WO2019031456A1 - ジベンゾピロメテンホウ素キレート化合物、近赤外光吸収材料、薄膜及び有機エレクトロニクスデバイス - Google Patents

ジベンゾピロメテンホウ素キレート化合物、近赤外光吸収材料、薄膜及び有機エレクトロニクスデバイス Download PDF

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organic
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photoelectric conversion
compound
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達也 青竹
祥司 品村
健太郎 前田
雄太 橋本
雄一 貞光
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日本化薬株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a novel dibenzopyrromethene boron chelate compound having an absorption band in a near infrared light region, and a near infrared light absorbing material, a thin film and an organic electronic device comprising the compound.
  • a near infrared light absorbing material having an absorption band in the wavelength range of 700 to 2500 nm has been considered for various industrial applications. Specific applications thereof include optical information recording media such as CD-R (Compact Disk-Recordable); thermal CTP (Computer To Plate), printing applications such as flash toner fixing, laser thermal recording and the like; heat blocking film etc. Be In addition, it is also used in near-infrared light cut filters used in PDP (Plasma Display Panel) filters etc., films for adjusting plant growth, etc., taking advantage of the property of selectively absorbing light in a specific wavelength range. .
  • optical information recording media such as CD-R (Compact Disk-Recordable); thermal CTP (Computer To Plate), printing applications such as flash toner fixing, laser thermal recording and the like; heat blocking film etc.
  • PDP Plasma Display Panel
  • a near infrared light absorbing ink by dissolving or dispersing a dye containing a near infrared light absorbing material in a solvent.
  • the printed matter using the near-infrared light absorbing ink can be read only by the near-infrared light detector or the like, and visual recognition is difficult (invisible image). Used for etc.
  • infrared light absorbing materials for forming an invisible image
  • inorganic infrared light absorbing materials and organic infrared light absorbing materials are known.
  • rare earth metals such as ytterbium, copper phosphate glass, etc.
  • these inorganic infrared light absorbing materials do not have sufficient light absorbing ability in the near infrared region, a large amount of infrared light absorbing material per unit area is required to form an invisible image, and the invisible image can not be formed.
  • unevenness of the surface of the invisible image to be a base may affect the surface state of the visible image.
  • the organic infrared light absorbing material has sufficient light absorptivity in the near infrared region, a relatively small amount of infrared light absorbing material used per unit area is necessary for formation of an invisible image. is there. Therefore, in the case of using the organic infrared absorbing material, the inconvenience as in the case of using the inorganic infrared light absorbing material does not occur. Therefore, development of many organic near infrared light absorbing materials has been advanced to the present day.
  • organic electronic devices do not contain rare metals as raw materials and can not only be stably supplied, but also have flexibility that is not found in inorganic materials and that they can be manufactured by a wet film formation method. I am very interested in recent years.
  • Specific examples of the organic electronic device include an organic EL element, an organic solar cell element, an organic photoelectric conversion element, an organic transistor element and the like, and further, applications utilizing the features of the organic material are being studied.
  • the organic solar cell element and the organic photoelectric conversion element have been mainly studied on the absorption characteristics in the visible light region. And, at present, studies are being conducted on coexistence of improvement of photoelectric conversion efficiency and suppression of dark current value by the bulk hetero junction structure. In addition to further performance improvements, absorption characteristics in the near infrared region are beginning to draw attention for new application development for security applications, bioimaging applications and the like. However, the application development of light absorbing dyes in the near infrared region to organic solar cell elements and photoelectric conversion elements has only just begun, and the number of reports thereof is not large.
  • Non-patent documents 1 and 2 show a fluorescent band from the absorption band to the red or near infrared light region, and a report on boron dipyrromethene dye (hereinafter referred to as "BONIPY”) as a dye having excellent fastness. Is being done.
  • BONIPY boron dipyrromethene dye
  • patent document 2 although a simple BODIPY dye exhibits a strong absorption band at around 500 nm, it is possible to extend to the near infrared light region by the extension of a ⁇ conjugated system or the introduction of an aromatic group having an electron donating substituent introduced. It is described that it is possible to extend the absorption wavelength.
  • Patent Documents 3 to 5 describe that the B-O-chelation of a compound having a BODIPY skeleton further improves the light fastness of the compound to light and can shift the absorption wavelength to the long wavelength side. It is done.
  • Patent Documents 3 and 4 describe examples in which these B—O chelated compounds are applied to an organic solar cell element and an organic photoelectric conversion element.
