a furan ring, a thiophene ring, a selenophene ring, a silole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a triazole ring, A condensed ring structure of a combination of rings selected from an oxadiazole ring and a thiadiazole ring (which may be the same) is preferable. A quinoline ring, an isoquinoline ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a thienothiophene ring, a bithienobenzene ring, A thienothiophene ring is preferred.

Ar1、Ar2、Ar3、R1、R2〜R7、R10のうち隣接するものは互いに連結して環を形成しても良い。さらに、該環は、ヘテロ原子、アルキレン基、及び芳香族環等で形成される環が好ましい。例えば、アリール基(例えば、一般式(1)のAr1、Ar2、Ar3)の2つが単結合又は連結基を介して連結することで、窒素原子(一般式(1)のN)とともに形成される環が挙げられる。該連結基しては、ヘテロ原子(例えば、−O−、−S−など)、アルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基など)、及びこれらの組み合わせからなる基が挙げられ、−S−、メチレン基が好ましい。窒素原子(例えば、一般式(1)のN)、アルキレン基(例えば、メチレン基)及びアリール基(例えば、一般式(1)のAr1、Ar2又はAr3)で形成される環が好ましい。該環は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、より好ましくはメチル基)が挙げられ、複数の該置換基が互いに連結して更に環(例えば、ベンゼン環など)を形成してもよい。   Ar 1, Ar 2, Ar 3, R 1, R 2 to R 7, R 10 may be adjacent to each other to form a ring. Furthermore, the ring is preferably a ring formed of a hetero atom, an alkylene group, an aromatic ring, or the like. For example, two aryl groups (for example, Ar1, Ar2, and Ar3 in the general formula (1)) are connected together through a single bond or a linking group to form a nitrogen atom (N in the general formula (1)). A ring is mentioned. Examples of the linking group include heteroatoms (for example, —O—, —S—, etc.), alkylene groups (for example, methylene group, ethylene group, etc.), and groups comprising a combination thereof, —S—, A methylene group is preferred. A ring formed by a nitrogen atom (for example, N in the general formula (1)), an alkylene group (for example, a methylene group) and an aryl group (for example, Ar1, Ar2 or Ar3 in the general formula (1)) is preferable. The ring may further have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group). They may be connected to each other to further form a ring (for example, a benzene ring).

また、R3及びR4が互いに連結して環を形成していることも好ましく、該環としてはベンゼン環が好ましい。   R3 and R4 are preferably connected to each other to form a ring, and the ring is preferably a benzene ring.

更にまた、R1については、複数ある場合(mが2以上)に該複数のR1のうち隣接するものは互いに連結して環を形成することができ、該環としてはベンゼン環が好ましい。   Furthermore, when there are a plurality of R1s (m is 2 or more), adjacent ones of the plurality of R1s can be connected to each other to form a ring, and the ring is preferably a benzene ring.

Ar1、Ar2、Ar3が置換基を有する場合の当該置換基、及び、R1、R2〜R7、R10の置換基としてはハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、置換アルキル基、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、置換アリール基、複素環基(ヘテロ環基といっても良い)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基、アルキル及びアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール及びヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(−B(OH))、ホスファト基(−OPO(OH))、スルファト基(−OSOH)、その他の公知の置換基が挙げられる。R1、R2〜R7、R10の置換基としては、特にアルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、へテロアリール基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、アルキルチオ基、アルケニル基、又はハロゲン原子が好ましい。 In the case where Ar1, Ar2, Ar3 has a substituent, and the substituents of R1, R2-R7, and R10 include a halogen atom, an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group) ), Substituted alkyl groups, alkenyl groups (including cycloalkenyl groups and bicycloalkenyl groups), alkynyl groups, aryl groups, substituted aryl groups, heterocyclic groups (also referred to as heterocyclic groups), cyano groups, hydroxy groups, Nitro group, carboxy group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, amino group (including anilino group), ammonio group, acylamino Group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonyl Mino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl and arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkyl and arylsulfinyl group, alkyl and Arylsulfonyl group, acyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, aryl and heterocyclic azo group, imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, Examples include silyl groups, hydrazino groups, ureido groups, boronic acid groups (—B (OH) 2 ), phosphato groups (—OPO (OH) 2 ), sulfato groups (—OSO 3 H), and other known substituents. . As substituents for R1, R2 to R7, R10, alkyl groups, substituted alkyl groups, aryl groups, substituted aryl groups, heteroaryl groups, cyano groups, nitro groups, alkoxy groups, aryloxy groups, amino groups, alkylthio groups, in particular , An alkenyl group or a halogen atom is preferred.

Ar1、Ar2、Ar3が置換基を有する場合、それぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルケニル基、シアノ基又はヘテロ環チオ基が好ましい。
R1としてはアルキル基、アリール基がより好ましい。R6及びR7としては、シアノ基がより好ましい。
When Ar1, Ar2, Ar3 has a substituent, each independently a halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, nitro group, alkoxy group, aryloxy group, heterocyclic oxy group, amino group, alkylthio Group, arylthio group, alkenyl group, cyano group or heterocyclic thio group is preferred.
R1 is more preferably an alkyl group or an aryl group. R6 and R7 are more preferably a cyano group.

上記置換アルキル基や置換アリール基が有する置換基としては、上記で列挙した置換基が挙げられ、アルキル基(好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、より好ましくはメチル基)やアリール基(炭素数6〜18のアリール基、より好ましくはフェニル基)が好ましい。   Examples of the substituent of the substituted alkyl group or the substituted aryl group include the substituents listed above. An alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group) or an aryl group (carbon). An aryl group of formula 6-18, more preferably a phenyl group, is preferred.

L1、L2、L3、L4、L5、L6は、それぞれ独立に無置換メチン基又は置換メチン基を表す場合、該置換メチン基の置換基はアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を表し、置換基同士が結合して環を形成してもよい。環としては6員環(例えば、ベンゼン環等)が挙げられる。また、L1又はL3とAr1の置換基同士が結合して環を形成してもよい。また、L6とR7の置換基同士が結合して環を形成してもよい。   When L1, L2, L3, L4, L5, and L6 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group, the substituent of the substituted methine group is an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkenyl group, an alkoxy group Represents a group or an aryloxy group, and substituents may be bonded to each other to form a ring. A 6-membered ring (for example, benzene ring etc.) is mentioned as a ring. Further, the substituents of L1 or L3 and Ar1 may be bonded to form a ring. Moreover, the substituents of L6 and R7 may be bonded to form a ring.

R1、R2〜R7、R10が表すアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が挙げられる。R2〜R7としては、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。R1としては、メチル基、エチル基又はt−ブチル基が好ましく、メチル基、又はt−ブチル基がより好ましい。nは0又は1が好ましい。   As an alkyl group which R1, R2-R7, R10 represents, Preferably it is a C1-C6 alkyl group, More preferably, it is a C1-C4 alkyl group. Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group. As R2 to R7, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is more preferable. As R1, a methyl group, an ethyl group or a t-butyl group is preferable, and a methyl group or a t-butyl group is more preferable. n is preferably 0 or 1.

R1、R2〜R7、R10が表すアリール基としては、それぞれ独立に、好ましくは炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは炭素数6〜18のアリール基である。該アリール基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜18のアリール基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基である。例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ビフェニル基等が挙げられ、フェニル基、ナフチル基、又はアントラセニル基が好ましい。   The aryl groups represented by R1, R2 to R7, and R10 are each independently preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. The aryl group may have a substituent, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms which may have an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. is there. Examples include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, a pyrenyl group, a phenanthrenyl group, a methylphenyl group, a dimethylphenyl group, a biphenyl group, and the like, and a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group is preferable.

