KR20110104910A - Method of manufacturing organic photo-electric conversion device, organic photo-electric conversion device, imaging device, and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
소자 성능의 열화와 비용의 증대를 방지하는 것이 가능한 유기 광전 변환 소자의 제조 방법을 제공한다.
전극(2)과 전극(2) 상방에 형성된 전극(5)과, 전극(2) 및 전극(5) 사이에 형성된 유기 재료를 포함하는 광전 변환층(4)과, 전극(2), 전극(5) 및 광전 변환층(4)을 밀봉하는 밀봉층(6)을 포함하는 유기 광전 변환 소자(10)의 제조 방법으로서, 광전 변환층(4)은 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 p형 유기 반도체의 혼합층으로 구성되어 있고, 기판(1) 상방에 전극(2)을 형성하는 제 1 공정과, 전극(2)의 상방에 광전 변환층(4)을 형성하는 제 2 공정과, 광전 변환층(4)의 상방에 전극(5)을 형성하는 제 3 공정과, 전극(5)의 상방에 밀봉층(6)을 형성하는 제 4 공정을 구비하고, 제 2 공정∼제 4 공정의 각 공정을 진공 하에서 행하고, 제 2 공정과 제 4 공정 사이의 각 공정 간에 제작 도중의 유기 광전 변환 소자를 비진공 하에 두는 제 5 공정을 구비한다.Provided is a method of manufacturing an organic photoelectric conversion element that can prevent deterioration of device performance and increase in cost.
An electrode 2 and an electrode 5 formed above the electrode 2, a photoelectric conversion layer 4 including an organic material formed between the electrode 2 and the electrode 5, an electrode 2, and an electrode ( 5) and the manufacturing method of the organic photoelectric conversion element 10 including the sealing layer 6 which seals the photoelectric conversion layer 4, the photoelectric conversion layer 4 is a mixed layer of fullerene or fullerene derivative and p-type organic semiconductor. A first step of forming the electrode 2 above the substrate 1, a second step of forming the photoelectric conversion layer 4 above the electrode 2, and a photoelectric conversion layer 4. And a fourth step of forming the electrode 5 above the second electrode, and a fourth step of forming the sealing layer 6 above the electrode 5, wherein the respective steps of the second to fourth steps are carried out under vacuum. And a fifth step of placing the organic photoelectric conversion element during the production under non-vacuum between the steps between the second step and the fourth step.
Description
본 발명은 유기 광전 변환 소자의 제조 방법, 유기 광전 변환 소자, 촬상 소자, 및 촬상 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing method of an organic photoelectric conversion element, an organic photoelectric conversion element, an imaging element, and an imaging device.
한 쌍의 전극과 이 한 쌍의 전극 사이에 형성되는 유기 재료를 사용한 광전 변환층을 갖는 유기 광전 변환 소자가 알려져 있다. 특허문헌 1에는 광전 변환 효율의 향상을 목적으로 광전 변환층으로서 p형 유기 반도체와 풀러렌 또는 풀러렌 유도체의 혼합층(2개의 재료를 함께 증착한 층)을 사용한 유기 광전 변환 소자가 개시되어 있다.BACKGROUND ART An organic photoelectric conversion element having a photoelectric conversion layer using a pair of electrodes and an organic material formed between the pair of electrodes is known. Patent Document 1 discloses an organic photoelectric conversion element using a mixed layer (layer of two materials deposited together) of a p-type organic semiconductor and a fullerene or a fullerene derivative as a photoelectric conversion layer for the purpose of improving the photoelectric conversion efficiency.
일반적으로 유기 재료는 수분이나 산소에 의한 영향을 받아서 특성이 변화되어 버리는 것이 알려져 있다. 이 때문에 유기 광전 변환 소자를 제조할 때에는 모든 공정을 진공 일관으로 행하는 것이 바람직하다고 하는 것이 상식으로서 고려되어 왔다.In general, it is known that organic materials change their properties under the influence of moisture and oxygen. For this reason, when manufacturing an organic photoelectric conversion element, it has been considered as common sense that it is preferable to perform all the processes consistently in a vacuum.
한편, 진공 일관 공정을 실현하려고 하면 제조 설비가 대규모가 되기 때문에 비용이 증대된다는 우려가 있다. 그래서 제조 비용을 억제하면서 성능 열화가 없는 유기 광전 변환 소자를 얻는 방법이 요망되고 있다.On the other hand, when the vacuum integrated process is to be realized, there is a concern that the cost increases because the manufacturing equipment becomes large. Therefore, there is a demand for a method for obtaining an organic photoelectric conversion element without deteriorating performance while suppressing manufacturing cost.
유기 광전 변환 소자에 있어서 모든 제조 공정을 진공 일관으로 행하지 않는 것으로서는 특허문헌 2에 기재된 것이 있다. 특허문헌 2에는 전극, 풀러렌, p형 유기 반도체, 전극의 순서대로 적층된 유기 태양 전지에 있어서 전극 상에 풀러렌, p형 유기 반도체를 순서대로 진공 증착으로 형성한 후 소자를 일단 공기에 노출시키고, 그 후에 전극을 진공 증착으로 형성하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법으로는 소자 특성의 열화를 방지할 수는 없다.There exists a thing of
또한, 유기 광전 변환 소자는 아니지만 동일한 유기 재료를 사용한 소자인 유기 EL 소자에 있어서 진공 일관 공정으로 제조를 행하는 것으로서는 특허문헌 3에 기재된 것이 있고, 성능을 안정시키기 위해서 모든 공정을 진공 일관으로 하지 않는 제조 방법으로서는 특허문헌 4, 5에 기재된 것이 있다.In addition, what is manufactured by the vacuum coherence process in the organic electroluminescent element which is not an organic photoelectric conversion element but the element using the same organic material is what was described in
본 발명은 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 p형 유기 반도체의 혼합층을 포함하는 광전 변환층을 갖는 유기 광전 변환 소자로서, 소자 성능의 열화와 비용의 증대를 방지하는 것이 가능한 유기 광전 변환 소자의 제조 방법과, 이 제조 방법에 의해 제조된 유기 광전 변환 소자와, 이 유기 광전 변환 소자를 구비하는 촬상 소자와, 이 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to an organic photoelectric conversion device having a photoelectric conversion layer including a mixed layer of a fullerene or a fullerene derivative and a p-type organic semiconductor, the method of manufacturing an organic photoelectric conversion device capable of preventing deterioration of device performance and increase in cost; It aims at providing the organic photoelectric conversion element manufactured by this manufacturing method, the imaging element provided with this organic photoelectric conversion element, and the imaging device provided with this imaging element.
본 발명의 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상방에 형성된 제 2 전극과, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 재료를 포함하는 광전 변환층과, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 광전 변환층을 밀봉하는 밀봉층을 포함하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법으로서, 상기 광전 변환층은 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 p형 유기 반도체의 혼합층을 포함하는 비발광성층이며, 기판 상방에 상기 제 1 전극을 형성하는 제 1 공정과, 상기 제 1 전극의 상방에 상기 광전 변환층을 형성하는 제 2 공정과, 상기 광전 변환층의 상방에 상기 제 2 전극을 형성하는 제 3 공정과, 상기 제 2 전극의 상방에 상기 밀봉층을 형성하는 제 4 공정을 구비하고, 상기 제 2 공정∼상기 제 4 공정의 각 공정을 진공 하에서 행하고, 상기 제 2 공정의 종료 후부터 상기 제 4 공정의 개시까지의 사이에 제작 도중의 상기 유기 광전 변환 소자를 비진공 하에 두는 제 5 공정을 구비하는 것이다.The manufacturing method of the organic photoelectric conversion element of the present invention includes a photoelectric conversion layer comprising a first electrode, a second electrode formed above the first electrode, an organic material formed between the first electrode and the second electrode, A method of manufacturing an organic photoelectric conversion device including a sealing layer for sealing the first electrode, the second electrode, and the photoelectric conversion layer, wherein the photoelectric conversion layer includes a mixed layer of a fullerene or a fullerene derivative and a p-type organic semiconductor. A first step of forming the first electrode above the substrate, a second step of forming the photoelectric conversion layer above the first electrode, and the second electrode above the photoelectric conversion layer. And a fourth step of forming the sealing layer above the second electrode, and performing each step of the second step to the fourth step under vacuum. After termination of the second step to the fifth step includes placing the organic photoelectric conversion element manufactured by the way between the start of the fourth step under non-vacuum.
이 제조 방법에 의하면 제 2 공정의 종료 후부터 제 4 공정의 개시까지의 사이에 제 5 공정을 형성하고 있기 때문에 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 p형 유기 반도체의 혼합층을 포함하는 비발광성의 광전 변환층을 구비한 유기 광전 변환 소자의 성능 열화와 비용의 증대를 방지할 수 있다. 특허문헌 4, 5는 발광 소자에 관한 발명이며, 비발광성의 광전 변환층을 갖는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법과는 전혀 다르다. 또한, 특허문헌 2는 광전 변환층을 혼합층으로서 형성하는 것에 대해서 기재되어 있지 않다. 또한, 후술의 비교예에 기재된 바와 같이, 광전 변환층을 혼합층이 아닌 적층 구조로 한 구성에서는 제 5 공정을 형성해도 소자 성능의 열화를 방지할 수는 없다. 이러한 점에서, 특허문헌 1∼5에 기재된 발명에서는 본원 발명의 과제를 해결할 수는 없지만 본 제조 방법에 의하면 이 과제를 해결할 수 있다.According to this manufacturing method, since the fifth step is formed between the end of the second step and the start of the fourth step, a non-light-emitting photoelectric conversion layer including a mixed layer of fullerene or fullerene derivative and p-type organic semiconductor is provided. It is possible to prevent deterioration of performance and increase in cost of an organic photoelectric conversion element.
본 발명의 유기 광전 변환 소자는 상기 제조 방법에 의해 제조된 것이다.The organic photoelectric conversion element of this invention is manufactured by the said manufacturing method.
본 발명의 촬상 소자는 복수개의 상기 유기 광전 변환 소자와, 상기 각 유기 광전 변환 소자의 상기 광전 변환층에서 발생한 전하에 따른 신호를 판독하는 신호 판독 회로가 형성된 회로 기판을 구비하는 것이다.An imaging device of the present invention includes a plurality of the organic photoelectric conversion elements and a circuit board on which a signal reading circuit for reading signals corresponding to charges generated in the photoelectric conversion layers of the respective organic photoelectric conversion elements is formed.
본 발명의 촬상 장치는 상기 촬상 소자를 구비하는 것이다.The imaging device of the present invention includes the imaging device.
(발명의 효과)(Effects of the Invention)
본 발명에 의하면 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 p형 유기 반도체의 혼합층을 포함하는 광전 변환층을 갖는 유기 광전 변환 소자로서, 소자 성능의 열화와 비용의 증대를 방지하는 것이 가능한 유기 광전 변환 소자의 제조 방법과, 이 제조 방법에 의해 제조된 유기 광전 변환 소자와, 이 유기 광전 변환 소자를 구비하는 촬상 소자와, 이 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided an organic photoelectric conversion device having a photoelectric conversion layer including a mixed layer of a fullerene or a fullerene derivative and a p-type organic semiconductor, and a method for manufacturing an organic photoelectric conversion device capable of preventing deterioration of device performance and increase in cost; The organic photoelectric conversion element manufactured by this manufacturing method, the imaging element provided with this organic photoelectric conversion element, and the imaging device provided with this imaging element can be provided.
도 1은 본 발명의 일실시형태를 설명하기 위한 유기 광전 변환 소자의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태를 설명하기 위한 촬상 소자의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematic structure of the organic photoelectric conversion element for demonstrating one Embodiment of this invention.
It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematic structure of the imaging element for demonstrating one Embodiment of this invention.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.
도 1은 본 발명의 일실시형태를 설명하기 위한 유기 광전 변환 소자의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 1에 나타내는 유기 광전 변환 소자(10)는 기판(1)과, 기판(1) 상에 형성된 전극(2)과, 전극(2) 상에 형성된 전자 블로킹층(3)과, 전자 블로킹층(3) 상에 형성된 광전 변환층(4)과, 광전 변환층(4) 상에 형성된 전극(5)과, 전극(5) 상에 형성된 밀봉층(6)을 구비한다. 전자 블로킹층(3)과 광전 변환층(4)에 의해 수광층이 형성되어 있다. 수광층은 광전 변환층(4)을 적어도 포함하는 층이면 좋고, 또한 전자 블로킹층(3) 이외의 층(예를 들면, 정공 블로킹층)을 포함하는 층이어도 좋다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematic structure of the organic photoelectric conversion element for demonstrating one Embodiment of this invention. The organic
기판(1)은 실리콘 기판, 유리 기판 등이다.The substrate 1 is a silicon substrate, a glass substrate, or the like.
전극(2)은 광전 변환층(4)에서 발생한 전하 중 정공을 포집하기 위한 전극이다. 전극(2)은 ITO(산화 인듐 주석) 등의 도전성 재료로 구성되어 있다.The
광전 변환층(4)은 광을 수광하고, 그 광량에 따른 전하를 발생시키는 것이며 유기의 광전 변환 재료를 포함해서 구성되어 있다. 구체적으로는, 광전 변환층(4)은 p형 유기 반도체(p형 유기 화합물)와 n형 유기 반도체인 풀러렌 또는 풀러렌 유도체를 혼합한 혼합층을 적어도 포함한다. 혼합층은 복수개의 재료가 혼합 또는 분산된 층을 말하고, 예를 들면 복수개의 재료를 함께 증착함으로써 형성되는 층이다. 또는 복수개의 재료를 용제에 넣어서 혼합하고, 이것을 도포해서 생성된 층이어도 좋다. 광전 변환층(4)이 이러한 혼합층을 포함함으로써 광전 변환층의 캐리어 확산 길이가 짧다는 결점을 보충하고, 광전 변환층의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.The
광전 변환층(4)은 유기 EL의 발광층(전기 신호를 광으로 변환하는 층)과는 다른 특징을 갖는 비발광성층이다. 비발광성층은 가시광 영역(파장 400㎚∼730㎚)에 있어서 발광 양자 효율이 1% 이하인 경우이며, 바람직하게는 0.5% 이하, 보다 바람직하게는 0.1% 이하인 경우이다. 광전 변환층(4)을 비발광성층으로 하는 이유는 촬상 소자 용도로서 유기 광전 변환 소자를 사용하는 경우에 발광 양자 효율이 1%를 초과하면 촬상 성능에 영향을 주어버리기 때문이다.The
수광층은 건식 성막법 또는 습식 성막법에 의해 형성할 수 있다. 건식 성막법은 균일한 막형성이 용이하며 불순물이 혼입되기 어려운 점 또한 막두께 컨트롤이나 이종 재료에 적층이 용이한 점에서 바람직하다.The light receiving layer can be formed by a dry film formation method or a wet film formation method. The dry film forming method is preferable in that uniform film formation is easy, impurities are difficult to be mixed, and film thickness control or lamination to different materials is easy.
건식 성막법의 구체적인 예로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, MBE법 등의 물리 기상 성장법 또는 플라즈마 중합 등의 CVD법을 들 수 있다. 바람직하게는 진공 증착법이며, 진공 증착법에 의해 성막하는 경우 진공도, 증착 온도 등의 제조 조건은 상법(常法)에 따라서 설정할 수 있다. 증착법에 의해 수광층을 형성하는 경우는 증착 가능 온도보다 분해 온도가 클수록 증착 시의 열분해를 억제할 수 있으므로 바람직하다.As a specific example of a dry film-forming method, physical vapor deposition methods, such as a vacuum vapor deposition method, sputtering method, an ion plating method, MBE method, or CVD methods, such as plasma polymerization, are mentioned. Preferably, it is a vacuum vapor deposition method, and when it forms into a film by the vacuum vapor deposition method, manufacturing conditions, such as a vacuum degree and vapor deposition temperature, can be set according to a conventional method. In the case where the light receiving layer is formed by the vapor deposition method, the decomposition temperature is higher than the depositionable temperature, so that thermal decomposition during deposition can be suppressed.