  • the maximum absorption wavelength of the photoelectric conversion spectrum in the near infrared region of the B—O chelated compound in Patent Document 3 is about 750 nm, and the absorption edge is also about 800 nm.
  • their photoelectric conversion characteristics are inferior to the visible light region.
  • Patent Document 5 does not mention at all the absorption wavelength and the photoelectric conversion characteristics in the near infrared region. That is, in order to use for near-infrared photoelectric conversion applications, it is required to further increase the photoelectric conversion wavelength and to increase the sensitivity of photoelectric conversion characteristics in the near-infrared region.
  • the object of the present invention is an organic compound having wide absorption in the near infrared region and excellent in photoelectric conversion efficiency in the near infrared region, a near infrared light absorbing material containing the same, and the near infrared light absorbing material
  • the present inventors have considered, in order to solve the above-mentioned problems, developed and added a novel dibenzopyrromethene boron chelate compound which exhibits sufficient performance when used in organic electronic devices.
  • the present inventors have found that the organic electronic devices that are present function as near infrared photoelectric conversion elements, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows. [1] The following formula (1)
  • R 1 to R 8 each represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aromatic group, a heterocyclic group, a halogen atom, a hydroxyl group, a mercapto group, a nitro group, a substituted amino group Or an unsubstituted amino group, a cyano group, a sulfo group, or an acyl group, provided that at least one of R 1 to R 4 is other than a hydrogen atom, and at least one of R 5 to R 8 is other than a hydrogen atom
  • any one of X 1 to X 3 represents a sulfur atom, and the remaining two represent a carbon atom having one R 0.
  • Any one of X 4 to X 6 represents a sulfur atom , the remaining two are each .R 0 representing a carbon atom independently a hydrogen atom with one R 0, aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aromatic group, a heterocyclic group, a halogen atom, a hydroxyl group , Mercapto group, nitro group, substituted Amino group, an unsubstituted amino group, a cyano group, a sulfo group, or an acyl group.
  • R 9 to R 12 each independently represent a hydrogen atom or a fat Hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, hydroxyl group, mercapto group, nitro group, substituted amino group, unsubstituted amino group, cyano group, sulfo group, or acyl group And R 9 and R 10 may be bonded to each other to form a ring structure, and R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a ring structure)) [1]
  • a compound described in, [3] At least one of R 1 to R 4 is an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic group, a heterocyclic group or a halogen atom, and at least one of R 5 to R 8 is an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic group
  • the organic thin film using the novel compound of the present invention has a main absorption band in the near infrared light region. Moreover, a near-infrared photoelectric conversion element is realized by using the compound and / or the thin film.
  • the compounds can be used in various organic electronic devices.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view illustrating an embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view showing an example of the layer configuration of the organic electroluminescent element.
  • FIG. 3 shows the absorption spectrum of the organic thin film of Example 10.
  • FIG. 4 shows an absorption spectrum of the organic thin film of Example 11.
  • FIG. 5 shows the absorption spectrum of the organic thin film of Example 12.
  • FIG. 6 shows the absorption spectrum of the organic thin film of Example 13.
  • FIG. 7 shows the absorption spectrum of the organic thin film of Example 14.
  • FIG. 8 shows the absorption spectrum of the organic thin film of Comparative Example 2.
  • FIG. 9 shows the photocurrent response of the organic photoelectric conversion element of Example 15.
  • FIG. 10 shows the photocurrent response of the organic photoelectric conversion element of Example 16.
  • FIG. 11 shows the photocurrent response of the organic photoelectric conversion element of Example 17.
  • FIG. 12 shows the photocurrent response of the organic photoelectric conversion element of Example 18.
  • FIG. 13 shows the photo
  • the near-infrared region means the wavelength region of light in the range of 750 to 2500 nm
  • the near-infrared light absorbing material (or pigment) mainly absorbs in the near-infrared light region.
  • a material (or dye) having a wavelength means near infrared light emitting material (or dye) a material (or dye) emitting light in the near infrared light region.
  • the compound of the present invention is represented by the following general formula (1).
  • R 1 to R 8 in the formula (1) are a hydrogen atom, aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, hydroxyl group, mercapto group, nitro group, substituted amino group, It represents an unsubstituted amino group, a cyano group, a sulfo group or an acyl group.
  • at least one of R 1 to R 4 represents other than a hydrogen atom
  • at least one of R 5 to R 8 represents other than a hydrogen atom.