R1、R2〜R7、R10が表すヘテロアリール基としては、それぞれ独立に、好ましくは炭素数3〜30のヘテロアリール基であり、より好ましくは炭素数3〜18のヘテロアリール基である。該ヘテロアリール基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜18のアリール基を有していてもよい炭素数3〜18のヘテロアリール基である。また、R1、R2〜R7が表すヘテロアリール基は5員、6員又は7員の環又はその縮合環からなるヘテロアリール基が好ましい。ヘテロアリール基に含まれるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子挙げられる。ヘテロアリール基を構成する環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環、トリアジン環等が挙げられる。   The heteroaryl groups represented by R1, R2 to R7, and R10 are each independently preferably a heteroaryl group having 3 to 30 carbon atoms, and more preferably a heteroaryl group having 3 to 18 carbon atoms. The heteroaryl group may have a substituent, and preferably a heteroaryl having 3 to 18 carbon atoms which may have an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. It is a group. The heteroaryl group represented by R1, R2 to R7 is preferably a heteroaryl group comprising a 5-membered, 6-membered or 7-membered ring or a condensed ring thereof. Examples of the hetero atom contained in the heteroaryl group include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the ring constituting the heteroaryl group include a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a pyrroline ring, a pyrrolidine ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an imidazole ring, an imidazoline ring, and an imidazolidine. Ring, pyrazole ring, pyrazoline ring, pyrazolidine ring, triazole ring, furazane ring, tetrazole ring, pyran ring, thiine ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, Examples include a piperazine ring and a triazine ring.

縮合環としては、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、インドリン環、イソインドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ジベンゾフラン環、カルバゾール環、キサンテン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、フェノキサジン環、チアントレン環、チエノチオフェン環、インドリジン環、キノリジン環、キヌクリジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環等が挙げられる。   As the condensed ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, indole ring, indoline ring, isoindole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, indazole ring, benzimidazole ring, quinoline ring, isoquinoline ring, cinnoline ring, Phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, dibenzofuran ring, carbazole ring, xanthene ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, phenazine ring, phenoxazine ring, thianthrene ring, thienothiophene ring, indolizine ring, quinolidine ring, A quinuclidine ring, a naphthyridine ring, a purine ring, a pteridine ring, etc. are mentioned.

mは1〜3の整数を表し、好ましくは1又は2、より好ましく1である。   m represents an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2, and more preferably 1.

一般式(1)で表される化合物の中でも、以下の化合物が特に好ましい。
<<電子ブロッキング層>>
受光層30に含まれる電子ブロッキング層31は、下部電極20から光電変換層32に電子が注入されるのを抑制し、光電変換層32で発生した電子が電極2側に流れるのを阻害するための層である。電子ブロッキング層31は、有機材料又は無機材料、あるいはその両方を含んで構成されている。
Among the compounds represented by the general formula (1), the following compounds are particularly preferable.
<< Electron blocking layer >>
The electron blocking layer 31 included in the light receiving layer 30 suppresses the injection of electrons from the lower electrode 20 into the photoelectric conversion layer 32 and inhibits the electrons generated in the photoelectric conversion layer 32 from flowing to the electrode 2 side. Layer. The electron blocking layer 31 includes an organic material, an inorganic material, or both.

電子ブロッキング層31は、複数層で構成してあってもよい。このようにすることで、電子ブロッキング層31を構成する各層の間に界面ができ、各層に存在する中間準位に不連続性が生じる。この結果、中間準位等を介した電荷の移動がしにくくなるため電子ブロッキング効果を高めることができる。但し、電子ブロッキング層31を構成する各層が同一材料であると、各層に存在する中間準位が全く同じとなる場合も有り得るため、電子ブロッキング効果を更に高めるために、各層を構成する材料を異なるものにすることが好ましい。   The electron blocking layer 31 may be composed of a plurality of layers. By doing in this way, an interface is formed between each layer which comprises the electron blocking layer 31, and a discontinuity arises in the intermediate level which exists in each layer. As a result, it becomes difficult for the charge to move through the intermediate level and the like, so that the electron blocking effect can be enhanced. However, if the layers constituting the electron blocking layer 31 are made of the same material, the intermediate levels existing in the layers may be exactly the same. Therefore, in order to further enhance the electron blocking effect, the materials constituting the layers are different. It is preferable to make it.

電子ブロッキング層31には、電子供与性有機材料を用いることができる。具体的には、低分子材料では、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)や4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポルフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、フルオレン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体などを用いることができ、高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体を用いることができる。電子供与性化合物でなくとも、充分な正孔輸送性を有する化合物であれば用いることは可能である。 An electron-donating organic material can be used for the electron blocking layer 31. Specifically, in a low molecular material, N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD) or 4,4′-bis [N Aromatic diamine compounds such as-(naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivative, pyrazoline derivative, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. Porphyrin compounds , triazole derivatives, oxadiazo Derivatives , imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, fluorene derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, etc. As the polymer material, polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, diacetylene, and derivatives thereof can be used. Even if it is not, it is possible to use a compound having sufficient hole transportability.

具体的には、例えば、特開2008−72090号公報に記載された下記の化合物を示
すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記のEaはその材料の電子親
和力、Ipはその材料のイオン化ポテンシャルを示す。EB―1,2,…の「EB」は
「電子ブロッキング」の略である。
電子ブロッキング層31としては無機材料を用いることもできる。一般的に、無機材料は有機材料よりも誘電率が大きいため、電子ブロッキング層31に用いた場合に、光電変換層32に電圧が多くかかるようになり、光電変換効率を高くすることができる。電子ブロッキング層31となりうる材料としては、酸化カルシウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化ストロンチウム銅、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀、酸化イリジウム等がある。
Specifically, for example, the following compounds described in JP-A-2008-72090 are shown, but the present invention is not limited thereto. The following Ea represents the electron affinity of the material, and Ip represents the ionization potential of the material. “EB” in EB-1, 2,... Stands for “electronic blocking”.
An inorganic material can also be used as the electron blocking layer 31. In general, since an inorganic material has a dielectric constant larger than that of an organic material, when it is used for the electron blocking layer 31, a large voltage is applied to the photoelectric conversion layer 32, and the photoelectric conversion efficiency can be increased. Materials that can be the electron blocking layer 31 include calcium oxide, chromium oxide, chromium oxide copper, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, gallium copper oxide, strontium copper oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, indium copper oxide, Examples include indium silver oxide and iridium oxide.

複数層からなる電子ブロッキング層31において、複数層のうち光電変換層32と隣接する層が該光電変換層32に含まれるp型有機半導体と同じ材料からなる層であることが好ましい。電子ブロッキング層31にも同じp型有機半導体を用いることで、光電変換層32と隣接する層の界面に中間準位が形成されるのを抑制し、暗電流を更に抑制することができる。   In the electron blocking layer 31 composed of a plurality of layers, the layer adjacent to the photoelectric conversion layer 32 among the plurality of layers is preferably a layer made of the same material as the p-type organic semiconductor contained in the photoelectric conversion layer 32. By using the same p-type organic semiconductor for the electron blocking layer 31, it is possible to suppress the formation of intermediate levels at the interface between the photoelectric conversion layer 32 and the adjacent layer, and to further suppress the dark current.

電子ブロッキング層31が単層の場合にはその層を無機材料からなる層とすることができ、または、複数層の場合には1つ又は2以上の層を無機材料からなる層とすることができる。   When the electron blocking layer 31 is a single layer, the layer can be a layer made of an inorganic material, or in the case of a plurality of layers, one or more layers can be a layer made of an inorganic material. it can.