수광층을 건식 성막법에 의해 형성하는 경우, 형성 시의 진공도는 수광층 형성 시의 소자 특성의 열화를 방지하는 것을 고려하면 1×10-3Pa 이하가 바람직하고, 4×10-4Pa 이하가 더 바람직하고, 1×10-4Pa 이하가 특히 바람직하다.In the case where the light receiving layer is formed by the dry film forming method, the degree of vacuum during formation is preferably 1 × 10 -3 Pa or less, in consideration of preventing deterioration of device characteristics during the formation of the light receiving layer, and 4 × 10 -4 Pa or less Is more preferable and 1 * 10 <-4> Pa or less is especially preferable.
수광층의 두께는 10㎚ 이상 1000㎚ 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 50㎚ 이상 800㎚ 이하, 특히 바람직하게는 100㎚ 이상 600㎚ 이하이다. 10㎚ 이상으로 함으로써 바람직한 암전류 억제 효과가 얻어지고, 1000㎚ 이하로 함으로써 바람직한 광전 변환 효율이 얻어진다.The thickness of the light receiving layer is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 50 nm or more and 800 nm or less, particularly preferably 100 nm or more and 600 nm or less. By setting it as 10 nm or more, a preferable dark current suppression effect is obtained, and by setting it as 1000 nm or less, preferable photoelectric conversion efficiency is obtained.
수광층에 포함되는 전자 블로킹층(3)은 전극(2)으로부터 광전 변환층(4)에 전자가 주입되는 것을 억제하고, 광전 변환층(4)에서 발생한 전자가 전극(2)측으로 흐르는 것을 저해하기 위한 층이다. 전자 블로킹층(3)은 유기 재료 또는 무기 재료 또는 그 양쪽을 포함해서 구성되어 있다.The
전극(5)은 광전 변환층(4)에서 발생한 전하 중 전자를 포집하는 전극이다. 전극(5)은 광전 변환층(4)에 광을 입사시키기 위해서 광전 변환층(4)이 감도를 가지는 파장의 광에 대하여 충분히 투명한 도전성 재료(예를 들면, ITO)를 사용한다. 전극(5) 및 전극(2) 사이에 바이어스 전압을 인가함으로써 광전 변환층(4)에서 발생한 전하 중 정공을 전극(2)으로, 전자를 전극(5)으로 이동시킬 수 있다.The
밀봉층(6)은 물, 산소 등의 유기 재료를 열화시키는 인자가 유기 재료를 포함하는 수광층에 침입하는 것을 방지하기 위한 층이다. 밀봉층(6)은 전극(2), 전자 블로킹층(3), 광전 변환층(4) 및 전극(5)을 덮어서 형성되어 있다.The sealing
이와 같이 구성된 유기 광전 변환 소자(10)에서는 전극(5)을 광입사측의 전극으로 하고 있고, 전극(5) 상방으로부터 광이 입사되면 이 광이 전극(5)을 투과해서 광전 변환층(4)에 입사되고, 여기에서 전하가 발생한다. 발생한 전하 중 정공은 전극(2)으로 이동한다. 이 전극(2)으로 이동한 정공을 그 양에 따른 전압 신호로 변환해서 판독함으로써 광을 전압 신호로 변환해서 인출할 수 있다.In the organic
또한, 전자 블로킹층(3)은 복수층으로 구성되어 있어도 좋다. 이와 같이 함으로써 전자 블로킹층(3)을 구성하는 각 층 사이에 계면이 생기고, 각 층에 존재하는 중간 준위에 불연속성이 생긴다. 이 결과, 중간 준위 등을 통한 전하의 이동이 어려워지기 때문에 전자 블로킹 효과를 높일 수 있다. 단, 전자 블로킹층(3)을 구성하는 각 층이 동일 재료이면 각 층에 존재하는 중간 준위가 완전히 동일하게 되는 경우도 있을 수 있기 때문에 전자 블로킹 효과를 더 높이기 위해서 각 층을 구성하는 재료를 다른 것으로 하는 것이 바람직하다.In addition, the
또한, 전극(2)에 있어서 전자를 포집하고, 전극(5)에 있어서 정공을 포집하도록 바이어스 전압을 인가해도 좋다. 이 경우에는 전자 블로킹층(3) 대신에 정공 블로킹층을 형성하면 좋다. 정공 블로킹층은 전극(2)으로부터 광전 변환층(4)으로 정공이 주입되는 것을 억제하고, 광전 변환층(4)에서 발생한 정공이 전극(2)측으로 흘러버리는 것을 저해하기 위한 유기 재료로 구성된 층으로 하면 좋다. 정공 블로킹층도 복수층으로 함으로써 정공 블로킹 효과를 높일 수 있다.In addition, a bias voltage may be applied to collect electrons in the
또한, 전극(5)에서 포집된 전자 또는 정공을 그 양에 따른 전압 신호로 변환해서 외부로 인출하도록 해도 좋다. 이 경우에는 전극(5)과 광전 변환층(4) 사이에 전자 블로킹층 또는 정공 블로킹층을 형성하면 좋다. 어느 경우도 전극(2)과 전극(5)으로 끼워진 부분이 수광층이 된다.In addition, the electrons or holes collected by the
이어서, 유기 광전 변환 소자(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다.Next, the manufacturing method of the organic
우선, 기판(1) 상에, 예를 들면 ITO를 스퍼터링법에 의해 성막해서 전극(2)을 형성한다. 이어서, 전극(2) 상에 전자 블로킹 재료를 예를 들면 증착에 의해 성막해서 전자 블로킹층(3)을 형성한다.First, ITO is formed into a film by the sputtering method, for example on the board | substrate 1, and the
이어서, 전자 블로킹층(3) 상에 p형 유기 반도체와 풀러렌 또는 풀러렌 유도체를 예를 들면 함께 증착해서 광전 변환층(4)을 형성한다. 이어서, 광전 변환층(4) 상에 예를 들면 ITO를 스퍼터링법에 의해 성막해서 전극(5)을 형성한다. 이어서, 전극(5) 및 기판(1) 상에 산화 실리콘을 예를 들면 증착에 의해 성막해서 밀봉층(6)을 형성한다.Subsequently, the p-type organic semiconductor and the fullerene or fullerene derivative are deposited together, for example, on the
본 제조 방법에 있어서는 전극(2)의 형성 공정, 전자 블로킹층(3)의 형성 공정, 광전 변환층(4)의 형성 공정, 전극(5)의 형성 공정 및 밀봉층(6)의 형성 공정의 각 공정에 있어서 성막 중에 물 및 산소 등의 막의 열화 인자가 막에 혼입되어 막의 성질이 열화되어 버리는 것 등을 방지하기 위해서 상기 각 공정을 진공 하에서 실시하는 것으로 하고 있다. 본 발명자는 예의 검토의 결과, 광전 변환층(4)의 형성 공정의 종료 후부터 밀봉층(6)의 형성 공정의 개시까지의 사이에 제작 도중의 유기 광전 변환 소자(10)를 비진공 하에 두는 기간(이하, 비진공 기간이라고 한다)을 설정해도 유기 광전 변환 소자(10)의 성능이 열화되지 않는 것을 발견했다.In this manufacturing method, the formation process of the
여기서, 비진공 하는 각 공정을 실시하고 있을 때의 진공 하보다 압력이 높은 공간을 말한다. 구체적으로는 비진공 하는 대기 분위기 하 또는 이너트 분위기 하를 말한다. 이너트 분위기는 대기압의 공간 내에 있어서 산소 및 물이 모두 100ppm 이하(바람직하게는 10ppm 이하, 이상적으로는 0.5ppm 이하)인 것을 나타낸다.Here, the space where a pressure is higher than a vacuum under each non-vacuum process is performed. Specifically, it refers to a non-vacuum atmospheric atmosphere or an inert atmosphere. Inner atmosphere shows that oxygen and water are 100 ppm or less (preferably 10 ppm or less, ideally 0.5 ppm or less) in the space of atmospheric pressure.
이너트 분위기 하의 불활성 가스종으로서는 질소 가스, 아르곤 등의 희가스류, 불연성 가스류가 있고, 이들의 불활성 가스를 복수 조합시킨 것이어도 좋다. 바람직하게는 질소 가스가 좋다.As an inert gas species in an inert atmosphere, there exist rare gases, such as nitrogen gas and argon, and incombustible gas, and what combined multiple of these inert gases may be sufficient. Preferably nitrogen gas is preferable.
비진공 기간은, 예를 들면 광전 변환층(4)의 형성 공정과 전극(5)의 형성 공정 사이(제 1 기간)와, 전극(5)의 형성 공정과 밀봉층(6)의 형성 공정 사이(제 2 기간) 중 적어도 한쪽에 있어서 설정할 수 있다.The non-vacuum period is, for example, between the formation process of the
지금까지는 유기 재료를 포함하는 광전 변환층(4)을 형성하고나서 물이나 산소 등의 유기 재료의 열화 인자의 침입을 방지하는 밀봉층(6)을 형성할 때 까지의 사이에 제작 도중의 유기 광전 변환 소자(10)를 비진공 하에 두면 수분이나 산소 등에 의해 유기 재료가 열화되고, 유기 광전 변환 소자의 성능이 열화되어 버리는 것으로 고려되고 있었다. 실제로, 후술하는 비교예에서 기재되는 화합물 1만을 사용해서 광전 변환층(4)을 형성한 유기 광전 변환 소자(10)에서는 비진공 기간을 설정하면 소자 성능이 열화되는 것을 알 수 있다.Until now, after forming the
그러나, 광전 변환층(4)으로서 p형 유기 반도체와 풀러렌 또는 풀러렌 유도체의 혼합층을 사용한 유기 광전 변환 소자(10)에 있어서는 광전 변환층(4)의 형성 공정과 밀봉층(6)의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 유기 광전 변환 소자(10)를 비진공 하에 두어도 소자 성능이 열화되지 않는 것을 본 발명자는 발견했다. 또한, 본 발명자는 비진공 기간의 길이를 30분 이상(이상적으로는 3시간 이상)으로 함으로써 유기 광전 변환 소자(10)의 성능을 더 향상시킬 수 있는 것도 발견했다.However, in the organic
이 제조 방법에서는 제 1 기간과 제 2 기간에 있어서 비진공 기간을 설정할 수 있다. 이 때문에 광전 변환층(4)을 형성하는 장치에서부터 전극(5)을 형성하는 장치까지에 이르는 제작 도중의 유기 광전 변환 소자의 반송 경로와, 전극(5)을 형성하는 장치에서부터 밀봉층(6)을 형성하는 장치까지에 이르는 제작 도중의 유기 광전 변환 소자의 반송 경로를 진공 상태로 할 필요가 없어진다. 이 결과, 유기 광전 변환 소자(10)의 제조 설비를 간소화할 수 있고, 제조 비용을 삭감하는 것이 가능해진다.In this manufacturing method, a non-vacuum period can be set in a 1st period and a 2nd period. For this reason, the conveyance path | route of the organic photoelectric conversion element during manufacture from the apparatus which forms the
또한, 비진공 기간에 있어서 광전 변환층(4)이 유지되는 방향의 차이에 의한 효과의 차이는 없다. 또한, 전자 블로킹층(3)의 형성 공정과 광전 변환층(4)의 형성 공정 사이의 분위기 및 작성 도중의 소자를 상기 분위기 하에 두는 시간 또는 비진공 기간에 있어서의 유기 광전 변환 소자(10)로의 광조사의 유무는 본 발명의 효과를 현저하게 손상하지 않는 한 특별히 한정되지 않는다.In addition, there is no difference in the effect by the difference in the direction in which the
제 1 기간과 제 2 기간 중 어느 하나에 있어서 비진공 기간을 설정한 경우에는 비진공 기간을 설정하고 있지 않은 쪽의 기간에 있어서의 소자의 수송 경로가 진공 상태가 되도록 설비를 설계하면 좋다. 제 1 기간과 제 2 기간 양쪽에 있어서 비진공 기간을 설정한 경우에는 설비의 비용을 대폭 낮출 수 있다.When the non-vacuum period is set in any of the first period and the second period, the facility may be designed so that the transportation path of the element in the period in which the non-vacuum period is not set is in a vacuum state. When the non-vacuum period is set in both the first period and the second period, the cost of the facility can be significantly reduced.
이어서, 유기 광전 변환 소자(10)를 사용한 촬상 소자의 구성예에 대해서 설명한다.Next, the structural example of the image pick-up element using the organic
도 2는 본 발명의 일실시형태를 설명하기 위한 촬상 소자의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 이 촬상 소자는 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치, 전자 내시경, 휴대 전화기 등의 촬상 모듈 등에 탑재해서 사용된다.It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematic structure of the imaging element for demonstrating one Embodiment of this invention. This imaging element is mounted on an imaging device such as a digital camera, a digital video camera, an electronic endoscope, a mobile phone or the like and used.
이 촬상 소자는 도 1에 나타낸 구성의 복수개의 유기 광전 변환 소자와, 각 유기 광전 변환 소자의 광전 변환층에서 발생한 전하에 따른 신호를 판독하는 판독 회로가 형성된 회로 기판을 갖고, 상기 회로 기판 상방의 동일면 상에 복수개의 유기 광전 변환 소자가 1차원상 또는 2차원상으로 배열된 구성으로 되어 있다.This imaging element has a circuit board in which the some organic photoelectric conversion element of the structure shown in FIG. 1, and the read circuit which reads the signal according to the electric charge which generate | occur | produced in the photoelectric conversion layer of each organic photoelectric conversion element are formed, A plurality of organic photoelectric conversion elements are arranged on the same surface in one or two dimensions.