  • Any one of X 1 to X 3 represents a sulfur atom, and the remaining two represent a carbon atom having one R 0 .
  • Any one of X 4 to X 6 represents a sulfur atom, and the remaining two represent a carbon atom having one R 0 .
  • R 0 each independently represents a hydrogen atom, aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, hydroxyl group, mercapto group, nitro group, substituted amino group, unsubstituted amino group, cyano Represents a group, a sulfo group or an acyl group.
  • R 0 's may be bonded to each other to form a ring structure.
  • the above formula (1) shows only one of the resonant structures, and the compound of the present invention is not limited to the illustrated resonant structures.
  • the aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) can be a saturated or unsaturated linear, branched or cyclic aliphatic hydrocarbon, and the carbon number thereof is 1 To 30 is preferable, 1 to 20 is more preferable, and 3 to 10 is more preferable.
  • specific examples of the saturated or unsaturated linear, branched or cyclic aliphatic hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group and an allyl group.
  • T-butyl group n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-cetyl group, n-heptadecyl group , N-butenyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylheptyl group, 4-ethyloctyl group, 2-butyloctyl group, 3-butylnonyl group, 4-butyldecyl group, 2-hexyldecyl group, 3-octyl group Undecyl group, 4-octyldodecyl group, 2-octyldodecyl group, 2-decyltetradecyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group
  • the aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 8 in the formula (1) is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and a saturated linear or branched alkyl group It is more preferable that More preferably, n-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylpropyl group or 2-butyloctyl group Particular preference is given to n-hexyl, n-octyl or 2-methylpropyl.
  • the alkoxy group represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) is a substituent in which an oxygen atom and an alkyl group are bonded, and examples of the alkyl group in the alkoxy group include R 1 in the formula (1) To alkyl groups described as specific examples in the section of the aliphatic hydrocarbon group represented by R 8 .
  • the alkoxy group represented by R 1 to R 8 in the formula (1) may have a substituent such as an alkoxy group, for example.
  • the alkylthio group represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) is a substituent in which a sulfur atom and an alkyl group are bonded, and examples of the alkyl group in the alkylthio group include R 1 in the formula (1) To alkyl groups described as specific examples in the section of the aliphatic hydrocarbon group represented by R 8 .
  • the alkylthio group represented by R 1 to R 8 in the formula (1) may have a substituent such as an alkylthio group, for example.
  • the aromatic group represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) is a residue obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic ring of the aromatic compound.
  • the aromatic group represented by R 1 to R 8 in the formula (1) is not particularly limited as long as it is a residue obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic ring of an aromatic compound, and examples thereof include phenyl group, biphenyl group and tolyl Group, indenyl group, naphthyl group, anthryl group, fluorenyl group, pyrenyl group, phenanthenyl group or mesyl group etc., but phenyl group, biphenyl group, tolyl group, naphthyl group or mesyl group is preferable, and phenyl group, tolyl group Or a mestil group is more preferred.
  • the aromatic compound which can become an aromatic group may have a substituent, and the substituent which may have may not be specifically limited.
  • the heterocyclic group represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) is a residue obtained by removing one hydrogen atom from the heterocyclic ring of the heterocyclic compound.
  • the heterocyclic group represented by R 1 to R 8 in the formula (1) is not particularly limited as long as it is a residue obtained by removing one hydrogen atom from the heterocyclic ring of the heterocyclic compound, and examples thereof include a furanyl group, a thienyl group and a thienothienyl Group, pyrrolyl group, imidazolyl group, N-methylimidazolyl group, thiazolyl group, oxazolyl group, pyridyl group, pyrazyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, indolyl group, benzopyrazyl group, benzopyrimidyl group, benzothienyl group, benzothiazolyl group, pyridino group Thiazolyl group, benzimidazolyl
  • a thiazolyl group, a benzothiazolyl group, a benzothiadiazolyl group or a pyridinothiadiazolyl group is more preferable.
  • the heterocyclic compound capable of forming a heterocyclic group may have a substituent, and the substituent which may be contained is not particularly limited.
  • Examples of the halogen atom represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, a fluorine atom or a chlorine atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.
  • the substituted amino group represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) is a substituent in which the hydrogen atom of the amino group is substituted by one or two substituents.
  • a substituent which a substituted amino group has an alkyl group or an aromatic group is preferable, and an aromatic group is more preferable.