また、下部電極20において電子を捕集し、上部電極40において正孔を捕集するようにバイアス電圧を印加する構成とする場合には、電子ブロッキング層31の代わりに正孔ブロッキング層を設ける構成とすればよい。正孔ブロッキング層は、下部電極20から光電変換層32に正孔が注入されるのを抑制し、光電変換層32で発生した正孔が下部電極20側に流れてしまうのを阻害するための有機材料で構成された層とすればよい。正孔ブロッキング層も複数層にすることで、正孔ブロッキング効果を高めることができる。   In addition, when a bias voltage is applied so as to collect electrons in the lower electrode 20 and collect holes in the upper electrode 40, a structure in which a hole blocking layer is provided instead of the electron blocking layer 31. And it is sufficient. The hole blocking layer suppresses injection of holes from the lower electrode 20 into the photoelectric conversion layer 32, and inhibits holes generated in the photoelectric conversion layer 32 from flowing toward the lower electrode 20 side. A layer formed of an organic material may be used. By making the hole blocking layer into a plurality of layers, the hole blocking effect can be enhanced.

また、上部電極40で捕集された電子又は正孔をその量に応じた電圧信号に変換して外部に取り出すようにしてもよい。この場合には、上部電極40と光電変換層32との間に電子ブロッキング層又は正孔ブロッキング層を設ければよい。いずれの場合も、下部電極20と上部電極40で挟まれた部分が受光層30となる。   Further, electrons or holes collected by the upper electrode 40 may be converted into a voltage signal corresponding to the amount and taken out to the outside. In this case, an electron blocking layer or a hole blocking layer may be provided between the upper electrode 40 and the photoelectric conversion layer 32. In either case, the portion sandwiched between the lower electrode 20 and the upper electrode 40 becomes the light receiving layer 30.

正孔ブロッキング層には、電子受容性有機材料を用いることができる。電子受容性材料
としては、1,3−ビス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリ
ル)フェニレン(OXD−7)等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導
体、ジフェニルキノン誘導体、バソクプロイン、バソフェナントロリン、及びこれらの誘
導体、トリアゾール化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、
ビス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、ジスチリルアリーレン誘導
体、シロール化合物などを用いることができる。また、電子受容性有機材料でなくとも、
十分な電子輸送性を有する材料ならば使用することは可能である。ポルフィリン系化合物
や、DCM(4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(4−(ジメチルアミノスチリ
ル))−4Hピラン)等のスチリル系化合物、4Hピラン系化合物を用いることができ
る。
An electron-accepting organic material can be used for the hole blocking layer. Examples of the electron-accepting material include 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7) and other oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane derivatives, and diphenylquinone derivatives. , Bathocuproine, bathophenanthroline, and derivatives thereof, triazole compounds, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complex,
Bis (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complexes, distyrylarylene derivatives, silole compounds, and the like can be used. Even if it is not an electron-accepting organic material,
Any material having a sufficient electron transporting property can be used. A porphyrin-based compound or a styryl-based compound such as DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (4- (dimethylaminostyryl))-4H pyran) or a 4H pyran-based compound can be used.

光電変換層32を構成するp型有機半導体(化合物)は、ドナー性有機半導体(化合物)であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは2つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。従って、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。   The p-type organic semiconductor (compound) constituting the photoelectric conversion layer 32 is a donor organic semiconductor (compound), which is mainly represented by a hole-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily donating electrons. . More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the donor organic compound as long as it is an electron-donating organic compound.

正孔ブロッキング層も、成膜用有機材料60を用いて成膜されることが好ましい。   The hole blocking layer is also preferably formed using the organic material 60 for film formation.

<封止層>
封止層50は、水、酸素等の有機材料を劣化させる因子が有機材料を含む受光層に侵入するのを防ぐための層である。封止層50は、下部電極20、電子ブロッキング層31、光電変換層32、及び上部電極40を覆って形成されている。
<Sealing layer>
The sealing layer 50 is a layer for preventing a factor that degrades an organic material such as water and oxygen from entering the light receiving layer containing the organic material. The sealing layer 50 is formed so as to cover the lower electrode 20, the electron blocking layer 31, the photoelectric conversion layer 32, and the upper electrode 40.

光電変換素子1では、入射光は封止層50を通じて光電変換層32に到達するので、光電変換層32に光を入射させるために、光電変換層32が感度を持つ波長の光に対して十分に透明である必要がある。かかる封止層50としては、水分子を浸透させない緻密な金属酸化物・金属窒化物・金属窒化酸化物などセラミクスやダイヤモンド状炭素(DLC)などがあげられ、従来から、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素やそれらの積層膜、それらと有機高分子の積層膜などが用いられている。   In the photoelectric conversion element 1, since incident light reaches the photoelectric conversion layer 32 through the sealing layer 50, the photoelectric conversion layer 32 has sufficient sensitivity to light having a wavelength with which the photoelectric conversion layer 32 has sensitivity. It must be transparent. Examples of the sealing layer 50 include ceramics such as dense metal oxide, metal nitride, and metal nitride oxide that do not allow water molecules to permeate, diamond-like carbon (DLC), and the like. Conventionally, aluminum oxide, silicon oxide, Silicon nitride, silicon nitride oxide, a laminated film thereof, a laminated film of them and an organic polymer, or the like is used.

封止層50は、単一材料からなる薄膜で構成することもできるが、多層構成にして各層に別々の機能を付与することで、封止層50全体の応力緩和、製造工程中の発塵等によるクラック、ピンホールなどの欠陥発生の抑制、材料開発の最適化が容易になることなどの効果が期待できる。例えば、封止層50は、水分子などの劣化因子の浸透を阻止する本来の目的を果たす層の上に、その層で達成することが難しい機能を持たせた「封止補助層」を積層した2層構成を形成することができる。3層以上の構成も可能だが、製造コストを勘案するとなるべく層数は少ない方が好ましい。   The sealing layer 50 can be composed of a thin film made of a single material, but by providing a separate function for each layer in a multi-layer structure, the stress relaxation of the entire sealing layer 50 and dust generation during the manufacturing process Such effects as the suppression of defects such as cracks and pinholes caused by the above, and the optimization of material development can be expected. For example, the sealing layer 50 is formed by laminating a “sealing auxiliary layer” having a function that is difficult to achieve on the layer that serves the original purpose of preventing the penetration of deterioration factors such as water molecules. A two-layer structure can be formed. Although it is possible to have three or more layers, it is preferable that the number of layers is as small as possible in consideration of manufacturing costs.

封止層50の形成方法は、特に制限されず、既に成膜された光電変換層32等の性能、膜質をなるべく劣化させない方法で成膜されることが好ましい。従来、各種真空成膜技術により成膜することが一般的であるが、従来の封止層は、基板表面の構造物、基板表面の微小欠陥、基板表面に付着したパーティクルなどによる段差において、薄膜の成長が困難なので(段差が影になるので)平坦部と比べて膜厚が顕著に薄くなる。このために段差部分が劣化因子の浸透する経路になってしまう。この段差を封止層で完全に被覆するには、平坦部において1μm以上の膜厚になるように成膜して、封止層全体を厚くする必要がある。封止層形成時の真空度は、1×10Pa以下が好ましく、5×10Pa以下がさらに好ましい。 The formation method of the sealing layer 50 is not particularly limited, and is preferably formed by a method that does not deteriorate the performance and film quality of the already formed photoelectric conversion layer 32 and the like as much as possible. Conventionally, the film is generally formed by various vacuum film formation techniques, but the conventional sealing layer is a thin film at a step due to a structure on the substrate surface, minute defects on the substrate surface, particles adhering to the substrate surface, and the like. Is difficult to grow (because the step becomes a shadow), the film thickness is significantly thinner than the flat part. For this reason, the step portion becomes a path through which the deterioration factor penetrates. In order to completely cover the step with the sealing layer, it is necessary to form the film so as to have a film thickness of 1 μm or more in the flat portion, and to increase the thickness of the entire sealing layer. The degree of vacuum when forming the sealing layer is preferably 1 × 10 3 Pa or less, and more preferably 5 × 10 2 Pa or less.