도 2에 나타내는 촬상 소자(100)는 기판(101)과, 절연층(102)과, 접속 전극(103)과, 화소 전극(104)과, 접속부(105)와, 접속부(106)와, 수광층(107)과, 대향 전극(108)과, 완충층(109)과, 밀봉층(110)과, 컬러 필터(CF)(111)와, 격벽(112)과, 차광층(113)과, 보호층(114)과, 대향 전극 전압 공급부(115)와, 판독 회로(116)를 구비한다.The
화소 전극(104)은 도 1에 나타낸 유기 광전 변환 소자(10)의 전극(2)과 동일한 기능을 갖는다. 대향 전극(108)은 도 1에 나타낸 유기 광전 변환 소자(10)의 전극(5)과 동일한 기능을 갖는다. 수광층(107)은 도 1에 나타낸 유기 광전 변환 소자(10)의 전극(2) 및 전극(5) 사이에 형성되는 수광층과 동일한 구성이다. 밀봉층(110)은 도 1에 나타낸 유기 광전 변환 소자(10)의 밀봉층(6)과 동일한 기능을 갖는다. 화소 전극(104)과 이것에 대향하는 대향 전극(108)의 일부와 이들 전극으로 끼워지는 수광층(107)과, 화소 전극(104)에 대향하는 완충층(109) 및 밀봉층(110)의 일부가 유기 광전 변환 소자를 구성하고 있다.The
기판(101)은 유리 기판 또는 Si 등의 반도체 기판이다. 기판(101) 상에는 절연층(102)이 형성되어 있다. 절연층(102)의 표면에는 복수개의 화소 전극(104)과 복수개의 접속 전극(103)이 형성되어 있다.The
수광층(107)은 복수개의 화소 전극(104) 상에 이들을 덮어서 형성된 모든 유기 광전 변환 소자에서 공통인 층이다.The
대향 전극(108)은 수광층(107) 상에 형성된 모든 유기 광전 변환 소자에서 공통인 1개의 전극이다. 대향 전극(108)은 수광층(107)보다 외측에 배치된 접속 전극(103) 상에까지 형성되어 있고, 접속 전극(103)과 전기적으로 접속되어 있다.The
접속부(106)는 절연층(102)에 매설되어 있고, 접속 전극(103)과 대향 전극 전압 공급부(115)를 전기적으로 접속하기 위한 플러그 등이다. 대향 전극 전압 공급부(115)는 기판(101)에 형성되고, 접속부(106) 및 접속 전극(103)을 통해 대향 전극(108)에 소정의 전압을 인가한다. 대향 전극(108)에 인가해야 할 전압이 촬상 소자의 전원 전압보다 높은 경우는 차지 펌프 등의 승압 회로에 의해 전원 전압을 승압해서 상기 소정의 전압을 공급한다.The
판독 회로(116)는 복수개의 화소 전극(104) 각각에 대응해서 기판(101)에 형성되어 있고, 대응하는 화소 전극(104)에서 포집된 전하에 따른 신호를 판독하는 것이다. 판독 회로(116)는, 예를 들면 CCD, MOS 회로 또는 TFT 회로 등으로 구성되어 있고, 절연층(102) 내에 배치된 도시되지 않는 차광층에 의해 차광되어 있다. 판독 회로(116)는 그것에 대응하는 화소 전극(104)과 접속부(105)를 통해 전기적으로 접속되어 있다.The
완충층(109)은 대향 전극(108) 상에 대향 전극(108)을 덮어서 형성되어 있다. 밀봉층(110)은 완충층(109) 상에 완충층(109)을 덮어서 형성되어 있다. 컬러 필터(111)는 밀봉층(110) 상의 각 화소 전극(104)과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 격벽(112)은 컬러 필터(111)끼리의 사이에 형성되어 있고, 컬러 필터(111)의 광투과 효율을 향상시키기 위한 것이다.The
차광층(113)은 밀봉층(110) 상의 컬러 필터(111) 및 격벽(112)을 형성한 영역 이외에 형성되어 있고, 유효 화소 영역 이외에 형성된 수광층(107)에 광이 입사되는 것을 방지한다. 보호층(114)은 컬러 필터(111), 격벽(112) 및 차광층(113) 상에 형성되어 있고, 촬상 소자(100) 전체를 보호한다.The
이와 같이 구성된 촬상 소자(100)에서는 광이 입사되면 이 광이 수광층(107)에 입사되고, 여기에서 전하가 발생한다. 발생한 전하 중 정공은 화소 전극(104)에서 포집되어 그 양에 따른 전압 신호가 판독 회로(116)에 의해 촬상 소자(100) 외부로 출력된다.In the
촬상 소자(100)의 제조 방법은 다음과 같다.The manufacturing method of the
대향 전극 전압 공급부(115)와 판독 회로(116)가 형성된 회로 기판 상에 접속부(105, 106), 복수개의 접속 전극(103), 복수개의 화소 전극(104) 및 절연층(102)을 형성한다. 복수개의 화소 전극(104)은 절연층(102)의 표면에, 예를 들면 정방 격자상으로 배치한다.The connecting
이어서, 복수개의 화소 전극(104) 상에 수광층(107)을 예를 들면 진공 가열 증착법에 의해 형성한다. 이어서, 수광층(107) 상에 예를 들면 스퍼터링법에 의해 대향 전극(108)을 진공 하에서 형성한다. 이어서, 대향 전극(108) 상에 완충층(109), 밀봉층(110)을 순차, 예를 들면 진공 가열 증착법에 의해 형성한다. 이어서, 컬러 필터(111), 격벽(112), 차광층(113)을 형성한 후 보호층(114)을 형성해서 촬상 소자(100)를 완성한다.Subsequently, the
촬상 소자(100)의 제조 방법에 있어서도 수광층(107)에 포함되는 광전 변환층의 형성 공정과 밀봉층(110)의 형성 공정 사이에 제작 도중의 촬상 소자(100)를 비진공 하에 두는 공정을 추가함으로써 복수개의 유기 광전 변환 소자의 성능 열화를 방지할 수 있다. 이 공정을 추가함으로써 촬상 소자(100)의 성능 열화를 방지하면서 제조 비용을 억제할 수 있다.Also in the manufacturing method of the image pick-up
이하에서는 상술한 유기 광전 변환 소자의 구성 요소(전자 블로킹층(3), 정공 블로킹층, 광전 변환층(4), 전극(2), 전극(5), 밀봉층(6))의 상세에 대해서 설명한다.Hereinafter, the details of the components (
[광전 변환층][Photoelectric conversion layer]
광전 변환층(4)을 구성하는 p형 유기 반도체(화합물)는 도너성 유기 반도체(화합물)이며 주로 정공 수송성 유기 화합물로 대표되고, 전자를 공여하기 쉬운 성질이 있는 유기 화합물을 말한다. 더 자세하게는 2개의 유기 재료를 접촉시켜서 사용할 때에 이온화 포텐셜이 작은 쪽의 유기 화합물을 말한다. 따라서, 도너성 유기 화합물은 전자 공여성이 있는 유기 화합물이면 어느 유기 화합물도 사용 가능하다. 예를 들면, 트리아릴아민 화합물, 피란 화합물, 퀴나크리돈 화합물, 벤지딘 화합물, 피라졸린 화합물, 스티릴아민 화합물, 히드라존 화합물, 트리페닐메탄 화합물, 카르바졸 화합물, 폴리실란 화합물, 티오펜 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 시아닌 화합물, 메로시아닌 화합물, 옥소놀 화합물, 폴리아민 화합물, 인돌 화합물, 피롤 화합물, 피라졸 화합물, 폴리아릴렌 화합물, 축합 방향족 탄소환 화합물(나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 테트라센 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 플루오란텐 유도체), 질소 함유 헤테로환 화합물을 리간드로서 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, 이것에 한정되지 않고, n형 유기 반도체로서 사용된 유기 화합물보다 이온화 포텐셜이 작은 유기 화합물이면 도너성 유기 반도체로서 사용해서 좋다.The p-type organic semiconductor (compound) constituting the
상기 중에서도 바람직한 것은 트리아릴아민 화합물, 피란 화합물, 퀴나크리돈 화합물, 피롤 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 메로시아닌 화합물, 축합 방향족 탄소환 화합물이다.Among these, preferable are a triarylamine compound, a pyran compound, a quinacridone compound, a pyrrole compound, a phthalocyanine compound, a merocyanine compound, and a condensed aromatic carbocyclic compound.
p형 유기 반도체로서는 어떠한 유기 색소를 사용해도 좋지만, 바람직한 것으로서는 시아닌 색소, 스티릴 색소, 헤미시아닌 색소, 메로시아닌 색소(제로 메틴 메로시아닌(심플 메로시아닌)을 포함한다), 3핵 메로시아닌 색소, 4핵 메로시아닌 색소, 로다시아닌 색소, 컴플렉스 시아닌 색소, 컴플렉스 메로시아닌 색소, 아로포라 색소, 옥소놀 색소, 헤미옥소놀 색소, 스쿠아릴리움 색소, 크로코늄 색소, 아자메틴 색소, 쿠마린 색소, 아릴리덴 색소, 안트라퀴논 색소, 트리페닐메탄 색소, 아조 색소, 아조메틴 색소, 스피로 화합물, 메탈로센 색소, 플루올레논 색소, 풀기드 색소, 페릴렌 색소, 페리논 색소, 페나진 색소, 페노티아진 색소, 퀴논 색소, 디페닐메탄 색소, 폴리엔 색소, 아크리딘 색소, 아크리디논 색소, 디페닐아민 색소, 퀴나크리돈 색소, 퀴노프탈론 색소, 페녹사진 색소, 프탈로페릴렌 색소, 디케토피롤로피롤 색소, 디옥산 색소, 포르피린 색소, 클로로필 색소, 프탈로시아닌 색소, 금속 착체 색소, 축합 방향족 탄소환계 색소(나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 테트라센 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 플루오란텐 유도체)를 들 수 있다. 구체적인 p형 유기 반도체(화합물)를 하기에 예시하지만, 본 발명은 하기에 예로 든 화합물에 한정되는 것은 아니다.As the p-type organic semiconductor, any organic dye may be used, but preferred examples thereof include cyanine dye, styryl dye, hemicyanine dye, and merocyanine dye (including zero methine merocyanine (simple merocyanine)), 3 Nuclear merocyanine pigments, tetranuclear merocyanine pigments, rhodicyanine pigments, complex cyanine pigments, complex merocyanine pigments, arophora pigments, oxonol pigments, hemioxonol pigments, squarylium pigments, croconium pigments, Azamethine pigments, coumarin pigments, arylidene pigments, anthraquinone pigments, triphenylmethane pigments, azo pigments, azomethine pigments, spiro compounds, metallocene pigments, fluorenone pigments, fulle pigments, perylene pigments, Perry Non pigment, phenazine pigment, phenothiazine pigment, quinone pigment, diphenylmethane pigment, polyene pigment, acridine pigment, acridinone pigment, diphenylamine pigment, quinacridone pigment, quinophthal Pigments, phenoxazine pigments, phthaloperylene pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, dioxane pigments, porphyrin pigments, chlorophyll pigments, phthalocyanine pigments, metal complex pigments, condensed aromatic carbocyclic pigments (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene Derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives). Although a specific p-type organic semiconductor (compound) is illustrated below, the present invention is not limited to the compounds exemplified below.
광전 변환층(4)을 구성하는 풀러렌은 풀러렌C60, 풀러렌C70, 풀러렌C76, 풀러렌C78, 풀러렌C80, 풀러렌C82, 풀러렌C84, 풀러렌C90, 풀러렌C96, 풀러렌C240, 풀러렌C540, 믹스드 풀러렌, 풀러렌 나노 튜브를 나타내고, 풀러렌 유도체는 이들에 치환기가 부가된 화합물을 나타낸다.Fullerene constituting the
풀러렌 유도체의 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 아릴기 또는 복소환기이다. 알킬기로서 더 바람직하게는 탄소수 1∼12까지의 알킬기이며, 아릴기 및 복소환기로서 바람직하게는 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 플루오렌환, 트리페닐렌환, 나프타센환, 비페닐환, 피롤환, 푸란환, 티오펜환, 이미다졸환, 옥사졸환, 티아졸환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 피리다진환, 인돌리진환, 인돌환, 벤조푸란환, 벤조티오펜환, 이소벤조푸란환, 벤즈이미다졸환, 이미다조피리딘환, 퀴놀리진환, 퀴놀린환, 프탈라진환, 나프티리딘환, 퀴녹살린환, 퀴녹사졸린환, 이소퀴놀린환, 카르바졸환, 페난트리딘환, 아크리딘환, 페난트롤린환, 티안트렌환, 크로멘환, 크산텐환, 페녹사티인환, 페노티아진환 또는 페나진환이며, 더 바람직하게는 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 피리딘환, 이미다졸환, 옥사졸환 또는 티아졸환이며, 특히 바람직하게는 벤젠환, 나프탈렌환 또는 피리딘환이다. 이들은 또한 치환기를 갖고 있어도 좋고, 그 치환기는 가능한 한 결합해서 환을 형성해도 좋다. 또한, 복수개의 치환기를 가져도 좋고, 그들은 동일해도 동일하지 않아도 좋다. 또한, 복수개의 치환기는 가능한 한 결합해서 환을 형성해도 좋다.As a substituent of a fullerene derivative, Preferably, they are an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. As an alkyl group, More preferably, they are a C1-C12 alkyl group, As an aryl group and a heterocyclic group, Preferably they are a benzene ring, a naphthalene ring, anthracene ring, a phenanthrene ring, a fluorene ring, a triphenylene ring, a naphthacene ring, a biphenyl Ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indoliazine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene Ring, isobenzofuran ring, benzimidazole ring, imidazopyridine ring, quinolysin ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenan Tridine ring, acridine ring, phenanthroline ring, thianthrene ring, chroman ring, xanthene ring, phenoxatiin ring, phenothiazine ring or phenazine ring, more preferably benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring , Pyridine ring, imidazole ring, oxazole ring or thiazole And, in particular ring preferably a benzene ring, naphthalene ring or pyridine. These may also have a substituent and the substituent may combine as much as possible and form a ring. Moreover, you may have several substituent and they may be the same or they may not be the same. In addition, several substituents may combine as much as possible and form a ring.
광전 변환층(4)이 풀러렌 또는 풀러렌 유도체를 포함함으로써 풀러렌 분자 또는 풀러렌 유도체 분자를 경유해서 광전 변환에 의해 발생한 전하를 전극(2) 또는 전극(5)까지 빠르게 수송할 수 있다. 풀러렌 분자 또는 풀러렌 유도체 분자가 연속한 상태가 되어서 전자의 경로가 형성되어 있으면 전자 수송성이 향상되어 유기 광전 변환 소자의 고속 응답성이 실현 가능해진다. 이것을 위해서는 풀러렌 또는 풀러렌 유도체가 광전 변환층(4)에 40% 이상 포함되어 있는 것이 바람직하다. 단, 풀러렌 또는 풀러렌 유도체가 너무 많으면 p형 유기 반도체가 적어져서 접합 계면이 작아져 여기자 해리 효율이 저하되어 버린다.Since the
광전 변환층(4)에 있어서 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 함께 혼합되는 p형 유기 반도체로서 일본 특허 제 4213832호 공보 등에 기재된 트리아릴아민 화합물을 사용하면 유기 광전 변환 소자의 고SN비가 발현 가능해져서 특히 바람직하다. 광전 변환층(4) 내의 풀러렌 또는 풀러렌 유도체의 비율이 너무 크면 상기 트리아릴아민 화합물이 적어져서 입사광의 흡수량이 저하된다. 이것에 의해 광전 변환 효율이 감소하므로 광전 변환층(4)에 포함되는 풀러렌 또는 풀러렌 유도체는 85% 이하의 조성인 것이 바람직하다.When the triarylamine compound described in Japanese Patent No. 4213832 or the like is used as the p-type organic semiconductor mixed with the fullerene or the fullerene derivative in the
본 발명의 효과를 현저하게 발현시키기 위해서 p형 유기 반도체는 하기 일반식(1)로 나타내어지는 화합물인 것이 바람직하다. In order to express the effect of this invention remarkably, it is preferable that a p-type organic semiconductor is a compound represented by following General formula (1).
(식 중 L2, L3은 각각 독립적으로 무치환 메틴기 또는 치환 메틴기를 나타낸다. n은 0∼2의 정수를 나타낸다. Ar1은 2가의 치환 아릴렌기 또는 무치환 아릴렌기를 나타낸다. Ar2, Ar3은 각각 독립적으로 치환 아릴기, 무치환 아릴기, 치환 알킬기, 무치환 알킬기, 치환 헤테로아릴기 또는 무치환 헤테로아릴기를 나타낸다. Ar1, Ar2, Ar3 중 인접하는 것은 서로 연결해서 환을 형성해도 좋다. L1은 하기 일반식(2)와 결합하는 무치환 메틴기 또는 치환 메틴기, 또는 하기 일반식(3)으로 나타내어지는 기를 나타낸다.(Wherein L 2 and L 3 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. N represents an integer of 0 to 2. Ar 1 represents a divalent substituted arylene group or an unsubstituted arylene group. Ar 2 , Ar 3 are each independently a substituted aryl group, an unsubstituted aryl group, a substituted alkyl group, an unsubstituted alkyl group, a substituted heteroaryl represents an aryl group or an unsubstituted heteroaryl group. Ar 1, Ar 2, It is adjacent of Ar 3 to connect to each other L <1> represents the unsubstituted methine group or substituted methine group couple | bonded with following General formula (2), or group represented by following General formula (3).
식 중 Z1은 L1과 결합하는 탄소 원자와 상기 탄소 원자에 인접하는 카르보닐기를 포함하는 환으로서, 5원환, 6원환 또는, 5원환 및 6원환 중 적어도 어느 하나를 포함하는 축합환을 나타낸다. X는 헤테로 원자를 나타낸다. Z2는 X를 포함하는 환으로서, 5원환, 6원환, 7원환, 또는 5원환과 6원환과 7원환 중 적어도 어느 하나를 포함하는 축합환을 나타낸다. L4∼L6은 각각 독립적으로 무치환 메틴기 또는 치환 메틴기를 나타낸다. R6, R7은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 인접하는 것이 서로 결합해서 환을 형성해도 좋다. k는 0∼2의 정수를 나타낸다. 일반식(2) 중 *은 L1에 결합하는 결합 위치를 나타내고, 일반식(3) 중 *은 L2 또는 Ar1에 결합하는 결합 위치를 나타낸다.In formula, Z <1> is a ring containing the carbon atom couple | bonded with L <1>, and the carbonyl group adjacent to the said carbon atom, and represents a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a 5-membered ring and a 6-membered ring. X represents a hetero atom. Z 2 is a ring containing X, and represents a condensed ring including at least one of a 5-membered ring, a 6-membered ring, a 7-membered ring, or a 5-membered ring, a 6-membered ring, and a 7-membered ring. L 4 to L 6 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and adjacent groups may combine with each other to form a ring. k represents the integer of 0-2. In general formula (2), * represents the coupling | bonding position couple | bonded with L <1> , and * in general formula (3) represents L <2>. Or a bonding position that binds to Ar 1 .