  • Specific examples of these substituents include the alkyl group described in the section of the aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 8 in formula (1) and the aromatic group represented by R 1 to R 8 in formula (1) The same thing as a group is mentioned.
  • the acyl group represented by R 1 to R 8 in the above formula (1) is a substituent in which a carbonyl group is combined with an aromatic group or an alkyl group, and as the alkyl group and the aromatic group in the acyl group,
  • the same groups as the alkyl group described in the section of the aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 to R 8 in (1) and the aromatic group represented by R 1 to R 8 in the formula (1) can be mentioned.
  • R 1 to R 8 in the formula (1) one aliphatic hydrocarbon group of R 1 to R 4, halogen atom, remaining three an aromatic group or a heterocyclic group are hydrogen atoms
  • one of R 5 to R 8 is an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group, and the remaining three are preferably hydrogen atoms
  • R 1 to R 4 Is an aromatic group, a heterocyclic group or a halogen atom
  • the remaining three are hydrogen atoms
  • one of R 5 to R 8 is an aromatic group, a heterocyclic group or a halogen atom
  • the remaining one More preferably, three of them are hydrogen atoms
  • one of R 1 to R 4 is a halogen atom
  • the remaining three are hydrogen atoms
  • one of R 5 to R 8 is a halogen atom.
  • R 2 and R 7 are each independently an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group or a substituted amino group
  • R 1 , R 3 to R 6 and R 8 are hydrogen atoms
  • R 3 and R 6 are each independently an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group or a substituted amino group
  • R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 7 And R 8 is preferably a hydrogen atom, and both R 2 and R 7 are identical halogen atoms, aromatic groups or heterocyclic groups
  • R 1 , R 3 to R 6 and R 8 are hydrogen atoms.
  • R 3 and R 6 are both the same halogen atom, aromatic group or heterocyclic group, and R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 7 and R 8 are hydrogen atoms.
  • both R 2 and R 7 are the same halogen atom and R 1 and R 3 to R 6 and R 8 are hydrogen atoms, or both R 3 and R 6 are identical halogen atoms, and R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 7 and R 8 are hydrogen atoms It is further preferred that
  • R 1 to R 4 in the formula (1) are each independently an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group, and two of R 5 to R 8 It is also preferable that one or more of them are each independently an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group, and two or more of R 1 to R 4 are each independently an aromatic group or a heterocyclic group It is more preferable that two or more of R 5 to R 8 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group.
  • R 1 to R 4 are each independently an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group
  • two of R 5 to R 8 are each independently an aliphatic group. It is preferable that it is a hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group, and two of R 1 to R 4 are each independently a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group, and R 5 to R More preferably, two out of eight are each independently a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group, one of R 1 to R 4 is a halogen atom, and the other one is a halogen atom, an aromatic group It is more preferable that one of R 5 to R 8 be a halogen atom and the other one be a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group.
  • Any one of X 1 to X 3 in the formula (1) represents a sulfur atom, and the remaining two represent a carbon atom having one R 0 .
  • Any one of X 4 to X 6 represents a sulfur atom, and the remaining two represent a carbon atom having one R 0 .
  • the 5-membered ring containing X 1 to X 3 in the formula (1) and the 5-membered ring containing X 4 to X 6 each represent a thiophene ring, and R 0 is a substituent or hydrogen which the thiophene ring has Represents an atom. That is, the compound represented by the formula (1) represents any one of compounds represented by the following formulas (1-a) to (1-i).
  • R 0 in formula (1) is each independently a hydrogen atom, aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, hydroxyl group, mercapto group, nitro group, substituted amino group, It represents an unsubstituted amino group, a cyano group, a sulfo group or an acyl group.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, substituted amino group and acyl group represented by R 0 in the formula (1) include R 1 in the formula (1) or an aliphatic hydrocarbon group represented by R 8, an alkoxy group, an alkylthio group, an aromatic group, a heterocyclic group, a halogen atom, include those similar to the substituted amino group and an acyl group.
  • each independently preferably represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group or a substituted amino group, and each independently represents a hydrogen atom or an aromatic group It is more preferable that it is a group or a heterocyclic group.