しかしながら、画素寸法が2μm未満、特に1μm程度の撮像素子とした場合、封止層50の膜厚が大きいと、カラーフィルタと光電変換層との距離が大きくなり、封止層内で入射光が回折/発散し、混色が発生する恐れがある。従って、画素寸法が1μm程度の撮像素子への適用を考えた場合、封止層50の膜厚を減少させても素子性能が劣化しないような封止層材料/製造方法が必要になる。   However, in the case of an imaging device having a pixel size of less than 2 μm, particularly about 1 μm, if the sealing layer 50 is thick, the distance between the color filter and the photoelectric conversion layer increases, and incident light is transmitted within the sealing layer. Diffraction / divergence may occur and color mixing may occur. Therefore, when considering application to an image sensor having a pixel size of about 1 μm, a sealing layer material / manufacturing method is required that does not deteriorate the device performance even if the thickness of the sealing layer 50 is reduced.

原子層堆積(ALD)法は、CVD法の一種で、薄膜材料となる有機金属化合物分子、金属ハロゲン化物分子、金属水素化物分子の基板表面への吸着/反応と、それらに含まれる未反応基の分解を、交互に繰返して薄膜を形成する技術である。基板表面へ薄膜材料が到達する際は上記低分子の状態なので、低分子が入り込めるごくわずかな空間さえあれば薄膜が成長可能である。そのために、従来の薄膜形成法では困難であった段差部分を完全に被覆し(段差部分に成長した薄膜の厚さが平坦部分に成長した薄膜の厚さと同じ)、すなわち段差被覆性が非常に優れる。そのため、基板表面の構造物、基板表面の微小欠陥、基板表面に付着したパーティクルなどによる段差を完全に被覆できるので、そのような段差部分が光電変換材料の劣化因子の浸入経路にならない。封止層50の形成を原子層堆積法で行なった場合は従来技術よりも効果的に必要な封止層膜厚を薄くすることが可能になる。   The atomic layer deposition (ALD) method is a kind of CVD method, and adsorption / reaction of organometallic compound molecules, metal halide molecules, and metal hydride molecules, which are thin film materials, onto the substrate surface and unreacted groups contained therein. Is a technique for forming a thin film by alternately repeating decomposition. When the thin film material reaches the substrate surface, it is in the above-mentioned low molecular state, so that the thin film can be grown in a very small space where the low molecule can enter. For this reason, the step portion, which was difficult with the conventional thin film formation method, is completely covered (the thickness of the thin film grown on the step portion is the same as the thickness of the thin film grown on the flat portion), that is, the step coverage is very high Excellent. For this reason, steps due to structures on the substrate surface, minute defects on the substrate surface, particles adhering to the substrate surface, and the like can be completely covered, and such a step portion does not become an intrusion path for a deterioration factor of the photoelectric conversion material. When the sealing layer 50 is formed by the atomic layer deposition method, the required sealing layer thickness can be effectively reduced as compared with the prior art.

原子層堆積法で封止層50を形成する場合は、先述した封止層50に好ましいセラミクスに対応した材料を適宜選択できる。もっとも、本発明の光電変換層は有機光電変換材料を使用するために、有機光電変換材料が劣化しないような、比較的に低温で薄膜成長が可能な材料に制限される。アルキルアルミニウムやハロゲン化アルミニウムを材料とした原子層堆積法によると、有機光電変換材料が劣化しない200℃未満で緻密な酸化アルミニウム薄膜を形成することができる。特にトリメチルアルミニウムを使用した場合は100℃程度でも酸化アルミニウム薄膜を形成でき好ましい。酸化珪素や酸化チタンも材料を適切に選択することで酸化アルミニウムと同様に200℃未満で緻密な薄膜を形成することができ好ましい。   In the case of forming the sealing layer 50 by the atomic layer deposition method, a material corresponding to the ceramics preferable for the sealing layer 50 described above can be appropriately selected. However, since the photoelectric conversion layer of the present invention uses an organic photoelectric conversion material, it is limited to a material capable of growing a thin film at a relatively low temperature so that the organic photoelectric conversion material does not deteriorate. According to the atomic layer deposition method using alkyl aluminum or aluminum halide as the material, a dense aluminum oxide thin film can be formed at less than 200 ° C. at which the organic photoelectric conversion material does not deteriorate. In particular, when trimethylaluminum is used, an aluminum oxide thin film can be formed even at about 100 ° C. Silicon oxide and titanium oxide are also preferable because a dense thin film can be formed at less than 200 ° C., similarly to aluminum oxide, by appropriately selecting materials.

なお、原子層堆積法により形成した薄膜は、段差被覆性、緻密性という観点からは比類なく良質な薄膜形成を低温で達成できる。もっとも、薄膜材料の物性が、フォトリソグラフィ工程で使用する薬品で劣化してしまうことがある。例えば、原子層堆積法で成膜した酸化アルミニウム薄膜は非晶質なので、現像液や剥離液のようなアルカリ溶液で表面が侵食されてしまう。   In addition, the thin film formed by the atomic layer deposition method can achieve a high-quality thin film formation at a low temperature that is unparalleled from the viewpoint of step coverage and denseness. However, the physical properties of the thin film material may be deteriorated by chemicals used in the photolithography process. For example, since an aluminum oxide thin film formed by atomic layer deposition is amorphous, the surface is eroded by an alkaline solution such as a developer or a stripping solution.

また、原子層堆積法のようなCVD法で形成した薄膜は内部応力が非常に大きな引張応力を持つ例が多く、半導体製造工程のように、断続的な加熱、冷却が繰返される工程や、長期間の高温/高湿度雰囲気下での保存/使用により、薄膜自体に亀裂の入る劣化が発生することがある。   In addition, thin films formed by CVD, such as atomic layer deposition, often have tensile stresses with very large internal stress, such as processes that repeat intermittent heating and cooling, such as semiconductor manufacturing processes, Due to storage / use in a high temperature / high humidity atmosphere for a period, deterioration of the thin film itself may occur.

従って、原子層堆積法により成膜した封止層50を用いる場合は、耐薬品性に優れ、且つ、封止層50の内部応力を相殺可能な封止補助層を形成することが好ましい。   Therefore, when the sealing layer 50 formed by the atomic layer deposition method is used, it is preferable to form a sealing auxiliary layer that has excellent chemical resistance and can cancel the internal stress of the sealing layer 50.

かかる補助封止層としては、例えば、スパッタ法などの物理的気相成膜(PVD)法で成膜した耐薬品性に優れる金属酸化物、金属窒化物、金属窒化酸化物などのセラミクスのいずれか1つを含む層が挙げられる。スパッタ法などのPVD法で成膜したセラミクスは大きな圧縮応力を持つことが多く、原子層堆積法で形成した封止層50の引張応力を相殺することができる。   Examples of the auxiliary sealing layer include any of ceramics such as metal oxide, metal nitride, and metal nitride oxide that are excellent in chemical resistance formed by physical vapor deposition (PVD) such as sputtering. Or a layer containing one of them. Ceramics formed by a PVD method such as sputtering often has a large compressive stress, and can cancel the tensile stress of the sealing layer 50 formed by an atomic layer deposition method.