일반식(2)의 Z1은 2개의 탄소 원자를 포함하는 환으로서 5원환, 6원환 또는 5원환 및 6원환 중 적어도 어느 하나를 포함하는 축합환을 의미한다. 이러한 환으로서는 통상 메로시아닌 색소로 산성 핵으로서 사용되는 것이 바람직하고, 그 구체예로서는, 예를 들면 이하의 것을 들 수 있다.Z 1 in General Formula (2) means a condensed ring including at least one of a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a 5-membered ring and a 6-membered ring as a ring containing two carbon atoms. As such a ring, what is normally used as an acidic nucleus with a merocyanine pigment | dye is preferable, As the specific example, the following are mentioned, for example.
(a) 1,3-디카르보닐 핵: 예를 들면, 1,3-인단 디온 핵, 1,3-시클로헥산 디온, 5,5-디메틸-1,3-시클로헥산 디온, 1,3-디옥산-4,6-디온 등.(a) 1,3-dicarbonyl nucleus: for example, 1,3-indane dione nucleus, 1,3-cyclohexane dione, 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexane dione, 1,3- Dioxane-4,6-dione and the like.
(b) 피라졸리논 핵: 예를 들면, 1-페닐-2-피라졸린-5-온, 3-메틸-1-페닐-2-피라졸린-5-온, 1-(2-벤조티아조일)-3-메틸-2-피라졸린-5-온 등.(b) Pyrazolinone nuclei: 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) 이소옥사졸린 핵: 예를 들면, 3-페닐-2-이소옥사졸린-5-온, 3-메틸-2-이소옥사졸린-5-온 등.(c) isoxazoline nucleus: for example, 3-phenyl-2-isooxazolin-5-one, 3-methyl-2-isooxazolin-5-one and the like.
(d) 옥시인돌 핵: 예를 들면, 1-알킬-2,3-디히드로-2-옥시인돌 등.(d) Oxyindole nuclei: for example, 1-alkyl-2,3-dihydro-2-oxyindole and the like.
(e) 2,4,6-트리케토헥사히드로피리미딘 핵: 예를 들면, 바르비투르산 또는 2-티오바르비투르산 및 그 유도체 등. 유도체로서는, 예를 들면 1-메틸, 1-에틸 등의 1-알킬체, 1,3-디메틸, 1,3-디에틸, 1,3-디부틸 등의 1,3-디알킬체, 1,3-디페닐, 1,3-디(p-클로로페닐), 1,3-디(p-에톡시카르보닐페닐) 등의 1,3-디아릴체, 1-에틸-3-페닐 등의 1-알킬-1-아릴체, 1,3-디(2-피리딜) 등의 1,3위치 디헤테로환 치환체 등을 들 수 있다.(e) 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nuclei: for example barbituric acid or 2-thiobarbituric acid and derivatives thereof and the like. As a derivative, 1, 3- dialkyl bodies, such as 1-alkyl bodies, such as 1-methyl and 1-ethyl, 1, 3- dimethyl, 1, 3- diethyl, and 1, 3- dibutyl, 1 1,3-diaryl, such as 1,3-diphenyl, 1,3-di (p-chlorophenyl), 1,3-di (p-ethoxycarbonylphenyl), and 1-ethyl-3-phenyl And 1,3-position diheterocyclic substituents such as 1-alkyl-1-aryl and 1,3-di (2-pyridyl).
(f) 2-티오-2,4-티아졸리딘 디온 핵: 예를 들면, 로다닌 및 그 유도체 등. 유도체로서는, 예를 들면 3-메틸 로다닌, 3-에틸 로다닌, 3-아릴 로다닌 등의 3-알킬 로다닌, 3-페닐 로다닌 등의 3-아릴 로다닌, 3-(2-피리딜)로다닌 등의 3위치 헤테로환 치환 로다닌 등을 들 수 있다.(f) 2-thio-2,4-thiazolidine dione nucleus: for example, rhodanine and its derivatives and the like. As the derivative, for example, 3-alkyl rhodanine such as 3-methyl rhodanine, 3-ethyl rhodanine, 3-aryl rhodanine, 3-aryl rhodanine, such as 3-phenyl rhodanine, 3- (2-pyri) 3-position heterocyclic substituted rhodanine, such as dill) rhodanine, etc. are mentioned.
(g) 2-티오-2,4-옥사졸리딘 디온(2-티오-2,4-(3H,5H)-옥사졸 디온 핵: 예를 들면, 3-에틸-2-티오-2,4-옥사졸리딘 디온 등.(g) 2-thio-2,4-oxazolidine dione (2-thio-2,4- (3H, 5H) -oxazole dione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,4 Oxazolidine dione and the like.
(h) 티아나프텐 핵: 예를 들면, 3(2H)-티아나프텐-1,1-디옥사이드 등.(h) thianaphthenic nuclei: for example 3 (2H) -thianaphthene-1,1-dioxide and the like.
(i) 2-티오-2,5-티아졸리딘 디온 핵: 예를 들면, 3-에틸-2-티오-2,5-티아졸리딘 디온 등.(i) 2-thio-2,5-thiazolidine dione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,5-thiazolidine dione and the like.
(j) 2,4-티아졸리딘 디온 핵: 예를 들면, 2,4-티아졸리딘 디온, 3-에틸-2,4-티아졸리딘 디온, 3-페닐-2,4-티아졸리딘 디온 등.(j) 2,4-thiazolidine dione nuclei: for example 2,4-thiazolidine dione, 3-ethyl-2,4-thiazolidine dione, 3-phenyl-2,4-thiazolidine Dion etc.
(k) 티아졸린-4-온 핵: 예를 들면, 4-티아졸리논, 2-에틸-4-티아졸리논 등.(k) thiazolin-4-one nuclei: for example, 4-thiazolinone, 2-ethyl-4-thiazolinone and the like.
(l) 2,4-이미다졸리딘 디온(히단토인) 핵: 예를 들면, 2,4-이미다졸리딘 디온, 3-에틸-2,4-이미다졸리딘 디온 등.(l) 2,4-imidazolidine dione (hydantoin) nucleus: for example, 2,4-imidazolidine dione, 3-ethyl-2,4-imidazolidine dione and the like.
(m) 2-티오-2,4-이미다졸리딘 디온(2-티오히단토인) 핵: 예를 들면, 2-티오-2,4-이미다졸리딘 디온, 3-에틸-2-티오-2,4-이미다졸리딘 디온 등.(m) 2-thio-2,4-imidazolidine dione (2-thiohydantoin) nucleus: for example, 2-thio-2,4-imidazolidine dione, 3-ethyl-2-thio -2,4-imidazolidine diones and the like.
(n) 2-이미다졸린-5-온 핵: 예를 들면, 2-프로필메르캅토-2-이미다졸린-5-온 등.(n) 2-imidazolin-5-one nucleus: for example, 2-propylmercapto-2-imidazolin-5-one and the like.
(o) 3,5-피라졸리딘 디온 핵: 예를 들면, 1,2-디페닐-3,5-피라졸리딘 디온, 1,2-디메틸-3,5-피라졸리딘 디온 등.(o) 3,5-pyrazolidine dione nuclei: for example 1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidine dione, 1,2-dimethyl-3,5-pyrazolidine dione and the like.
(p) 벤조티오펜-3-온 핵: 예를 들면, 벤조티오펜-3-온, 옥소벤조티오펜-3-온, 디옥소벤조티오펜-3-온 등.(p) Benzothiophen-3-one nucleus: For example, benzothiophen-3-one, oxobenzothiophen-3-one, dioxobenzothiophen-3-one, etc.
(q) 인다논 핵: 예를 들면, 1-인다논, 3-페닐-1-인다논, 3-메틸-1-인다논, 3,3-디페닐-1-인다논, 3,3-디메틸-1-인다논 등.(q) indanone nucleus: for example, 1-indanon, 3-phenyl-1-indanon, 3-methyl-1-indanon, 3,3-diphenyl-1-indanon, 3,3- Dimethyl-1-indanon and the like.
Z1이 나타내는 환으로서 바람직하게는 1,3-디카르보닐 핵, 피라졸리논 핵, 2,4,6-트리케토헥사히드로피리미딘 핵(티오케톤체도 포함, 예를 들면 바르비투르산 핵, 2-티오바르비투르산 핵), 2-티오-2,4-티아졸리딘 디온 핵, 2-티오-2,4-옥사졸리딘 디온 핵, 2-티오-2,5-티아졸리딘 디온 핵, 2,4-티아졸리딘 디온 핵, 2,4-이미다졸리딘 디온 핵, 2-티오-2,4-이미다졸리딘 디온 핵, 2-이미다졸린-5-온 핵, 3,5-피라졸리딘 디온 핵, 벤조티오펜-3-온 핵, 인다논 핵이며, 보다 바람직하게는 1,3-디카르보닐 핵, 2,4,6-트리케토헥사히드로피리미딘 핵(티오케톤체도 포함, 예를 들면 바르비투르산 핵, 2-티오바르비투르산 핵), 3,5-피라졸리딘 디온 핵, 벤조티오펜-3-온 핵, 인다논 핵이며, 더 바람직하게는 1,3-디카르보닐 핵, 2,4,6-트리케토 헥사히드로피리미딘 핵(티오케톤체도 포함, 예를 들면 바르비투르산 핵, 2-티오바르비투르산 핵)이며, 특히 바람직하게는 1,3-인단 디온 핵, 바르비투르산 핵, 2-티오바르비투르산 핵 및 그들의 유도체이다.The ring represented by Z 1 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, 2-thiobarbituric acid nucleus), 2-thio-2,4-thiazolidine dione nucleus, 2-thio-2,4-oxazolidine dione nucleus, 2-thio-2,5-thiazolidine dione nucleus , 2,4-thiazolidine dione nucleus, 2,4-imidazolidine dione nucleus, 2-thio-2,4-imidazolidine dione nucleus, 2-imidazoline-5-one nucleus, 3, 5-pyrazolidine dione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus, more preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (thio Ketone bodies are also included, for example barbituric acid nucleus, 2-thiobarbituric acid nucleus), 3,5-pyrazolidine dione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus, and more preferably 1 , 3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketo hexahydropyrimidine nucleus (including thioketone bodies, eg G is barbie acid nucleus, 2-thio barbie acid nucleus), and particularly preferably 1, 3-indan-dione nucleus, barbie acid nucleus, 2-thio barbie nuclear acid and their derivatives.
Z1이 나타내는 환으로서 바람직한 것은 하기의 식으로 나타내어진다.Preferable ring represented by Z 1 is represented by the following formula.
식 중 Z3은 L1과 결합하는 탄소 원자와 상기 탄소 원자에 인접하는 2개의 카르보닐기를 포함하는 환이며 5원환, 6원환 또는 5원환 및 6원환 중 적어도 어느 하나를 포함하는 축합환을 나타낸다. *은 L1과 결합하는 결합 위치를 나타낸다. Z3으로서는 상기 Z1이 나타내는 환 중으로부터 선택할 수 있고, 바람직하게는 1,3-디카르보닐 핵, 2,4,6-트리케토헥사히드로피리미딘 핵(티오케톤체도 포함한다)이며, 특히 바람직하게는 1,3-인단 디온 핵, 바르비투르산 핵, 2-티오바르비투르산 핵 및 그들의 유도체이다.In the formula, Z 3 is a ring containing a carbon atom bonded to L 1 and two carbonyl groups adjacent to the carbon atom, and represents a condensed ring including at least one of a 5-membered ring, a 6-membered ring, a 5-membered ring, and a 6-membered ring. * Represents a bonding position to bond with L 1 . Z 3 can be selected from the ring represented by Z 1 , preferably a 1,3-dicarbonyl nucleus, a 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including thioketone bodies), and in particular Preferred are 1,3-indane dione nuclei, barbituric acid nuclei, 2-thiobarbituric acid nuclei and derivatives thereof.
Z1이 나타내는 환이 1,3-인단 디온 핵인 경우, 하기 일반식(5)로 나타내어지는 기인 경우가 바람직하다.When the ring which Z <1> represents is a 1 , 3- indan dione nucleus, the case where it is group represented by following General formula (5) is preferable.
식 중 R2∼R5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 인접하는 것이 서로 결합해서 환을 형성해도 좋다. *은 L1과 결합하는 결합 위치를 나타낸다.In the formula, each of R 2 to R 5 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent groups may combine with each other to form a ring. * Represents a bonding position to bond with L 1 .
일반식(3)의 k는 0∼2의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0 또는 1, 보다 바람직하게는 0이다. X는 O, S, N-R10이 바람직하다. Z2가 나타내는 환으로서 바람직한 것은 하기의 식(6)으로 나타내어진다.X in general formula (3) represents the integer of 0-2, Preferably it is 0 or 1, More preferably, it is zero. X is preferably O, S, or NR 10 . Preferable examples of the ring represented by Z 2 are represented by the following formula (6).
식 중 X는 O, S, N-R10을 나타낸다. R10은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 식 중 R1, R6, R7은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 인접하는 것이 서로 결합해서 환을 형성해도 좋다. m은 1∼3의 정수를 나타낸다. m이 2 이상일 때 복수의 R1은 동일하거나 동일하지 않아도 좋다. *은 L2 또는 Ar1에 결합하는 결합 위치를 나타낸다.In the formula, X represents O, S, and NR 10 . R 10 represents a hydrogen atom or a substituent. In formula, R <1> , R <6> , R <7> may respectively independently represent a hydrogen atom or a substituent, and the adjacent one may combine with each other and form a ring. m represents the integer of 1-3. When m is two or more, some R <1> may be same or not same. * L 2 Or a bonding position that binds to Ar 1 .
Ar1이 나타내는 아릴렌기로서는 바람직하게는 탄소수 6∼30의 아릴렌기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼18의 아릴렌기이다. 상기 아릴렌기는 치환기를 갖고 있어도 좋고, 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 6∼18의 아릴렌기이다. 예를 들면, 페닐렌기, 나프틸렌기, 메틸페닐렌기, 디메틸페닐렌기 등을 들 수 있고, 페닐렌기, 나프틸렌기가 바람직하다.The arylene group represented by Ar 1 is preferably an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an arylene group having 6 to 18 carbon atoms. The said arylene group may have a substituent, Preferably it is a C6-C18 arylene group which may have a C1-C4 alkyl group. For example, a phenylene group, a naphthylene group, a methylphenylene group, a dimethylphenylene group, etc. are mentioned, A phenylene group and a naphthylene group are preferable.
Ar2, Ar3이 나타내는 아릴기로서는 각각 독립적으로 바람직하게는 탄소수 6∼30의 아릴기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼18의 아릴기이다. 상기 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 좋고, 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼18의 아릴기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 6∼18의 아릴기이다. 예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 톨릴기, 안트릴기, 디메틸페닐기, 비페닐기 등을 들 수 있고, 페닐기, 나프틸기가 바람직하다.As an aryl group which Ar <2> and Ar <3> represent respectively, Preferably they are a C6-C30 aryl group, More preferably, they are a C6-C18 aryl group. The said aryl group may have a substituent, Preferably it is a C6-C18 aryl group which may have a C1-C4 alkyl group or a C6-C18 aryl group. For example, a phenyl group, a naphthyl group, a tolyl group, anthryl group, a dimethylphenyl group, a biphenyl group, etc. are mentioned, A phenyl group and a naphthyl group are preferable.
Ar2, Ar3이 나타내는 알킬기로서는 바람직하게는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기이다. 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기를 들 수 있고, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다.As an alkyl group which Ar <2> and Ar <3> represent, Preferably they are a C1-C6 alkyl group, More preferably, they are a C1-C4 alkyl group. For example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group is mentioned, A methyl group or an ethyl group is preferable and a methyl group is more preferable.
Ar2, Ar3이 나타내는 헤테로아릴기로서는 각각 독립적으로 바람직하게는 탄소수 3∼30의 헤테로아릴기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 3∼18의 헤테로아릴기이다. 상기 헤테로아릴기는 치환기를 갖고 있어도 좋고, 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼18의 아릴기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 3∼18의 헤테로아릴기이다. 또한, Ar2, Ar3이 나타내는 헤테로아릴기는 축환 구조이어도 좋고, 푸란환, 티오펜환, 셀레노펜환, 실롤환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 옥사졸환, 티아졸환, 트리아졸환, 옥사디아졸환, 티아디아졸환으로부터 선택된 환의 조합(동일해도 좋다)의 축환 구조가 바람직하고, 퀴놀린환, 이소퀴놀린환, 벤조티오펜환, 디벤조티오펜환, 티에노티오펜환, 비티에노벤젠환, 비티에노티오펜환이 바람직하다.The heteroaryl groups represented by Ar 2 and Ar 3 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 said heteroaryl group may have a substituent, Preferably it is a C3-C18 heteroaryl group which may have a C1-C4 alkyl group or a C6-C18 aryl group. The heteroaryl group represented by Ar 2 and Ar 3 may have a condensed ring structure, a furan ring, a thiophene ring, a selenophene ring, a silol 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 (which may be the same) of a ring selected from an oxadiazole ring and a thiadiazole ring is preferable, and a quinoline ring, an isoquinoline ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a thienothiophene ring, and a bithienobenzene Rings and bithienothiophene rings are preferable.