原子層堆積法で形成した封止層50としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタンのいずれかを含むことが好ましく、封止補助層としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素のいずれか1つを含むスパッタ膜が好ましい。この場合、封止層50の膜厚は0.05μm以上、0.5μm以下であることが好ましい。
以上のように、光電変換素子1は構成されている。
The sealing layer 50 formed by the atomic layer deposition method preferably includes any of aluminum oxide, silicon oxide, and titanium oxide. The sealing auxiliary layer includes aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, and silicon nitride oxide. A sputtered film containing any one of the above is preferable. In this case, the thickness of the sealing layer 50 is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less.
As described above, the photoelectric conversion element 1 is configured.

「撮像素子」
次に、光電変換素子1を備えた撮像素子(光センサ)100の構成について、図3を参照して説明する。図3は、本発明の一実施形態を説明するための撮像素子の概略構成を示す断面模式図である。この撮像素子は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡、携帯電話機等の撮像モジュール等に搭載して用いられる。
"Image sensor"
Next, the configuration of the image sensor (photosensor) 100 including the photoelectric conversion element 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an image sensor for explaining an embodiment of the present invention. This imaging device is used by being mounted on an imaging device such as a digital camera or a digital video camera, an imaging module such as an electronic endoscope or a mobile phone, or the like.

撮像素子100は、図1に示したような構成の複数の有機光電変換素子1と、各有機光電変換素子の光電変換層で発生した電荷に応じた信号を読み出す読み出し回路が形成された回路基板とを有し、該回路基板上方の同一面上に、複数の有機光電変換素子が1次元状又は二次元状に配列された構成となっている。   The image pickup device 100 is a circuit board on which a plurality of organic photoelectric conversion elements 1 configured as shown in FIG. 1 and a readout circuit that reads out signals corresponding to charges generated in the photoelectric conversion layer of each organic photoelectric conversion element are formed. And a plurality of organic photoelectric conversion elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the same surface above the circuit board.

撮像素子100は、基板101と、絶縁層102と、接続電極103と、画素電極104と、接続部105と、接続部106と、受光層107と、対向電極108と、緩衝層109と、封止層110と、カラーフィルタ(CF)111と、隔壁112と、遮光層113と、保護層114と、対向電極電圧供給部115と、読出し回路116とを備える。   The image sensor 100 includes a substrate 101, an insulating layer 102, a connection electrode 103, a pixel electrode 104, a connection portion 105, a connection portion 106, a light receiving layer 107, a counter electrode 108, a buffer layer 109, a sealing layer. A stop layer 110, a color filter (CF) 111, a partition wall 112, a light shielding layer 113, a protective layer 114, a counter electrode voltage supply unit 115, and a readout circuit 116 are provided.

画素電極104は、図1に示した有機光電変換素子1の下部電極20と同じ機能を有する。対向電極108は、図1に示した有機光電変換素子1の上部電極40と同じ機能を有する。受光層107は、図1に示した有機光電変換素子1の下部電極20と上部電極40との間に設けられる受光層30と同じ構成である。封止層110は、図1に示した有機光電変換素子1の封止層50と同じ機能を有する。画素電極104と、これに対向する対向電極108の一部と、これら電極で挟まれる受光層107と、画素電極104に対向する緩衝層109及び封止層110の一部とが、有機光電変換素子を構成している。   The pixel electrode 104 has the same function as the lower electrode 20 of the organic photoelectric conversion element 1 shown in FIG. The counter electrode 108 has the same function as the upper electrode 40 of the organic photoelectric conversion element 1 shown in FIG. The light receiving layer 107 has the same configuration as the light receiving layer 30 provided between the lower electrode 20 and the upper electrode 40 of the organic photoelectric conversion element 1 shown in FIG. The sealing layer 110 has the same function as the sealing layer 50 of the organic photoelectric conversion element 1 shown in FIG. The pixel electrode 104, a part of the counter electrode 108 facing the pixel electrode 104, the light receiving layer 107 sandwiched between the electrodes, and the buffer layer 109 and the part of the sealing layer 110 facing the pixel electrode 104 are subjected to organic photoelectric conversion. The element is configured.

基板101は、ガラス基板又はSi等の半導体基板である。基板101上には絶縁層102が形成されている。絶縁層102の表面には複数の画素電極104と複数の接続電極103が形成されている。   The substrate 101 is a glass substrate or a semiconductor substrate such as Si. An insulating layer 102 is formed on the substrate 101. A plurality of pixel electrodes 104 and a plurality of connection electrodes 103 are formed on the surface of the insulating layer 102.

受光層107は、複数の画素電極104の上にこれらを覆って設けられた全ての有機光電変換素子で共通の層である。   The light receiving layer 107 is a layer common to all the organic photoelectric conversion elements provided on the plurality of pixel electrodes 104 so as to cover them.

対向電極108は、受光層107上に設けられた、全ての有機光電変換素子で共通の1つの電極である。対向電極108は、受光層107よりも外側に配置された接続電極103の上にまで形成されており、接続電極103と電気的に接続されている。   The counter electrode 108 is one electrode provided on the light receiving layer 107 and common to all organic photoelectric conversion elements. The counter electrode 108 is formed up to the connection electrode 103 disposed outside the light receiving layer 107 and is electrically connected to the connection electrode 103.

接続部106は、絶縁層102に埋設されており、接続電極103と対向電極電圧供給部115とを電気的に接続するためのプラグ等である。対向電極電圧供給部115は、基板101に形成され、接続部106及び接続電極103を介して対向電極108に所定の電圧を印加する。対向電極108に印加すべき電圧が撮像素子の電源電圧よりも高い場合は、チャージポンプ等の昇圧回路によって電源電圧を昇圧して上記所定の電圧を供給する。   The connection part 106 is embedded in the insulating layer 102 and is a plug or the like for electrically connecting the connection electrode 103 and the counter electrode voltage supply part 115. The counter electrode voltage supply unit 115 is formed on the substrate 101 and applies a predetermined voltage to the counter electrode 108 via the connection unit 106 and the connection electrode 103. When the voltage to be applied to the counter electrode 108 is higher than the power supply voltage of the image sensor, the power supply voltage is boosted by a booster circuit such as a charge pump to supply the predetermined voltage.

読出し回路116は、複数の画素電極104の各々に対応して基板101に設けられており、対応する画素電極104で捕集された電荷に応じた信号を読出すものである。読出し回路116は、例えばCCD、MOS回路、又はTFT回路等で構成されており、絶縁層102内に配置された図示しない遮光層によって遮光されている。読み出し回路116は、それに対応する画素電極104と接続部105を介して電気的に接続されている。   The readout circuit 116 is provided on the substrate 101 corresponding to each of the plurality of pixel electrodes 104, and reads out a signal corresponding to the charge collected by the corresponding pixel electrode 104. The reading circuit 116 is configured by, for example, a CCD, a MOS circuit, or a TFT circuit, and is shielded from light by a light shielding layer (not shown) disposed in the insulating layer 102. The readout circuit 116 is electrically connected to the corresponding pixel electrode 104 via the connection unit 105.

緩衝層109は、対向電極108上に、対向電極108を覆って形成されている。封止層110は、緩衝層109上に、緩衝層109を覆って形成されている。カラーフィルタ111は、封止層110上の各画素電極104と対向する位置に形成されている。隔壁112は、カラーフィルタ111同士の間に設けられており、カラーフィルタ111の光透過効率を向上させるためのものである。   The buffer layer 109 is formed on the counter electrode 108 so as to cover the counter electrode 108. The sealing layer 110 is formed on the buffer layer 109 so as to cover the buffer layer 109. The color filter 111 is formed at a position facing each pixel electrode 104 on the sealing layer 110. The partition wall 112 is provided between the color filters 111 and is for improving the light transmission efficiency of the color filter 111.

遮光層113は、封止層110上のカラーフィルタ111及び隔壁112を設けた領域以外に形成されており、有効画素領域以外に形成された受光層107に光が入射する事を防止する。保護層114は、カラーフィルタ111、隔壁112、及び遮光層113上に形成されており、撮像素子100全体を保護する。   The light shielding layer 113 is formed in a region other than the region where the color filter 111 and the partition 112 are provided on the sealing layer 110, and prevents light from entering the light receiving layer 107 formed outside the effective pixel region. The protective layer 114 is formed on the color filter 111, the partition 112, and the light shielding layer 113, and protects the entire image sensor 100.

このように構成された撮像素子100では、光が入射すると、この光が受光層107に入射し、ここで電荷が発生する。発生した電荷のうちの正孔は、画素電極104で捕集され、その量に応じた電圧信号が読み出し回路116によって撮像素子100外部に出力される。   In the imaging device 100 configured as described above, when light is incident, the light is incident on the light receiving layer 107, and charges are generated here. Holes in the generated charges are collected by the pixel electrode 104, and a voltage signal corresponding to the amount is output to the outside of the image sensor 100 by the readout circuit 116.

撮像素子100の製造方法は、次の通りである。   The manufacturing method of the image sensor 100 is as follows.

対向電極電圧供給部115と読み出し回路116が形成された回路基板上に、接続部105,106、複数の接続電極103、複数の画素電極104、及び絶縁層102を形成する。複数の画素電極104は、絶縁層102の表面に例えば正方格子状に配置する。   On the circuit substrate on which the common electrode voltage supply unit 115 and the readout circuit 116 are formed, the connection units 105 and 106, the plurality of connection electrodes 103, the plurality of pixel electrodes 104, and the insulating layer 102 are formed. The plurality of pixel electrodes 104 are arranged on the surface of the insulating layer 102 in a square lattice pattern, for example.

次に、複数の画素電極104上に、受光層107、対向電極108、緩衝層109、封止層110を順次形成する。受光層107、対向電極108、封止層110の形成方法は、上記光電変換素子1の説明において記したとおりである。緩衝層109については、例えば真空抵抗加熱蒸着法によって形成する。次に、カラーフィルタ111、隔壁112、遮光層113を形成後、保護層114を形成して、撮像素子100を完成する。   Next, the light receiving layer 107, the counter electrode 108, the buffer layer 109, and the sealing layer 110 are sequentially formed on the plurality of pixel electrodes 104. The formation method of the light receiving layer 107, the counter electrode 108, and the sealing layer 110 is as described in the description of the photoelectric conversion element 1. The buffer layer 109 is formed by, for example, a vacuum resistance heating vapor deposition method. Next, after forming the color filter 111, the partition 112, and the light shielding layer 113, the protective layer 114 is formed, and the imaging element 100 is completed.

上記では、撮像素子及び撮像素子として好適な光電変換素子において、本発明の成膜用有機材料を用いて成膜された受光層を備えた態様について説明したが、本発明の成膜用有機材料60は、有機電界発光素子及び有機電界発光素子として好適な光電変換素子における発光層の成膜にも好ましく用いることができる。   In the above description, in the imaging element and the photoelectric conversion element suitable as the imaging element, the aspect including the light receiving layer formed using the organic material for film formation of the present invention has been described. However, the organic material for film formation of the present invention has been described. 60 can also be preferably used for forming a light emitting layer in an organic electroluminescent device and a photoelectric conversion device suitable as an organic electroluminescent device.

(実施例1〜4,比較例1〜2)
ガラス基板を用意し、基板上に、アモルファス性ITO下部電極(30nm厚)をスパッタ法により成膜し、次いで、電子ブロッキング層として上記EB−3を真空抵抗加熱蒸着法により成膜した(100nm厚)。
(Examples 1-4, Comparative Examples 1-2)
A glass substrate was prepared, and an amorphous ITO lower electrode (thickness: 30 nm) was formed on the substrate by sputtering, and then the above-mentioned EB-3 was formed by vacuum resistance heating vapor deposition (100 nm thickness) as an electron blocking layer. ).

次いで、表1に示されるように、画素欠陥となり得る異物量が異なるフラーレン(C60)、及び上記化合物1を光電変換層用成膜用有機材料として用意した。フラーレン(C60)について、表1中の比較例2を市販のフラーレン蒸着源とし、以下に示す方法により、表1に記載の異物量となるように各例の異物量を調整して使用した。使用した成膜材料のHPLC純度は全て99.5%以上、金属不純物量は各10ppm未満であった。化合物1については、以下のようにして合成し、異物量については前例共通のものとした。 Next, as shown in Table 1, fullerenes (C 60 ) having different amounts of foreign matters that could become pixel defects, and the compound 1 were prepared as film-forming organic materials for photoelectric conversion layers. For fullerene (C 60 ), Comparative Example 2 in Table 1 was used as a commercially available fullerene vapor deposition source, and the amount of foreign matter in each example was adjusted and used by the method shown below so that the amount of foreign matter shown in Table 1 was achieved. . All the film-forming materials used had an HPLC purity of 99.5% or more, and the amount of metal impurities was less than 10 ppm each. Compound 1 was synthesized as follows, and the amount of foreign matter was common to the previous examples.

市販のフラーレン(C60)の調整は以下のようにして行った。まず、比較例2として用いたフラーレンをトルエン中に投入して完全に溶解させて溶液を調製し(溶解の判断は目視にて実施)、孔径の異なる5種のメンブレンフィルタ(0.1μm,0.2μm,0.45μm,1μm,5μm)にて吸引濾過した。次いで、それぞれの濾液を減圧しながらエバポレータで加熱して溶媒を除去し、残った粉体を用いて各例の成膜用有機材料とした。 The adjustment of commercially available fullerene (C 60 ) was performed as follows. First, the fullerene used as Comparative Example 2 was put in toluene and completely dissolved to prepare a solution (dissolution was visually determined). Five types of membrane filters (0.1 μm, 0 having different pore sizes) were prepared. .. 2 μm, 0.45 μm, 1 μm, 5 μm). Next, each filtrate was heated with an evaporator while reducing the pressure to remove the solvent, and the remaining powder was used as an organic material for film formation in each example.

各例に残存する異物量は、各例の粉体10mgをトルエン50ml中に完全に溶解させ、その溶液を孔径0.1μmのメンブレンフィルタにて吸引濾過し、その後異物が付着しないような環境で風乾したあと、フィルタ上に残った異物の質量を測定することにより測定した。   The amount of foreign matter remaining in each example was such that 10 mg of the powder of each example was completely dissolved in 50 ml of toluene, the solution was suction filtered with a membrane filter having a pore size of 0.1 μm, and then no foreign matter adhered. It measured by measuring the mass of the foreign material which remained on the filter after air-drying.