Ar1, Ar2, Ar3, R1, R2∼R7, R10 중 인접하는 것은 서로 연결해서 환을 형성해도 좋다. 또한, 상기 환은 헤테로 원자, 알킬렌기 및 방향족환 등으로 형성되는 환이 바람직하다. 예를 들면, 아릴기(예를 들면, 일반식(1)의 Ar1, Ar2, Ar3)의 2개가 단결합 또는 연결기를 통해서 연결됨으로써 질소 원자(일반식(1)의 N)와 함께 형성되는 환을 들 수 있다. 상기 연결기로서는 헤테로 원자(예를 들면, -O-, -S- 등), 알킬렌기(예를 들면, 메틸렌기, 에틸렌기 등) 및 이들의 조합으로 이루어지는 기를 들 수 있고, -S-, 메틸렌기가 바람직하다. 질소 원자(예를 들면, 일반식(1)의 N), 알킬렌기(예를 들면, 메틸렌기) 및 아릴기(예를 들면, 일반식(1)의 Ar1, Ar2 또는 Ar3)로 형성되는 환이 바람직하다. Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , R 1 , R 2 to R 7 , R 10 Adjacent ones may be connected to each other to form a ring. In addition, the ring is preferably a ring formed of a hetero atom, an alkylene group, an aromatic ring, or the like. For example, two of an aryl group (for example, Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 of Formula (1)) are connected through a single bond or a linking group together with a nitrogen atom (N of Formula (1)). The ring formed is mentioned. Examples of the linking group include a group consisting of a hetero atom (e.g., -O-, -S-, etc.), an alkylene group (e.g., methylene group, ethylene group, etc.) and a combination thereof, and -S-, methylene Group is preferred. Nitrogen atoms (e.g., N in general formula (1)), alkylene groups (e.g., methylene group) and aryl groups (e.g., Ar 1 and Ar 2 in general formula (1) Or a ring formed of Ar 3 ).
상기 환은 또한 치환기를 갖고 있어도 좋고, 상기 치환기로서는 알킬기(바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기, 보다 바람직하게는 메틸기)를 들 수 있고, 복수의 상기 치환기가 서로 연결되어 또한 환(예를 들면, 벤젠환 등)을 형성해도 좋다. 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), and a plurality of the substituents are linked to each other and further include a ring (for example, Benzene ring, etc.) may be formed.
또한, R3 및 R4가 서로 연결해서 환을 형성하고 있는 것도 바람직하고, 상기 환으로서는 벤젠환이 바람직하다.Moreover, it is also preferable that R <3> and R <4> mutually connect and form the ring, and a benzene ring is preferable as said ring.
또한, R1에 대해서는 복수인 경우(m이 2 이상)에 상기 복수의 R1 중 인접하는 것은 서로 연결해서 환을 형성할 수 있고, 상기 환으로서는 벤젠환이 바람직하다. When there are a plurality of R 1 (m is 2 or more), adjacent ones of the plurality of R 1 may be connected to each other to form a ring, and as the ring, a benzene ring is preferable.
Ar1, Ar2, Ar3이 치환기를 갖는 경우의 상기 치환기 및 R1, R2∼R7, R10의 치환기로서는 할로겐 원자, 알킬기(시클로알킬기, 비시클로알킬기, 트리시클로알킬기를 포함한다), 치환 알킬기, 알케닐기(시클로알케닐기, 비시크로알케닐기를 포함한다), 알키닐기, 아릴기, 치환 아릴기, 복소환기(헤테로환기라고 해도 좋다), 시아노기, 히드록시기, 니트로기, 카르복시기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴옥시기, 헤테로환 옥시기, 아실옥시기, 카르바모일옥시기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아미노기(아닐리노기를 포함한다), 암모니오기, 아실아미노기, 아미노카르보닐아미노기, 알콕시카르보닐아미노기, 아릴옥시카르보닐아미노기, 술파모일아미노기, 알킬 및 아릴술포닐아미노기, 메르캅토기, 알킬티오기, 아릴티오기, 헤테로환 티오기, 술파모일기, 술포기, 알킬 및 아릴술피닐기, 알킬 및 아릴술포닐기, 아실기, 아릴옥시카르보닐기, 알콕시카르보닐기, 카르바모일기, 아릴 및 헤테로환 아조기, 이미도기, 포스피노기, 포스피닐기, 포스피닐옥시기, 포스피닐아미노기, 포스포노기, 실릴기, 히드라지노기, 우레이도기, 보론산기(-B(OH)2), 포스페이토기(-OPO(OH)2), 설페이토기(-OSO3H), 그 밖의 공지의 치환기를 들 수 있다. R1, R2∼R7, R10의 치환기로서는 특히 알킬기, 치환 알킬기, 아릴기, 치환 아릴기, 헤테로아릴기, 시아노기, 니트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬티오기, 알케닐기 또는 할로겐 원자가 바람직하다.As said substituent in the case where Ar <1> , Ar <2> , Ar <3> has a substituent, and a substituent of R <1> , R <2> -R <7> , R <10> , a halogen atom and an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group) , Substituted alkyl group, alkenyl group (including cycloalkenyl group, bicycloalkenyl group), alkynyl group, aryl group, substituted aryl group, heterocyclic group (may be called heterocyclic group), cyano group, hydroxy group, nitro group, carboxyl group, Alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, amino group (including an alinino group), ammonia group, acylamino group, aminocarbonyl Amino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl and arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thi group, sulfamo Diary, sulfo, alkyl and arylsulfinyl groups, alkyl and arylsulfonyl groups, acyl groups, aryloxycarbonyl groups, alkoxycarbonyl groups, carbamoyl groups, aryl and heterocyclic azo groups, imido groups, phosphino groups, phosphinyl groups, phosphines Neyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, silyl group, hydrazino group, ureido group, boronic acid group (-B (OH) 2 ), phosphate group (-OPO (OH) 2 ), sulfato group (-OSO 3 H), it can be a substituent other known. R 1 , R 2 to R 7 , As the substituent for R 10 , an alkyl group, a substituted alkyl group, an aryl group, a substituted aryl group, a heteroaryl group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an alkylthio group, an alkenyl group or a halogen atom is particularly preferable.
Ar1, Ar2, Ar3이 치환기를 갖는 경우 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬기, 아릴기, 복소환기, 히드록시기, 니트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 헤테로환 옥시기, 아미노기, 알킬티오기, 아릴티오기, 알케닐기, 시아노기 또는 헤테로환 티오기가 바람직하다.When Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 each independently have a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxy group, a nitro group, an alkoxy group, an aryloxy group, a heterocyclic oxy group, an amino group, an alkylthio group, An arylthio group, alkenyl group, cyano group, or heterocyclic thi group is preferable.
R1로서는 알킬기, 아릴기가 보다 바람직하다. R6 및 R7로서는 시아노기가 보다 바람직하다.As R 1 , an alkyl group and an aryl group are more preferable. As R <6> and R <7>, a cyano group is more preferable.
상기 치환 알킬기나 치환 아릴기가 갖는 치환기로서는 상기에서 열거된 치환기를 들 수 있고, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기, 보다 바람직하게는 메틸기)나 아릴기(탄소수 6∼18의 아릴기, 보다 바람직하게는 페닐기)가 바람직하다.Examples of the substituent having the substituted alkyl group or substituted aryl group include the substituents listed above, and include an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group) or an aryl group (aryl group having 6 to 18 carbon atoms, More preferably, a phenyl group) is preferable.
L1, L2, L3, L4, L5, L6은 각각 독립적으로 무치환 메틴기 또는 치환 메틴기를 나타내는 경우, 상기 치환 메틴기의 치환기는 알킬기, 아릴기, 복소환기, 알케닐기, 알콕시기 또는 아릴옥시기를 나타내고, 치환기끼리가 결합해서 환을 형성해도 좋다. 환으로서는 6원환(예를 들면, 벤젠환 등)을 들 수 있다. 또한, L1 또는 L3과 Ar1의 치환기끼리가 결합해서 환을 형성해도 좋다. 또한, L6과 R7의 치환기끼리가 결합해서 환을 형성해도 좋다.When L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , L 5 , and L 6 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group, the substituent of the substituted methine group may be an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkenyl group, An alkoxy group or an aryloxy group may be shown and substituents may combine and form a ring. As a ring, a 6-membered ring (for example, a benzene ring etc.) is mentioned. In addition, L 1 Alternatively, substituents of L 3 and Ar 1 may be bonded to each other to form a ring. In addition, substituents of L 6 and R 7 may be bonded to each other to form a ring.
R1, R2∼R7, R10이 나타내는 알킬기로서는 바람직하게는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기이다. 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기를 들 수 있다. R2∼R7로서는 메틸기 또는 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다. R1로서는 메틸기, 에틸기 또는 t-부틸기가 바람직하고, 메틸기 또는 t-부틸기가 보다 바람직하다. As an alkyl group which R <1> , R <2> -R <7> and R <10> represent, Preferably they are a C1-C6 alkyl group, More preferably, they are a C1-C4 alkyl group. For example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group is mentioned. As R <2> -R <7> , a methyl group or an ethyl group is preferable and a methyl group is more preferable. As R <1> , a methyl group, an ethyl group, or t-butyl group is preferable, and a methyl group or t-butyl group is more preferable.
n은 0 또는 1이 바람직하다.n is preferably 0 or 1.
R1, R2∼R7, R10이 나타내는 아릴기로서는 각각 독립적으로 바람직하게는 탄소수 6∼30의 아릴기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼18의 아릴기이다. 상기 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 좋고, 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼18의 아릴기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 6∼18의 아릴기이다. 예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 피레닐기, 페난트레닐기, 메틸페닐기, 디메틸페닐기, 비페닐기 등을 들 수 있고, 페닐기, 나프틸기 또는 안트라세닐기가 바람직하다.As an aryl group which R <1> , R <2> -R <7> and R <10> represent, they are each independently a C6-C30 aryl group, More preferably, they are a C6-C18 aryl group. The said aryl group may have a substituent, Preferably it is a C6-C18 aryl group which may have a C1-C4 alkyl group or a C6-C18 aryl group. For example, a phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, pyrenyl group, phenanthrenyl group, methylphenyl group, dimethylphenyl group, biphenyl group, etc. are mentioned, A phenyl group, a naphthyl group, or anthracenyl group is preferable.
R1, R2∼R7, R10이 나타내는 헤테로아릴기로서는 각각 독립적으로 바람직하게는 탄소수 3∼30의 헤테로아릴기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 3∼18의 헤테로아릴기이다. 상기 헤테로아릴기는 치환기를 갖고 있어도 좋고, 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼18의 아릴기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 3∼18의 헤테로아릴기이다. 또한, R1, R2∼R7이 나타내는 헤테로아릴기는 5원, 6원 또는 7원의 환 또는 그 축합환으로 이루어지는 헤테로아릴기가 바람직하다. 헤테로아릴기에 포함되는 헤테로 원자로서는 산소 원자, 유황 원자, 질소 원자를 들 수 있다. 헤테로아릴기를 구성하는 환의 구체예로서는 푸란환, 티오펜환, 피롤환, 피롤린환, 피롤리딘환, 옥사졸환, 이소옥사졸환, 티아졸환, 이소티아졸환, 이미다졸환, 이미다졸린환, 이미다졸리딘환, 피라졸환, 피라졸린환, 피라졸리딘환, 트리아졸환, 푸라잔환, 테트라졸환, 피란환, 티인환, 피리딘환, 피페리딘환, 옥사진환, 모르폴린환, 티아진환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 피페라진환, 트리아진환 등을 들 수 있다. As a heteroaryl group which R <1> , R <2> -R <7> and R <10> represent, each independently, It is a C3-C30 heteroaryl group, More preferably, it is a C3-C18 heteroaryl group. The said heteroaryl group may have a substituent, Preferably it is a C3-C18 heteroaryl group which may have a C1-C4 alkyl group or a C6-C18 aryl group. Moreover, the heteroaryl group which the heteroaryl group which R <1> , R <2> -R <7> represents represents 5-membered, 6-membered or 7-membered ring, or its condensed ring is preferable. As a hetero atom contained in a heteroaryl group, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom are mentioned. 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 imida. Zolidine ring, pyrazole ring, pyrazoline ring, pyrazolidine ring, triazole ring, furazane ring, tetrazole ring, pyran ring, thiyne ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, A pyrimidine ring, a pyrazine ring, a piperazine ring, a triazine ring, etc. are mentioned.
축합환으로서는 벤조푸란환, 이소벤조푸란환, 벤조티오펜환, 인돌환, 인돌린환, 이소인돌환, 벤조옥사졸환, 벤조티아졸환, 인다졸환, 벤즈이미다졸환, 퀴놀린환, 이소퀴놀린환, 신놀린환, 프탈라진환, 퀴나졸린환, 퀴녹살린환, 디벤조푸란환, 카르바졸환, 크산텐환, 아크리딘환, 페난트리딘환, 페난트롤린환, 페나진환, 페녹사진환, 티안트렌환, 티에노티오펜환, 인돌리진환, 퀴놀리진환, 퀴누클리딘환, 나프티리딘환, 푸린환, 프테리딘환 등을 들 수 있다.As the condensed ring, a benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, indole ring, indolin 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 , A thienothiophene ring, an indolijin ring, a quinoligin ring, a quinuclidin ring, a naphthyridine ring, a purine ring, a putridine ring, and the like.
m은 1~3의 정수를 나타내고, 바람직하게는 1 또는 2, 보다 바람직하게는 1이다.m represents the integer of 1-3, Preferably it is 1 or 2, More preferably, it is 1.
일반식(1)로 나타내어지는 화합물 중에서도 이하의 화합물이 특히 바람직하다.Among the compounds represented by the general formula (1), the following compounds are particularly preferable.
[전자 블로킹층][Electronic blocking layer]
전자 블로킹층(3)에는 전자 공여성 유기 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는 저분자 재료에서는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(TPD)이나 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(α-NPD) 등의 방향족 디아민 화합물, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸, 이미다졸, 이미다졸론, 스틸벤 유도체, 피라졸린 유도체, 테트라히드로이미다졸, 폴리아릴알칸, 부타디엔, 4,4',4"-트리스(N-(3-메틸페닐)N-페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 포르핀, 테트라페닐포르핀 구리, 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 티타늄 프탈로시아닌 옥사이드 등의 포르피린 화합물, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸릴 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 파라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴 아민 유도체, 플루오렌 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루올레논 유도체, 히드라존 유도체, 실라잔 유도체 등을 사용할 수 있고, 고분자 재료에서는 페닐렌비닐렌, 플루오렌, 카르바졸, 인돌, 피렌, 피롤, 피콜린, 티오펜, 아세틸렌, 디아세틸렌 등의 중합체나 그 유도체를 사용할 수 있다. 전자 공여성 화합물이 아니더라도 충분한 정공 수송성을 갖는 화합물이면 사용하는 것은 가능하다.An electron donating organic material can be used for the
구체적으로는, 예를 들면 일본 특허 공개 2008-72090호 공보에 기재된 하기의 화합물을 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 Ea는 그 재료의 전자 친화력, Ip는 그 재료의 이온화 포텐셜을 나타낸다. EB-1,2, …의 「EB」는 「전자 블로킹」의 약어이다.Specifically, for example, the following compounds described in JP-A-2008-72090A are shown, but the present invention is not limited thereto. In addition, Ea below shows the electron affinity of the material, and Ip shows the ionization potential of the material. EB-1, 2,... "EB" is an abbreviation of "electronic blocking."