化合物1は、J.Med.Chem.,1973年,16巻,1334−1339項に従い、Benz[f]indane−1,3−dioneを合成し、このサンプル2gと4−(N,N−ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド3.1gをエタノール20ml中で還流下、6時間過熱攪拌し、室温まで冷却した。得られた結晶を濾別、洗浄し、クロロホルムーアセトニトリルから再結晶を行うことで得た。
各例の成膜用有機材料を用いて、膜厚500nmとなるように電子ブロッキング層上に光電変換層を共蒸着により形成した(実施例1〜4,比較例1〜2)。共蒸着は真空抵抗加熱蒸着により実施した。電子ブロッキング層及び光電変換層の真空蒸着は全て4×10−4Pa以下の真空度で行った。また、成膜された光電変換層中のフラーレンC60と化合物1との体積比率は3:1であった(膜厚換算)。
Compound 1 is disclosed in J. Org. Med. Chem. , 1973, Vol. 16, 1334-1339, Benz [f] indane-1,3-dione was synthesized, and 2 g of this sample and 3.1 g of 4- (N, N-diphenylamino) benzaldehyde were added in 20 ml of ethanol. The mixture was stirred for 6 hours under reflux and cooled to room temperature. The obtained crystals were separated by filtration, washed, and recrystallized from chloroform-acetonitrile.
Using the organic material for film formation in each example, a photoelectric conversion layer was formed on the electron blocking layer by co-evaporation so as to have a film thickness of 500 nm (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2). Co-evaporation was performed by vacuum resistance heating deposition. The vacuum deposition of the electron blocking layer and the photoelectric conversion layer was all performed at a vacuum degree of 4 × 10 −4 Pa or less. The volume ratio of the fullerene C 60 in the photoelectric conversion layer which is formed with the Compound 1 was 3: 1 (thickness conversion).

次に、光電変換層上にアモルファス性ITO上部電極(10nm厚)をスパッタ法により成膜し、本発明の光電変換素子を得た。上部電極上には、封止層として加熱蒸着によりSiO膜を形成し、更に、ALCVD法によりAl層を形成した。 Next, an amorphous ITO upper electrode (10 nm thick) was formed on the photoelectric conversion layer by a sputtering method to obtain the photoelectric conversion element of the present invention. On the upper electrode, a SiO film was formed as a sealing layer by heating vapor deposition, and an Al 2 O 3 layer was further formed by ALCVD.

また、基板として、CMOS回路からなる読み出し回路と、これに接続される接続電極とを形成したCMOS基板を用いた以外は上記と同様にして、各例の撮像素子を作製した。   In addition, the image pickup device of each example was manufactured in the same manner as described above except that a CMOS substrate on which a readout circuit composed of a CMOS circuit and a connection electrode connected thereto was used as the substrate.

[評価]
得られた各例の光電変換素子に対して、2×10V/cmの電場で印加した際の、波長500−750nmの光に対する相対感度を測定した。なお、各素子の光電変換性能の測定の際には、上部電極(透明導電性膜)側から光を入射した。また、撮像素子にDC光源から光を照射した状態で外部電界を与えた場合の、DC出力画像、暗時出力画像を取得して、白傷や黒傷の評価を行った。評価結果を下記表1に示す。
[Evaluation]
The relative sensitivity to light having a wavelength of 500 to 750 nm when applied with an electric field of 2 × 10 5 V / cm was measured for the obtained photoelectric conversion elements. In the measurement of the photoelectric conversion performance of each element, light was incident from the upper electrode (transparent conductive film) side. In addition, a DC output image and a dark output image were obtained when an external electric field was applied to the image pickup device while being irradiated with light from a DC light source, and white scratches and black scratches were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below.

表1に示されるように、異物量が多いほど、白傷、黒傷などの欠陥個数が多数確認された。表1では異物の含有量が0質量%である実施例1を基準(100)として、相対感度及び画素欠陥個数を示してある。光センサ用途では、少なくとも実施例1の10倍程度までが許容範囲として考えられ、受光層の成膜用有機材料中の異物量は1.0質量%未満、好ましくは0.8質量%以下であることが好ましいことが確認された。
As shown in Table 1, the larger the amount of foreign matter, the greater the number of defects such as white scratches and black scratches. In Table 1, relative sensitivity and the number of pixel defects are shown with reference to Example 1 in which the content of foreign matter is 0% by mass. For optical sensor applications, the allowable range is at least about 10 times that of Example 1, and the amount of foreign matter in the organic material for forming the light receiving layer is less than 1.0% by mass, preferably 0.8% by mass or less. It was confirmed that it was preferable.

本発明の成膜用有機材料及びそれを用いた成膜方法は、デジタルカメラや携帯電話用カメラ、内視鏡用カメラ等に搭載される有機撮像素子や、有機ELディスプレイや有機EL照明等に搭載される有機発光素子、電子ペーパーや無線タグ等に搭載される有機薄膜トランジスタ、光センサ等に用いられる有機光電変換素子の有機層の成膜に好ましく適用することができる。 The organic material for film formation and the film forming method using the same of the present invention are applied to an organic imaging device mounted on a digital camera, a camera for a mobile phone, an endoscope camera, an organic EL display, an organic EL illumination, or the like. It can be preferably applied to film formation of an organic layer of an organic photoelectric conversion element used for an organic light emitting element to be mounted, an organic thin film transistor mounted on an electronic paper or a wireless tag, an optical sensor, or the like.

1 有機光電変換素子(光電変換素子)
10,101,210 基板
20 下部電極
30 受光層
31 電子ブロッキング層
32 光電変換層
40 上部電極
50 封止層
60 蒸着材料(成膜用有機材料)
71 蒸着セル
100 撮像素子,光センサ
106 信号読み出し回路
200 有機電界発光素子
221 陽極
222 陰極
234 発光層
1 Organic photoelectric conversion device (photoelectric conversion device)
10, 101, 210 Substrate 20 Lower electrode 30 Light receiving layer 31 Electron blocking layer 32 Photoelectric conversion layer 40 Upper electrode 50 Sealing layer 60 Vapor deposition material (organic material for film formation)
71 Vapor deposition cell 100 Image sensor, optical sensor 106 Signal readout circuit 200 Organic electroluminescent device 221 Anode 222 Cathode 234 Light emitting layer

Claims (22)

光センサに用いられる有機光電変換素子の受光層の乾式成膜に用いられ、
前記受光層の構成有機物を主成分とする成膜用有機材料であって、
高速液体クロマトグラフィにより検出できない物質を1.0質量%未満含有してなる成膜用有機材料。
Used for dry film formation of the light-receiving layer of the organic photoelectric conversion element used in the optical sensor,
An organic material for film formation mainly composed of organic substances constituting the light receiving layer,
An organic material for film formation containing less than 1.0% by mass of a substance that cannot be detected by high performance liquid chromatography.
前記物質が、前記構成有機物及び/又は金属が反応することにより生成された物質、前記構成有機物の製造工程において生じる中間体、及び該中間体が反応することにより生成された物質の少なくとも1つからなる請求項1記載の成膜用有機材料。   The substance is formed from at least one of a substance generated by the reaction of the constituent organic substance and / or metal, an intermediate generated in the production process of the constituent organic substance, and a substance generated by the reaction of the intermediate. The organic material for film formation according to claim 1. 前記光センサの1画素の長い方の辺の長さが5μm以下である請求項1又は2いずれか1項に記載の成膜用有機材料。   3. The organic material for film formation according to claim 1, wherein a length of a longer side of one pixel of the photosensor is 5 μm or less. 前記物質を0.8質量%以下含有する請求項1〜3いずれか1項記載の成膜用有機材料。   The organic material for film-forming of any one of Claims 1-3 which contains the said substance 0.8 mass% or less. 前記物質を0.5質量%以下含有する請求項1〜3いずれか1項に記載の成膜用有機材料。   The organic material for film-forming of any one of Claims 1-3 which contains the said substance 0.5 mass% or less. 前記構成有機物にフラーレン又はフラーレン誘導体を含む請求項1〜5いずれか1項記載の成膜用有機材料。   The organic material for film-forming of any one of Claims 1-5 which contain fullerene or a fullerene derivative in the said structure organic substance. 前記物質が、前記構成有機物よりも昇華温度が高いものである請求項1〜6いずれか1項記載の成膜用有機材料。   The organic material for film formation according to claim 1, wherein the substance has a sublimation temperature higher than that of the constituent organic substance. 前記乾式成膜法が真空抵抗加熱蒸着法である請求項1〜7いずれか1項記載の成膜用有機材料。   The organic material for film formation according to claim 1, wherein the dry film formation method is a vacuum resistance heating vapor deposition method. 前記受光層が光電変換層又は電子ブロッキング層である請求項1〜8いずれか1項記載の成膜用有機材料。   The organic material for film formation according to claim 1, wherein the light receiving layer is a photoelectric conversion layer or an electron blocking layer. 残留溶媒量が3mol%以下である請求項1〜9いずれか1項記載の成膜用有機材料。   The organic material for film-forming of any one of Claims 1-9 whose residual solvent amount is 3 mol% or less. 金属含有量が10ppm未満である請求項1〜10いずれか1項記載の成膜用有機材料。   The organic material for film formation according to any one of claims 1 to 10, wherein the metal content is less than 10 ppm. 光センサに用いられる有機光電変換素子の受光層を乾式成膜法により形成する方法であって、
前記受光層の構成有機物を主成分とし、高速液体クロマトグラフィにより測定される純度が98%以上、且つ金属含有量が10ppm未満である成膜用有機材料を用意する工程と、
該成膜用有機材料から、前記高速液体クロマトグラフィ測定により検出できない物質を除去して該物質の前記成膜用有機材料中における含量が1.0質量%未満にする精製工程と、
該精製工程後の前記成膜用有機材料を用いて前記受光層を前記乾式成膜法により形成する成膜工程とを有する受光層形成方法。
A method of forming a light receiving layer of an organic photoelectric conversion element used in an optical sensor by a dry film forming method,
A step of preparing a film-forming organic material having a constituent organic substance of the light-receiving layer as a main component, a purity measured by high performance liquid chromatography of 98% or more, and a metal content of less than 10 ppm;
A purification step of removing a substance that cannot be detected by the high performance liquid chromatography measurement from the organic material for film formation so that the content of the substance in the organic material for film formation is less than 1.0% by mass;
And a film forming step of forming the light receiving layer by the dry film forming method using the organic material for film formation after the purification step.
前記物質は、前記構成有機物及び/又は前記金属が反応することにより生成された物質、前記構成有機物の製造工程において生じる中間体、及び該中間体が反応することにより生成された物質の少なくとも1つからなる請求項12記載の受光層形成方法。   The substance is at least one of a substance produced by the reaction of the constituent organic substance and / or the metal, an intermediate produced in the production process of the constituent organic substance, and a substance produced by the reaction of the intermediate. The light-receiving layer forming method according to claim 12. 前記精製工程において、前記成膜用有機材料中における残留溶媒量が3mol%以下にする工程を更に有する請求項12又は13いずれか1項に記載の受光層形成方法。   The light-receiving layer forming method according to claim 12, further comprising a step of setting the amount of residual solvent in the organic material for film formation to 3 mol% or less in the purification step. 前記乾式成膜法が真空抵抗加熱蒸着法である請求項12〜14いずれか1項記載の受光層形成方法。 The light-receiving layer forming method according to claim 12, wherein the dry film forming method is a vacuum resistance heating vapor deposition method. 前記受光層が光電変換層又は電子ブロッキング層である請求項12〜15いずれか1項記載の受光層形成方法。 The light receiving layer forming method according to claim 12, wherein the light receiving layer is a photoelectric conversion layer or an electron blocking layer. 前記受光層が光電変換層又は電子ブロッキング層であり、前記構成有機物が、フラーレン又はフラーレン誘導体を含む請求項16に記載の受光層形成方法。 The light- receiving layer forming method according to claim 16, wherein the light-receiving layer is a photoelectric conversion layer or an electron blocking layer, and the constituent organic substance includes fullerene or a fullerene derivative. 前記物質が、前記構成有機物よりも昇華温度が高いものである請求項12〜17いずれか1項記載の受光層形成方法。   The light-receiving layer forming method according to claim 12, wherein the substance has a sublimation temperature higher than that of the constituent organic substance. 一対の電極と、前記一対の電極に挟持された少なくとも光電変換層を含む受光層又は発光層を有する有機光電変換素子の製造方法であって、
前記受光層を請求項12〜18いずれか1項記載の受光層形成方法により成膜する有機光電変換素子の製造方法。
A method for producing an organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a light receiving layer or a light emitting layer including at least a photoelectric conversion layer sandwiched between the pair of electrodes,
The manufacturing method of the organic photoelectric conversion element which forms the said light receiving layer with the light receiving layer formation method of any one of Claims 12-18.
一対の電極と、前記一対の電極に挟持された少なくとも光電変換層を含む受光層を有する有機光電変換素子であって、
前記一対の電極のうち少なくとも一方が透明電極であり、
前記受光層が、請求項1〜11いずれか1項記載の成膜用有機材料を用いて乾式成膜されたものを含む有機光電変換素子。
An organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a light receiving layer including at least a photoelectric conversion layer sandwiched between the pair of electrodes,
At least one of the pair of electrodes is a transparent electrode,
The organic photoelectric conversion element containing what the said light receiving layer formed into a dry film using the organic material for film-forming of any one of Claims 1-11.
複数の、請求項20に記載の光電変換素子と、
該光電変換素子の前記光電変換層で発生した電荷に応じた信号を読み出す信号読出し回路が形成された回路基板とを備える光センサ。
A plurality of photoelectric conversion elements according to claim 20;
An optical sensor comprising: a circuit board on which a signal reading circuit for reading a signal corresponding to a charge generated in the photoelectric conversion layer of the photoelectric conversion element is formed.
撮像素子である請求項21に記載の光センサ。   The optical sensor according to claim 21, wherein the optical sensor is an image sensor.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106463519B (en) * 2014-08-21 2020-09-18 索尼公司 Imaging element, solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP6371648B2 (en) * 2014-09-12 2018-08-08 富士フイルム株式会社 Photocatalytic electrode for water splitting
JP6721980B2 (en) 2014-12-19 2020-07-15 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. Organic photoelectric device, image sensor, and electronic device including the same
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KR102421068B1 (en) * 2015-09-16 2022-07-14 엘지이노텍 주식회사 Apparatus for Sensing Dust
KR20190126106A (en) * 2017-04-07 2019-11-08 후지필름 가부시키가이샤 Photoelectric conversion elements, light sensors, and imaging elements
KR20200125582A (en) * 2018-03-02 2020-11-04 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 Alumina protective solution, protective method, and manufacturing method of semiconductor substrate having alumina layer using the same
JP7458164B2 (en) 2019-10-23 2024-03-29 株式会社ジャパンディスプレイ semiconductor equipment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5434027B2 (en) * 2008-09-24 2014-03-05 住友化学株式会社 Organic photoelectric conversion element
JP5250836B2 (en) * 2008-12-08 2013-07-31 コニカミノルタ株式会社 Organic photoelectric conversion element, solar cell, and optical sensor array
WO2011052577A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 住友化学株式会社 Organic photoelectric conversion element and production method therefor
JP2011187663A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Fujifilm Corp Photoelectric conversion element and image pickup element
JP5225305B2 (en) * 2010-03-11 2013-07-03 株式会社東芝 Organic thin film solar cell and method for producing the same

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