전자 블로킹층(3)으로서는 무기 재료를 사용할 수도 있다. 일반적으로 무기 재료는 유기 재료보다 유전율이 크기 때문에 전자 블로킹층(3)에 사용된 경우에 광전 변환층(4)에 전압이 많이 가해지게 되고, 광전 변환 효율을 높게 할 수 있다. 전자 블로킹층(3)이 될 수 있는 재료로서는 산화 칼슘, 산화 크롬, 산화 크롬 구리, 산화 망간, 산화 코발트, 산화 니켈, 산화 구리, 산화 갈륨 구리, 산화 스트론튬 구리, 산화 니오브, 산화 몰리브덴, 산화 인듐 구리, 산화 인듐 은, 산화 이리듐 등이 있다.As the
복수층으로 이루어지는 전자 블로킹층(3)에 있어서 복수층 중 광전 변환층(4)과 인접하는 층이 상기 광전 변환층(4)에 포함되는 p형 유기 반도체와 동일한 재료로 이루어지는 층인 것이 바람직하다. 전자 블로킹층(3)에도 동일한 p형 유기 반도체를 사용함으로써 광전 변환층(4)과 인접하는 층의 계면에 중간 준위가 형성되는 것을 억제하고, 암전류를 또한 억제할 수 있다.In the
전자 블로킹층(3)이 단층인 경우에는 그 층을 무기 재료로 이루어지는 층으로 할 수 있고, 또는 복수층인 경우에는 1 또는 2 이상의 층을 무기 재료로 이루어지는 층으로 할 수 있다. In the case where the
[정공 블로킹층][Hole blocking layer]
정공 블로킹층에는 전자 수용성 유기 재료를 사용할 수 있다. 전자 수용성 재료로서는 1,3-비스(4-tert-부틸페닐-1,3,4-옥사디아졸릴)페닐렌(OXD-7) 등의 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 바소큐프로인, 바소페난트롤린 및 이들의 유도체, 트리아졸 화합물, 트리스(8-히드록시퀴놀리네이트) 알루미늄 착체, 비스(4-메틸-8-퀴놀리네이트) 알루미늄 착체, 디스티릴아릴렌 유도체, 실롤 화합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수용성 유기 재료가 아니더라도 충분한 전자 수송성을 갖는 재료이면 사용하는 것은 가능하다. 포르피린계 화합물이나, DCM(4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(4-(디메틸아미노스티릴))-4H피란) 등의 스티릴계 화합물, 4H피란계 화합물을 사용할 수 있다.An electron-accepting organic material can be used for the hole blocking layer. Examples of electron-accepting materials include oxadiazole derivatives such as 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7), anthraquinodimethane derivatives, and diphenylquinones. Derivatives, vasocuproin, vasophenanthroline and derivatives thereof, triazole compounds, tris (8-hydroxyquinolinate) aluminum complex, bis (4-methyl-8-quinolinate) aluminum complex, distyryl Arylene derivatives, silol compounds and the like. Moreover, even if it is not an electron accepting organic material, if it is a material which has sufficient electron transport property, it can be used. A styryl type compound, such as a porphyrin type compound, DCM (4-dicyano methylene-2-methyl-6- (4- (dimethylamino styryl))-4H pyran), and a 4H pyran type compound can be used.
[화소 전극][Pixel electrode]
전극(2)(화소 전극(104))의 재료로서는 예를 들면 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 붕화물, 유기 도전성 화합물, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 구체예로서는 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 인듐 아연(IZO), 산화 인듐 텅스텐(IWO), 산화 티타늄 등의 도전성 금속 산화물, TiN 등의 금속 질화물, 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 등의 금속, 또한 이들의 금속과 도전성 금속 산화물의 혼합물 또는 적층물, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 등의 유기 도전성 화합물, 이들과 ITO의 적층물 등을 들 수 있다. 투명 도전막의 재료로서 특히 바람직한 것은 ITO, IZO, 산화 주석, 안티몬 도프 산화 주석(ATO), 불소 도프 산화 주석(FTO), 산화 아연, 안티몬 도프 산화 아연(AZO), 갈륨 도프 산화 아연(GZO) 중 어느 하나의 재료이다.As a material of the electrode 2 (pixel electrode 104), a metal, a metal oxide, a metal nitride, a metal boride, an organic conductive compound, a mixture thereof, etc. are mentioned, for example. Specific examples thereof include conductive metal oxides such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tungsten oxide (IWO), and titanium oxide, metal nitrides such as TiN, and gold (Au) , Metals such as platinum (Pt), silver (Ag), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), and mixtures or laminates of these metals with conductive metal oxides, polyanilines, polythiophenes, polypyrroles Organic conductive compounds such as these, laminates of these and ITO, and the like. Particularly preferred as materials for the transparent conductive film are ITO, IZO, tin oxide, antimony-doped tin oxide (ATO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide, antimony-doped zinc oxide (AZO), and gallium-doped zinc oxide (GZO). Either material.
전극(2)의 단부에 있어서 상기 전극(2)의 막두께에 상당하는 단차가 급준하거나 상기 전극(2)의 표면에 현저한 요철이 존재하거나 상기 전극(2) 상에 미소한 진애(파티클)가 부착되거나 하면 상기 전극(2) 상의 층이 소망의 막두께보다 얇아지거나 균열이 생기거나 한다. 그러한 상태로 상기 층 상에 전극(5)(대향 전극(108))을 형성하면 결함 부분에 있어서의 상기 전극(2)과 상기 전극(5)의 접촉이나 전계 집중에 의해 암전류의 증대나 단락 등의 화소 불량이 발생한다. 또한, 상기 결함은 전극(2)과 그 위의 층의 밀착성이나 유기 광전 변환 소자(10)의 내열성을 저하시킬 우려가 있다.At the end of the
상기 결함을 방지해서 소자의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 전극(2)의 표면 거칠기(Ra)가 0.6㎚ 이하인 것이 바람직하다. 전극(2)의 표면 거칠기(Ra)가 작을수록 표면의 요철이 작은 것을 의미하고, 표면 평탄성이 양호하다. 또한, 전극(2) 상의 파티클을 제거하기 위해서 전자 블로킹층(3)을 형성하기 전에 반도체 제조 공정에서 이용되고 있는 일반적인 세정 기술에 의해 기판을 세정하는 것이 특히 바람직하다.In order to prevent the said defect and to improve the reliability of an element, it is preferable that surface roughness Ra of the
[대향 전극]Counter electrode
전극(5)(대향 전극(108))의 재료로서는, 예를 들면 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 붕화물, 유기 도전성 화합물, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 구체예로서는 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 인듐 아연(IZO), 산화 인듐 텅스텐(IWO), 산화 티타늄 등의 도전성 금속 산화물, TiN 등의 금속 질화물, 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 등의 금속, 또한 이들의 금속과 도전성 금속 산화물의 혼합물 또는 적층물, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 등의 유기 도전성 화합물, 이들과 ITO의 적층물 등을 들 수 있다. 투명 도전막의 재료로서 특히 바람직한 것은 ITO, IZO, 산화 주석, 안티몬 도프 산화 주석(ATO), 불소 도프 산화 주석(FTO), 산화 아연, 안티몬 도프 산화 아연(AZO), 갈륨 도프 산화 아연(GZO) 중 어느 하나의 재료이다.As a material of the electrode 5 (counter electrode 108), a metal, a metal oxide, a metal nitride, a metal boride, an organic conductive compound, a mixture thereof, etc. are mentioned, for example. Specific examples thereof include conductive metal oxides such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tungsten oxide (IWO), and titanium oxide, metal nitrides such as TiN, and gold (Au) , Metals such as platinum (Pt), silver (Ag), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), and mixtures or laminates of these metals with conductive metal oxides, polyanilines, polythiophenes, polypyrroles Organic conductive compounds such as these, laminates of these and ITO, and the like. Particularly preferred as materials for the transparent conductive film are ITO, IZO, tin oxide, antimony-doped tin oxide (ATO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide, antimony-doped zinc oxide (AZO), and gallium-doped zinc oxide (GZO). Either material.
[밀봉층][Sealing layer]
밀봉층(6)(밀봉층(110))으로서는 다음 조건이 요구된다.As the sealing layer 6 (sealing layer 110), the following conditions are required.
제 1로, 소자의 각 제조 공정에 있어서 용액, 플라즈마 등에 포함되는 유기의 광전 변환 재료를 열화시키는 인자의 침입을 저지해서 광전 변환층을 보호하는 것을 들 수 있다.First, in each manufacturing process of an element, the photoelectric conversion layer is protected by preventing the invasion of the factor which degrades the organic photoelectric conversion material contained in a solution, a plasma, etc.
제 2로, 소자의 제조 후에 물분자 등의 유기의 광전 변환 재료를 열화시키는 인자의 침입을 저지해서 장기간의 보존/사용에 걸쳐 광전 변환층(4)의 열화를 방지한다.Secondly, after the device is manufactured, intrusion of a factor that degrades organic photoelectric conversion materials such as water molecules is prevented, and deterioration of the
제 3으로, 밀봉층(6)을 형성할 때는 이미 형성된 광전 변환층을 열화시키지 않는다.Third, when forming the
제 4로, 입사광은 밀봉층(6)을 통해서 광전 변환층(4)에 도달하므로 광전 변환층(4)에서 검지하는 파장의 광에 대하여 밀봉층(6)은 투명하지 않으면 안된다.Fourth, since the incident light reaches the
밀봉층(6)은 단일 재료로 이루어지는 박막으로 구성할 수도 있지만, 다층 구성으로 해서 각 층에 각각의 기능을 부여함으로써 밀봉층(6) 전체의 응력 완화, 제조 공정 중의 발진(發塵) 등에 의한 크랙, 핀 홀 등의 결함 발생의 억제, 재료 개발의 최적화가 용이해지는 것 등의 효과를 기대할 수 있다. 예를 들면, 밀봉층(6)은 물분자 등의 열화 인자의 침투를 저지하는 본래의 목적을 달성하는 층 상에 그 층에서 달성하는 것이 어려운 기능을 갖게 한 「밀봉 보조층」을 적층된 2층 구성을 형성할 수 있다. 3층 이상의 구성도 가능하지만, 제조 비용을 감안하면 되도록 층수는 적은 쪽이 바람직하다.Although the
[원자층 퇴적법에 의한 밀봉층(6)의 형성][Formation of
유기 광전 변환 재료는 물분자 등의 열화 인자의 존재로 현저하게 그 성능이 열화되어 버린다. 그 때문에 물분자를 침투시키지 않는 치밀한 금속 산화물·금속 질화물·금속 질화 산화물 등 세라믹스나 다이아몬드상 탄소(DLC) 등으로 광전 변환층 전체를 피복해서 밀봉하는 것이 필요하다. 종래부터, 산화 알루미늄, 산화 규소, 질화 규소, 질화 산화 규소나 그들의 적층 구성, 그들과 유기 고분자의 적층 구성등을 밀봉층으로서 각종 진공 성막 기술로 형성되어 있다. 단, 이들 종래의 밀봉층은 기판 표면의 구조물, 기판 표면의 미소 결함, 기판 표면에 부착된 파티클 등에 의한 단차에 있어서 박막의 성장이 곤란하므로(단차가 그림자가 되므로) 평탄부와 비교해서 막두께가 현저하게 얇아진다. 이 때문에 단차 부분이 열화 인자가 침투하는 경로로 되어버린다. 이 단차를 밀봉층으로 완전히 피복하기 위해서는 평탄부에 있어서 1㎛ 이상의 막두께가 되도록 성막하고, 밀봉층 전체를 두껍게 할 필요가 있다. 밀봉층 형성 시의 진공도는 1×103Pa 이하가 바람직하고, 5×102Pa 이하가 더 바람직하다.The performance of the organic photoelectric conversion material is remarkably degraded due to the presence of deterioration factors such as water molecules. Therefore, it is necessary to coat and seal the whole photoelectric conversion layer with ceramics, diamond-like carbon (DLC), etc., such as dense metal oxide, metal nitride, and metal nitride oxide which do not penetrate water molecules. Background Art Conventionally, aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, their laminated constitutions, lamination constitutions of them and organic polymers, and the like are formed by various vacuum film forming techniques as sealing layers. However, these conventional sealing layers are difficult to grow a thin film in the step due to the structure of the substrate surface, micro-defects on the substrate surface, particles adhered to the substrate surface, etc. (because the step becomes a shadow), compared with the flat portion. Becomes significantly thinner. For this reason, the stepped portion becomes a path through which the deterioration factor penetrates. In order to completely cover this step | step with a sealing layer, it is necessary to form into a film | membrane so that it may become 1 micrometer or more in a flat part, and to thicken the whole sealing layer. 1 x 10 3 Pa or less is preferable and, as for the vacuum degree at the time of sealing layer formation, 5 x 10 2 Pa or less is more preferable.
화소 치수가 2㎛ 미만, 특히 1㎛ 정도의 촬상 소자(100)에 있어서 컬러 필터(111)와 광전 변환층의 거리, 즉 밀봉층(110)의 막두께가 크면 밀봉층(110) 내에서 입사광이 회절/발산해버려 혼색이 발생한다. 이 때문에 화소 치수가 1㎛ 정도인 촬상 소자(100)는 밀봉층(110) 전체의 막두께를 감소시켜도 소자 성능이 열화되지 않는 밀봉층 재료/제조 방법이 필요하게 된다.In the
원자층 퇴적(ALD)법은 CVD법의 일종으로 박막 재료가 되는 유기 금속 화합물분자, 금속 할로겐화물 분자, 금속 수소화물 분자의 기판 표면으로의 흡착/반응과 그들에 포함되는 미반응기의 분해를 교대로 반복해서 박막을 형성하는 기술이다. 기판 표면으로 박막 재료가 도달할 때는 상기 저분자 상태이므로 저분자가 들어갈 수 있는 지극히 근소한 공간이라도 있으면 박막이 성장 가능하다. 그 때문에, 종래의 박막 형성법으로는 곤란했던 단차 부분을 완전히 피복하고(단차 부분에 성장된 박막의 두께가 평탄 부분에 성장된 박막의 두께와 동일), 즉 단차 피복성이 매우 좋다. 그 때문에, 기판 표면의 구조물, 기판 표면의 미소 결함, 기판 표면에 부착된 파티클 등에 의한 단차를 완전히 피복할 수 있으므로 그러한 단차 부분이 광전 변환 재료의 열화 인자의 침입 경로가 되지 않는다. 밀봉층(6)의 형성을 원자층 퇴적법으로 행한 경우는 종래 기술보다 효과적으로 필요한 밀봉층 막두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.The atomic layer deposition (ALD) method is a kind of CVD method that alternates the adsorption / reaction of the organometallic compound molecules, metal halide molecules, and metal hydride molecules that become thin film materials to the substrate surface and decomposition of unreacted groups contained in them. It is a technique to form a thin film repeatedly. When the thin film material reaches the surface of the substrate, the low molecular state allows the thin film to grow as long as there is a very small space in which the low molecules can enter. Therefore, the stepped portion, which was difficult in the conventional thin film forming method, is completely covered (the thickness of the thin film grown on the stepped portion is the same as the thickness of the thin film grown on the flat portion), that is, the step coverage is very good. Therefore, the level difference can be completely covered by the structure of the substrate surface, minute defects on the surface of the substrate, particles attached to the surface of the substrate, and the like, so that the level difference portion does not become an intrusion path of the deterioration factor of the photoelectric conversion material. When formation of the
원자층 퇴적법으로 밀봉층(6)을 형성하는 경우는 상술한 밀봉층(6)에 바람직한 세라믹스에 대응한 재료를 적당히 선택할 수 있다. 단, 본 발명의 광전 변환층은 유기 광전 변환 재료를 사용하기 때문에 유기 광전 변환 재료가 열화되지 않는 비교적 저온에서 성막 성장이 가능한 재료로 제한된다. 알킬 알루미늄이나 할로겐화 알루미늄을 재료로 한 원자층 퇴적법에 의하면 유기 광전 변환 재료가 열화되지 않는 200℃ 미만에서 치밀한 산화 알루미늄 박막을 형성할 수 있다. 특히, 트리메틸 알루미늄을 사용한 경우는 100℃ 정도에서도 산화 알루미늄 박막을 형성할 수 있어 바람직하다. 산화 규소나 산화 티타늄도 재료를 적절하게 선택함으로써 산화 알루미늄과 마찬가지로 200℃ 미만에서 치밀한 박막을 형성할 수 있어 바람직하다.When forming the
[밀봉 보조층][Sealing auxiliary layer]
원자층 퇴적법에 의해 형성한 박막은 단차 피복성, 치밀성이라는 관점에서는 유례없이 양질인 박막 형성을 저온에서 달성할 수 있다. 단, 박막 재료의 물성이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 약품에 열화되어 버리는 경우가 있다. 예를 들면, 원자층 퇴적법으로 성막한 산화 알루미늄 박막은 비정질이므로 현상액이나 박리액과 같은 알칼리 용액으로 표면이 침식되어 버린다. 이 경우는 원자층 퇴적법으로 형성한 산화 알루미늄 박막 상에 내약품성이 우수한 박막을 형성하지 않으면 안되고, 즉 밀봉층(6)을 보호하는 기능층이 되는 밀봉 보조층이 필요하게 된다.The thin film formed by the atomic layer deposition method can achieve high quality thin film formation at a low temperature, which is unprecedented from the viewpoint of step coverage and compactness. However, the physical properties of the thin film material may deteriorate with the chemicals used in the photolithography step. For example, since the 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. In this case, a thin film excellent in chemical resistance must be formed on the aluminum oxide thin film formed by atomic layer deposition, that is, a sealing auxiliary layer serving as a functional layer for protecting the
반면에, 원자층 퇴적법과 같은 CVD법으로 형성한 박막은 내부 응력이 매우 큰 인장 응력을 가지는 예가 많고, 반도체 제조 공정과 같이, 단속적인 가열, 냉각이 반복되는 공정이나 장기간의 고온/고습도 분위기 하에서의 보존/사용에 의해 박막 자체에 균열이 생기는 열화가 발생하는 경우가 있다.On the other hand, thin films formed by CVD methods such as atomic layer deposition have many cases where the internal stress has a very high tensile stress, and in the process of repeated intermittent heating and cooling, such as a semiconductor manufacturing process, or in a long-term high temperature / high humidity atmosphere. Deterioration that a crack occurs in the thin film itself may occur by storage / use.
상기 원자층 퇴적법으로 형성한 밀봉층(6)의 문제점을 극복하기 위해서, 예를 들면 스퍼터링법 등의 물리적 기상 성막(PVD)법으로 성막한 내약품성이 우수한 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 질화 산화물 등의 세라믹스 중 어느 하나를 포함하는 밀봉 보조층을 형성하는 구성이 바람직하다. 여기에서, 원자층 퇴적법으로 형성한 것을 제 1 밀봉층이라고 하고, 상기 제 1 밀봉층 상에 PVD법으로 형성되어 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 질화 산화물 중 어느 하나를 포함하는 것을 제 2 밀봉층이라고 한다. 이와 같이 하면 밀봉층(6) 전체의 내약품성을 향상시키는 것이 용이해진다. 또한, 스퍼터링법 등의 PVD법으로 성막한 세라믹스는 큰 압축 응력을 갖는 경우가 많고, 원자층 퇴적법으로 형성한 상기 제 1 밀봉층의 인장 응력을 상쇄할 수 있다. 따라서, 밀봉층(6) 전체의 응력이 완화되어 밀봉층(6) 자체의 신뢰성이 높아질 뿐만 아니라 밀봉층(6)의 응력이 광전 변환층 등의 성능을 악화시키거나 또는 파괴해버리는 불량의 발생을 현저하게 억제하는 것이 가능해진다.In order to overcome the problems of the
특히, 제 1 밀봉층 상에 스퍼터링법으로 형성한 산화 알루미늄, 산화 규소, 질화 규소, 질화 산화 규소 중 어느 하나를 포함하는 제 2 밀봉층을 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다.It is preferable to set it as the structure which has a 2nd sealing layer especially containing any one of aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, and silicon nitride oxide formed on the 1st sealing layer by sputtering method.
제 1 밀봉층은 막두께가 0.05㎛ 이상, 0.5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 밀봉층은 산화 알루미늄, 산화 규소, 산화 티타늄 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that a 1st sealing layer has a film thickness of 0.05 micrometer or more and 0.5 micrometer or less. Moreover, it is preferable that a 1st sealing layer contains any one of aluminum oxide, silicon oxide, and titanium oxide.
이하, 비진공 기간을 형성한 것에 의한 효과를 실시예에 있어서 설명한다.Hereinafter, the effect by having formed the non-vacuum period is demonstrated in an Example.
실시예Example
(실시예 1)(Example 1)
유기 광전 변환 소자를 구비하는 촬상 소자를 제작했다. 순서는 다음과 같다. 우선, CMOS 회로로 이루어지는 판독 회로와 이것에 접속되는 접속 전극을 형성된 CMOS 기판 상에 스퍼터링법에 의해 아모퍼스성 ITO를 성막하고, 이것을 패터닝 해서 각 접속 전극 상에 화소 전극을 형성했다. 이어서, 복수개의 화소 전극 상에 상기 EB-3으로 나타내어지는 재료를 진공 가열 증착에 의해 100㎚의 두께로 성막해서 전자 블로킹층을 형성했다. 이어서, 전자 블로킹층 상에 화합물 1과 풀러렌(C60)을 진공 가열 증착에 의해(1:3 비율로) 함께 증착해서 성막하고, 400㎚인 막두께의 광전 변환층을 형성했다. 이 증착에서는 유기 재료 증착용 셀「서모볼셀(쵸슈 산교 가부시키가이샤제)」을 사용했다. 전자 블로킹층 및 광전 변환층의 진공 증착은 전부 4×10-4Pa 이하의 진공도에서 행했다. 이어서, 제작 도중의 촬상 소자를 3분간 대기 분위기 하에 둔 후 이 촬상 소자를 대향 전극을 형성하는 장치에 세팅하고, 스퍼터링법에 의해 아모퍼스성 ITO를 10㎚의 두께로 광전 변환층 상에 성막해서 대향 전극을 형성했다. 또한, 대향 전극의 형성은 진공 하에서 행했다. 이어서, 제작 도중의 촬상 소자를 3분간 대기 분위기 하에 둔 후 이 촬상 소자를 밀봉층을 형성하는 장치에 세팅하고, 대향 전극 상에 가열 증착에 의해 산화 실리콘을 성막하고, 그 후에 ALD법에 의해 산화 알루미늄을 성막해서 밀봉층을 형성했다. 대향 전극 및 밀봉층의 형성은 진공 하에서 행했다.The imaging element provided with an organic photoelectric conversion element was produced. The order is as follows: First, amorphous ITO was formed into a film by sputtering on the CMOS substrate in which the readout circuit which consists of a CMOS circuit and the connection electrode connected to this was formed, and this patterned and the pixel electrode was formed on each connection electrode. Subsequently, the material represented by said EB-3 was formed into a film by thickness of 100 nm by vacuum heating vapor deposition on the some pixel electrode, and the electron blocking layer was formed. Then, electron blocking layer of a compound 1 and fullerene (C 60) by a vacuum heating deposition to: to form a photoelectric conversion layer of the film thickness (1 to 3 ratio) deposited by film formation with, and 400㎚. In this evaporation, the cell "Thermobolcell (manufactured by Choshu Sangyo Co., Ltd.)" was used. 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. Subsequently, the imaging element in the middle of the production is placed in an air atmosphere for 3 minutes, and then the imaging element is set in an apparatus for forming the counter electrode, and amorphous ITO is deposited on the photoelectric conversion layer by a thickness of 10 nm by sputtering. The counter electrode was formed. In addition, formation of the counter electrode was performed under vacuum. Subsequently, the imaging device in the middle of the production is placed in an air atmosphere for 3 minutes, and then the imaging device is set in a device for forming a sealing layer, and silicon oxide is deposited on the counter electrode by heat deposition, followed by oxidation by the ALD method. Aluminum was formed into a film and the sealing layer was formed. The counter electrode and the sealing layer were formed under vacuum.
(실시예 2)(Example 2)
화합물 1을 화합물 9로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Except having changed the compound 1 into the compound 9, it carried out similarly to Example 1, and produced the imaging element.
(실시예 3)(Example 3)
광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 질소 가스 분위기 하에 둔 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다. 또한, 제작 도중의 촬상 소자를 질소 가스 분위기에 두는 시간은 3분간으로 했다.An imaging device is carried out in the same manner as in Example 1 except that the imaging device in the middle of production is placed under a nitrogen gas atmosphere between the photoelectric conversion layer forming step and the counter electrode forming step, and the counter electrode forming step and the sealing layer forming step. Made. In addition, the time which leaves the imaging element in the middle of manufacture in nitrogen gas atmosphere was made into 3 minutes.
(실시예 4)(Example 4)
제작 도중의 촬상 소자를 대기 분위기 하에 두는 시간을 30분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the time for setting the imaging device in the middle of the production in the air atmosphere was 30 minutes.
(실시예 5)(Example 5)
제작 도중의 촬상 소자를 질소 가스 분위기 하에 두는 시간을 30분으로 한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.An imaging device was produced in the same manner as in Example 3, except that the time of placing the imaging device in the middle of the production in a nitrogen gas atmosphere was 30 minutes.
(실시예 6)(Example 6)
제작 도중의 촬상 소자를 대기 분위기 하에 두는 시간을 1분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the time for setting the imaging device in the middle of the production in the atmospheric atmosphere was 1 minute.
(실시예 7)(Example 7)
제작 도중의 촬상 소자를 질소 가스 분위기 하에 두는 시간을 1분으로 한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the time of placing the imaging device in the middle of the production in a nitrogen gas atmosphere was 1 minute.
(실시예 8)(Example 8)
광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 진공 하에서 3분간 두고, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 대기 분위기 하에 48시간 둔 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Between the formation process of a photoelectric conversion layer and the formation process of a counter electrode, the imaging element in manufacture is put under vacuum for 3 minutes, and between the formation process of a counter electrode and the formation process of a sealing layer, the imaging element in preparation is produced under an atmospheric atmosphere. Except for 48 hours, an image pickup device was manufactured in the same manner as in Example 1.
(실시예 9)(Example 9)
화합물 1을 화합물 7로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상소자를 제작했다.An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except that Compound 1 was changed to Compound 7.
(실시예 10)(Example 10)
화합물 1을 화합물 7로 변경한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 해서 촬상소자를 제작했다.An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 3 except that Compound 1 was changed to Compound 7.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 진공 하에 3분간 둔 후 이것을 다음 공정을 실시하는 장치에 세팅한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Between the process of forming the photoelectric conversion layer and the process of forming the counter electrode, and the process of forming the counter electrode and the process of forming the sealing layer, the imaging element in the middle of manufacturing is placed under vacuum for 3 minutes and then set in an apparatus for carrying out the next process. An imaging device was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 진공 하에 3분간 둔 후 이것을 다음 공정을 실시하는 장치에 세팅한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Between the process of forming the photoelectric conversion layer and the process of forming the counter electrode, and the process of forming the counter electrode and the process of forming the sealing layer, the imaging element in the middle of manufacturing is placed under vacuum for 3 minutes and then set in an apparatus for carrying out the next process. An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 2 except for the above.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
화합물 1을 100㎚의 두께로 진공 가열 증착에 의해 성막해서 광전 변환층으로 하고, 광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 진공 하에 3분간 둔 후 이것을 다음 공정을 실시하는 장치에 세팅한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Compound 1 was deposited to a thickness of 100 nm by vacuum heating deposition to form a photoelectric conversion layer, which was prepared between the formation process of the photoelectric conversion layer and the formation of the counter electrode, the formation process of the counter electrode and the formation of the sealing layer. An imaging device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the intermediate imaging device was placed under vacuum for 3 minutes and then this was set in the apparatus for carrying out the following step.
(비교예 4)(Comparative Example 4)
광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 대기 하에 3분간 둔 후 이것을 다음 공정을 실시하는 장치에 세팅한 것 이외에는 비교예 3과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Between the process of forming the photoelectric conversion layer and the process of forming the counter electrode, and the process of forming the counter electrode and the process of forming the sealing layer, the imaging element in the middle of production is placed in the air for 3 minutes and then set in the apparatus for carrying out the next process. An imaging device was produced in the same manner as in Comparative Example 3 except for the above.
(비교예 5)(Comparative Example 5)
화합물 1을 100㎚의 두께로 진공 가열 증착에 의해 성막하고, 이어서 화합물 1 상에 풀러렌(C60)을 100㎚의 두께로 성막해서 200㎚의 두께의 광전 변환층으로 하고, 광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 진공 하에 3분간 둔 후 이것을 다음 공정을 실시하는 장치에 세팅한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Compound 1 was formed by vacuum heating evaporation to a thickness of 100 nm, and then fullerene (C 60 ) was formed into a film by thickness of 100 nm on compound 1 to form a photoelectric conversion layer having a thickness of 200 nm. Except for setting the imaging element under manufacture for 3 minutes under vacuum for three minutes between the step of forming the counter electrode and the step of forming the counter electrode, and the step of forming the counter electrode, and setting it in an apparatus for carrying out the next step. An imaging device was manufactured in the same manner as in 1.
(비교예 6)(Comparative Example 6)
광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 대기 분위기 하에 둔 것 이외에는 비교예 5와 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.An imaging device is constructed in the same manner as in Comparative Example 5 except that the imaging device in the middle of production is placed in an atmospheric atmosphere between the photoelectric conversion layer forming step and the counter electrode forming step, and the counter electrode forming step and the sealing layer forming step. Made.
(비교예 7)(Comparative Example 7)
광전 변환층의 형성 공정과 대향 전극의 형성 공정 사이와, 대향 전극의 형성 공정과 밀봉층의 형성 공정 사이에 있어서 제작 도중의 촬상 소자를 진공 하에 3분간 둔 후 이것을 다음 공정을 실시하는 장치에 세팅한 것 이외에는 실시예 9와 마찬가지로 해서 촬상 소자를 제작했다.Between the process of forming the photoelectric conversion layer and the process of forming the counter electrode, and the process of forming the counter electrode and the process of forming the sealing layer, the imaging element in the middle of manufacturing is placed under vacuum for 3 minutes and then set in an apparatus for carrying out the next process. An imaging device was manufactured in the same manner as in the ninth example except for the above.
실시예 및 비교예에 있어서의 각 유기 광전 변환 소자의 2×105V/㎝의 전장에서 인가했을 때의 최대 감도 파장에서의 외부 양자 효율(비교예 1의 수치를 100이라고 했을 때의 상대값)의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 외부 양자 효율의 값은 제작한 소자의 대향 전극에 정바이어스를 인가하고, 대향 전극측으로부터 광을 입사하고, 화소 전극으로부터 정공을 인출한 경우에 있어서의 값으로 했다.External quantum efficiency (relative value when the numerical value of Comparative Example 1 is 100) at the maximum sensitivity wavelength when applied at 2 × 10 5 V / cm electric field of each organic photoelectric conversion element in Examples and Comparative Examples Table 1 shows the measurement results. In addition, the value of an external quantum efficiency was made into the value in the case where positive bias is applied to the counter electrode of the produced element, light is incident from the counter electrode side, and the hole is taken out from a pixel electrode.
비교예 3과 비교예 4를 대비하면 광전 변환층을 1개의 재료로 형성한 경우에는 비진공 기간을 설정함으로써 외부 양자 효율이 반감하는 것을 알 수 있다. 비교예 5와 비교예 6을 대비하면 광전 변환층을 화합물 1과 C60의 적층 구조로 한 경우에는 비진공 기간을 설정함으로써 외부 양자 효율이 20% 가까이 저하되는 것을 알 수 있다.In comparison with Comparative Example 3 and Comparative Example 4, it can be seen that when the photoelectric conversion layer is formed of one material, the external quantum efficiency is halved by setting the non-vacuum period. In comparison with Comparative Example 5 and Comparative Example 6, when the photoelectric conversion layer is a laminated structure of Compound 1 and C 60 , it can be seen that the external quantum efficiency is reduced by almost 20% by setting the non-vacuum period.
한편, 비교예 1과 실시예 1,3, 6, 7을 대비하면 광전 변환층을 화합물 1과 C60의 혼합층으로 한 경우에는 비진공 기간을 설정해도 외부 양자 효율은 열화되지 않고, 오히려 약간 상승하는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 2와 실시예 2를 대비하면 광전 변환층을 화합물 9와 C60의 혼합층으로 한 경우에는 비진공 기간을 설정해도 외부 양자 효율은 열화되지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 7과 실시예 9, 10을 비교하면 광전 변환층을 화합물 7과 C60의 혼합층으로 한 경우에는 비진공 기간을 설정해도 외부 양자 효율은 열화되지 않는 것을 알 수 있다. 실시예 8에서는 진공 기간과 비진공 기간을 설정하고 있지만 이 경우에도 외부 양자 효율은, 비교예 1과 같이, 비진공 기간을 설정하지 않는 경우와 비교해서 외부 양자 효율이 상승하는 것을 알 수 있었다.On the other hand, in comparison with Comparative Example 1 and Examples 1, 3, 6, and 7, when the photoelectric conversion layer is a mixed layer of Compound 1 and C 60, the external quantum efficiency does not deteriorate even if a non-vacuum period is set, but rather rises slightly. I can see that. In addition, in comparison with Comparative Example 2 and Example 2, it can be seen that the external quantum efficiency does not deteriorate even when the non-vacuum period is set when the photoelectric conversion layer is a mixed layer of compounds 9 and C 60 . In addition, when Example 7 is compared with Examples 9 and 10, it can be seen that when the photoelectric conversion layer is a mixed layer of Compound 7 and C 60, the external quantum efficiency does not deteriorate even if the non-vacuum period is set. In Example 8, although the vacuum period and the non-vacuum period were set, it was found that the external quantum efficiency also increased in this case as compared with the case where the non-vacuum period was not set as in Comparative Example 1.
이 결과로부터 광전 변환층을 p형 유기 반도체와 풀러렌 또는 풀러렌 유도체의 혼합층으로 한 경우에는 광전 변환층의 형성 공정에서부터 밀봉층의 형성 공정까지의 사이의 각 공정 간의 어느 한 부분 또는 전부에 있어서 비진공 기간을 설정해도 소자 성능은 열화되지 않는 것을 알 수 있었다.From this result, when the photoelectric conversion layer is a mixed layer of a p-type organic semiconductor and fullerene or fullerene derivative, it is non-vacuum in any part or all of the steps between the formation process of the photoelectric conversion layer and the formation process of the sealing layer. It was found that the device performance did not deteriorate even if the period was set.
또한, 실시예 4, 5에서는 실시예 1,3, 6, 7과 비교해서 외부 양자 효율이 1할 가까이 상승하고 있다. 또한, 실시예 8에서는 실시예 1,3, 6, 7과 비교해서 외부 양자 효율이 1할 가까이 상승하고 있다. 이 결과로부터 비진공 기간을 30분 이상으로 함으로써 소자 성능을 더욱 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.In Examples 4 and 5, the external quantum efficiency is increased by about 10% compared with Examples 1, 3, 6 and 7. In Example 8, the external quantum efficiency is increased by about 10% compared with Examples 1, 3, 6, and 7. From this result, it was found that the device performance can be further improved by setting the non-vacuum period to 30 minutes or more.
또한, 전자 블로킹층을 형성하지 않고, 화소 전극 상에 광전 변환층을 직접 형성한 경우라도 표 1에 나타내는 것과 마찬가지의 결과가 얻어졌다.Further, even when the photoelectric conversion layer was directly formed on the pixel electrode without forming the electron blocking layer, the same results as those shown in Table 1 were obtained.
이상, 설명해 온 바와 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.As mentioned above, the following is disclosed in this specification.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상방에 형성된 제 2 전극과, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 재료를 포함하는 광전 변환층과, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 광전 변환층을 밀봉하는 밀봉층을 포함하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법으로서, 상기 광전 변환층은 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 p형 유기 반도체의 혼합층을 포함하는 비발광성층이며, 기판 상방에 상기 제 1 전극을 형성하는 제 1 공정과, 상기 제 1 전극의 상방에 상기 광전 변환층을 형성하는 제 2 공정과, 상기 광전 변환층의 상방에 상기 제 2 전극을 형성하는 제 3 공정과, 상기 제 2 전극의 상방에 상기 밀봉층을 형성하는 제 4 공정을 구비하고, 상기 제 2 공정∼상기 제 4 공정의 각 공정을 진공 하에서 행하고, 상기 제 2 공정의 종료 후부터 상기 제 4 공정의 개시까지의 사이에 제작 도중의 상기 유기 광전 변환 소자를 비진공 하에 두는 제 5 공정을 구비하는 것이다.The disclosed method for manufacturing an organic photoelectric conversion element includes a photoelectric conversion layer comprising a first electrode, a second electrode formed above the first electrode, an organic material formed between the first electrode and the second electrode, and the first electrode. A method of manufacturing an organic photoelectric conversion element comprising a sealing layer for sealing a first electrode, the second electrode, and the photoelectric conversion layer, wherein the photoelectric conversion layer includes a non-luminescent layer comprising a mixed layer of a fullerene or a fullerene derivative and a p-type organic semiconductor. A first step of forming the first electrode above the substrate, a second step of forming the photoelectric conversion layer above the first electrode, and forming the second electrode above the photoelectric conversion layer. And a fourth step of forming the sealing layer above the second electrode, wherein each step of the second step to the fourth step is performed under vacuum, and the second step is performed. Between the end of a process and the start of a said 4th process, the 5th process of putting the said organic photoelectric conversion element in the middle of manufacture under non-vacuum is provided.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 제 5 공정에 있어서의 상기 비진공 하가 대기 분위기 하 또는 이너트 분위기 하인 것이다.The manufacturing method of the disclosed organic photoelectric conversion element is one in which the non-vacuum in the fifth step is under an atmospheric atmosphere or an inert atmosphere.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 제 5 공정을 상기 제 2 공정과 상기 제 3 공정 사이와, 상기 제 3 공정과 상기 제 4 공정 사이의 양쪽에서 행하는 것이다.The manufacturing method of the disclosed organic photoelectric conversion element is to perform the fifth step between the second step and the third step and between the third step and the fourth step.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 제 5 공정을 상기 제 2 공정과 상기 제 3 공정 사이 또는 상기 제 3 공정과 상기 제 4 공정 사이에 행하는 것이다.The manufacturing method of the disclosed organic photoelectric conversion element is to perform the fifth process between the second process and the third process or between the third process and the fourth process.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 제 2 공정에서는 건식 성막법에 의해 상기 광전 변환층을 형성하는 것이다.The manufacturing method of the disclosed organic photoelectric conversion element is to form the photoelectric conversion layer by a dry film forming method in the second step.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 제 2 공정에서는 상기 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 상기 p형 유기 반도체를 진공 가열 증착에 의해 함께 증착해서 상기 혼합층을 형성하는 것이다.In the method of manufacturing the disclosed organic photoelectric conversion device, in the second step, the fullerene or the fullerene derivative and the X-type organic semiconductor are deposited together by vacuum heating deposition to form the mixed layer.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 p형 유기 반도체는 일반식(1)로 나타내어지는 화합물인 것을 포함한다.The manufacturing method of the disclosed organic photoelectric conversion element includes that the X-type organic semiconductor is a compound represented by the general formula (1).
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 제 5 공정에서는 상기 제작 도중의 유기 광전 변환 소자를 1분 이상 상기 비진공 하에 두는 것이다.The disclosed method for manufacturing an organic photoelectric conversion element is to leave the organic photoelectric conversion element during the production under the non-vacuum for at least one minute in the fifth step.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 유기 광전 변환 소자가 상기 제 1 전극과 상기 광전 변환층 사이에 형성되는 전자 블로킹층을 포함하고, 상기 제 1 공정 후, 상기 제 2 공정 전에 상기 전자 블로킹층을 형성하는 공정을 갖는 것이다.The disclosed method for manufacturing an organic photoelectric conversion element includes an electron blocking layer in which the organic photoelectric conversion element is formed between the first electrode and the photoelectric conversion layer, and after the first process and before the second process, the electron blocking layer. It has a process of forming a.
개시된 유기 광전 변환 소자의 제조 방법은 상기 제 1 공정과 상기 제 2 공정 사이에 상기 제 1 전극 상에 EB-3으로 나타내어지는 전자 블로킹층을 형성하는 제 6 공정을 구비하는 것이다.The disclosed method for manufacturing an organic photoelectric conversion element includes a sixth step of forming an electron blocking layer represented by EB-3 on the first electrode between the first step and the second step.
개시된 유기 광전 변환 소자는 상기 유기 광전 변환 소자의 제조 방법에 의해 제조된 것이다.The disclosed organic photoelectric conversion device is manufactured by the method for producing the organic photoelectric conversion device.
개시된 촬상 소자는 복수개의 상기 유기 광전 변환 소자와 상기 각 유기 광전 변환 소자의 상기 광전 변환층에사 발생한 전하에 따른 신호를 판독하는 신호 판독 회로가 형성된 회로 기판을 구비하는 것이다.The disclosed image pickup device includes a plurality of the organic photoelectric conversion elements and a circuit board on which signal reading circuits for reading signals corresponding to charges generated in the photoelectric conversion layers of the respective organic photoelectric conversion elements are formed.
개시된 촬상 장치는 상기 촬상 소자를 구비하는 것이다.The disclosed imaging device includes the imaging device.
1: 기판 2,5: 전극
3: 전자 블로킹층 4: 광전 변환층
6: 밀봉층 10: 유기 광전 변환 소자1:
3: electron blocking layer 4: photoelectric conversion layer
6: sealing layer 10: organic photoelectric conversion element
Claims (12)
상기 광전 변환층은 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 p형 유기 반도체의 혼합층을 포함하는 비발광성층이며;
기판 상방에 상기 제 1 전극을 형성하는 제 1 공정과,
상기 제 1 전극의 상방에 상기 광전 변환층을 형성하는 제 2 공정과,
상기 광전 변환층의 상방에 상기 제 2 전극을 형성하는 제 3 공정과,
상기 제 2 전극의 상방에 상기 밀봉층을 형성하는 제 4 공정을 구비하고;
상기 제 2 공정∼상기 제 4 공정의 각 공정을 진공 하에서 행하고;
상기 제 2 공정의 종료 후부터 상기 제 4 공정의 개시까지의 사이에 제작 도중의 상기 유기 광전 변환 소자를 비진공 하에 두는 제 5 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.A photoelectric conversion layer comprising a first electrode, a second electrode formed above the first electrode, an organic material formed between the first electrode and the second electrode, the first electrode, the second electrode, and the As a manufacturing method of the organic photoelectric conversion element containing the sealing layer which seals a photoelectric conversion layer:
The photoelectric conversion layer is a non-luminescent layer comprising a mixed layer of a fullerene or a fullerene derivative and a p-type organic semiconductor;
A first step of forming the first electrode above the substrate,
A second step of forming the photoelectric conversion layer above the first electrode,
A third step of forming the second electrode above the photoelectric conversion layer,
A fourth step of forming the sealing layer above the second electrode;
Each step of the second step to the fourth step is performed under vacuum;
And a fifth step of placing the organic photoelectric conversion element during the production under non-vacuum between the end of the second step and the start of the fourth step.
상기 제 5 공정에 있어서의 상기 비진공 하는 대기 분위기 하 또는 이너트 분위기 하인 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.The method of claim 1,
It is under the said non-vacuum atmospheric | air atmosphere or an inert atmosphere in a said 5th process, The manufacturing method of the organic photoelectric conversion element characterized by the above-mentioned.
상기 제 5 공정을 상기 제 2 공정과 상기 제 3 공정 사이와, 상기 제 3 공정과 상기 제 4 공정 사이의 양쪽에서 행하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
The fifth step is performed between the second step and the third step and between the third step and the fourth step.
상기 제 5 공정을 상기 제 2 공정과 상기 제 3 공정 사이 또는 상기 제 3 공정과 상기 제 4 공정 사이에 행하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
The fifth process is performed between the second process and the third process, or between the third process and the fourth process.
상기 제 2 공정에서는 건식 성막법에 의해 상기 광전 변환층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 4,
In the second step, the photoelectric conversion layer is formed by a dry film forming method.
상기 제 2 공정에서는 상기 풀러렌 또는 풀러렌 유도체와 상기 p형 유기 반도체를 진공 가열 증착에 의해 함께 증착해서 상기 혼합층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.The method of claim 5, wherein
In the second step, the fullerene or the fullerene derivative and the X-type organic semiconductor are deposited together by vacuum heating evaporation to form the mixed layer.
상기 p형 유기 반도체는 하기 일반식(1)로 나타내어지는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.
[식 중 L2, L3은 각각 독립적으로 무치환 메틴기 또는 치환 메틴기를 나타낸다. n은 0∼2의 정수를 나타낸다. Ar1은 2가의 치환 아릴렌기 또는 무치환 아릴렌기를 나타낸다. Ar2, Ar3은 각각 독립적으로 치환 아릴기, 무치환 아릴기, 치환 알킬기, 무치환 알킬기, 치환 헤테로아릴기 또는 무치환 헤테로아릴기를 나타낸다. Ar1, Ar2, Ar3 중 인접하는 것은 서로 결합해서 환을 형성해도 좋다. L1은 하기 일반식(2)와 결합하는 무치환 메틴기 또는 치환 메틴기, 또는 하기 일반식(3)으로 나타내어지는 기를 나타낸다.]
[식 중 Z1은 L1과 결합하는 탄소 원자와 상기 탄소 원자에 인접하는 카르보닐기를 포함하는 환으로서, 5원환, 6원환, 또는 5원환과 6원환 중 적어도 어느 하나를 포함하는 축합환을 나타낸다. X는 헤테로 원자를 나타낸다. Z2는 X를 포함하는 환이며, 5원환, 6원환, 7원환, 또는 5원환과 6원환과 7원환 중 하나 이상을 포함하는 축합환을 나타낸다. L4∼L6은 각각 독립적으로 무치환 메틴기 또는 치환 메틴기를 나타낸다. R6, R7은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 인접하는 것이 서로 결합해서 환을 형성해도 좋다. k는 0∼2의 정수를 나타낸다. 일반식(2) 중 *은 L1에 결합하는 결합 위치를 나타내고, 일반식(3) 중 *은 L2 또는 Ar1에 결합하는 결합 위치를 나타낸다.]The method according to any one of claims 1 to 6,
Said X type organic semiconductor is a compound represented by following General formula (1), The manufacturing method of the organic photoelectric conversion element characterized by the above-mentioned.
[Wherein, L 2 and L 3 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. n represents the integer of 0-2. Ar 1 represents a divalent substituted arylene group or an unsubstituted arylene group. Ar 2 and Ar 3 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. Adjacent ones of Ar 1 , Ar 2 , and Ar 3 may be bonded to each other to form a ring. L 1 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).]
[Wherein Z 1 is a ring containing a carbon atom bonded to L 1 and a carbonyl group adjacent to the carbon atom, and represents a condensed ring including at least one of a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a 5-membered ring and a 6-membered ring; . X represents a hetero atom. Z 2 is a ring containing X, and represents a 5-membered ring, 6-membered ring, 7-membered ring, or a condensed ring including one or more of 5-membered ring, 6-membered ring, and 7-membered ring. L 4 to L 6 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and adjacent groups may combine with each other to form a ring. k represents the integer of 0-2. In general formula (2), * represents the coupling | bonding position couple | bonded with L <1> , and * in general formula (3) represents the coupling | bonding position couple | bonded with L <2> or Ar <1> .]
상기 제 5 공정에서는 상기 제작 도중의 유기 광전 변환 소자를 1분 이상 상기 비진공 하에 두는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
In the fifth step, the organic photoelectric conversion element during the production is kept under the non-vacuum for at least 1 minute.
상기 유기 광전 변환 소자는 상기 제 1 전극과 상기 광전 변환층 사이에 형성되는 전자 블로킹층을 포함하고;
상기 제 1 공정 후, 상기 제 2 공정 전에 상기 전자 블로킹층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환 소자의 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 8,
The organic photoelectric conversion element includes an electron blocking layer formed between the first electrode and the photoelectric conversion layer;
And a step of forming the electron blocking layer after the first step and before the second step.
상기 각 유기 광전 변환 소자의 상기 광전 변환층에서 발생한 전하에 따른 신호를 판독하는 신호 판독 회로가 형성된 회로 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.A plurality of organic photoelectric conversion elements according to claim 10; And
And a circuit board on which a signal reading circuit for reading a signal according to the charge generated in the photoelectric conversion layer of each of the organic photoelectric conversion elements is formed.
An imaging device comprising the image pickup device according to claim 11.
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