  • X 1 and X 6 are the same, X 2 and X 5 are the same, and X 3 and X 4 are the same, and X 1 and X 6 are a sulfur atom
  • X 2 R 0 is the same hydrogen atom of CR 0 represented R 0 and X 5 of CR 0 represented by an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, and X 3 a heterocyclic group or a substituted amino group R 0 of CR 0 represented R 0 and X 4 of the CR 0 representing the same hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, more preferably a heterocyclic group or a substituted amino group, X a 1 and X 6 is a sulfur atom, an aliphatic hydrocarbon radical R 0 is the same for CR 0 represented R 0 and X 5 of CR 0 represented by X 2, a halogen atom,
  • R 0 's may be bonded to each other to form a ring structure.
  • a benzene ring As a cyclic structure which adjacent R 0 may form by bonding to each other, a benzene ring, a naphthalene ring, a furan ring, a pyrrol ring, an imidazole ring, an thiophene ring, a pyrazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyridine ring, pyrazine
  • a 5- or 6-membered aromatic ring such as a ring may be mentioned.
  • a cyclic structure having a benzene ring and a thiophene ring is preferable, and more specifically, a ring structure formed by bonding a 5-membered ring containing X 1 to X 3 and adjacent R 0 to each other, and X 4 to X 6 It is preferable that a ring structure formed by bonding a 5-membered ring containing and adjacent R 0 to each other is a benzothiophene ring or a thienothiophene ring.
  • the ring structure formed by adjacent R 0 's bonding to each other may have a substituent, and the substituent which may have such and preferred examples thereof include R 1 to R 8 in the formula (1) Aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, hydroxyl group, mercapto group, nitro group, substituted amino group, unsubstituted amino group, cyano group, sulfo group and acyl group The same as those mentioned above.
  • R 1 to R 8 in the formula (2) represents the same meaning as R 1 to R 8 in the formula (1) is the same as R 1 to R 8 in preferred also equation (1).
  • R 9 to R 12 in the above formula (2) each independently represent a hydrogen atom, aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, hydroxyl group, mercapto group, nitro group, It represents a substituted amino group, an unsubstituted amino group, a cyano group, a sulfo group or an acyl group.
  • R 9 and R 10 may be bonded to each other to form a ring structure
  • R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a ring structure.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, substituted amino group and acyl group represented by R 9 to R 12 in the above formula (2) include Aliphatic hydrocarbon group, alkoxy group, alkylthio group, aromatic group, heterocyclic group, halogen atom, substituted amino group and acyl group represented by R 1 to R 8 in It is.
  • Examples of the ring structure which may be formed by bonding R 9 and R 10 to each other in the above formula (2) and the ring structure which may be formed by bonding R 11 and R 12 to each other are X 1 and X If 2 represents R 0 C, when X 2 and X 3 may represent R 0 C, and when the X 5 and X 6 which X 4 and X 5 represents R 0 C represents R 0 C, adjacent
  • X 1 and X If 2 represents R 0 C, when X 2 and X 3 may represent R 0 C, and when the X 5 and X 6 which X 4 and X 5 represents R 0 C represents R 0 C, adjacent
  • At least one of R 9 and R 10 is an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group or a substituted amino group
  • at least one of R 12 is preferably an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group or a substituted amino group
  • at least one of R 9 and R 10 is a halogen atom, an aromatic group or a complex It is more preferable that it is a cyclic group and at least one of R 11 and R 12 is a halogen atom, an aromatic group or a heterocyclic group.
  • R 9 and R 12 are the same hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group or a substituted amino group and R 10 and R 11 Is preferably the same hydrogen atom, aliphatic hydrocarbon group, halogen atom, aromatic group, heterocyclic group or substituted amino group, and R 9 and R 12 are the same aliphatic hydrocarbon group, halogen atom, aromatic Aliphatic hydrocarbon in which R 10 and R 11 are hydrogen atoms, or R 9 and R 12 are hydrogen atoms and R 10 and R 11 are the same group group, heterocyclic group or substituted amino group More preferably a group, a halogen atom, an aromatic group, a heterocyclic group or a substituted amino group, and R 9 and R 12 are the same aromatic group, a heterocyclic group or a halogen atom and R 10 and R 11 There is a hydrogen atom, R 9 and R 12 is A atom and R 10
  • the compound represented by the above general formula (1) can be obtained, for example, by the following reaction process with reference to the description of Tetrahedron Letters, 2010, 51, 1600.
  • step (a) compound (A) and compound (B) are reacted to obtain compound (C), for example, ammonium salt (eg, ammonium acetate, ammonium chloride, etc.) in a mixed solvent of alcohol and acetic acid Or it can carry out by adding ammonia water.
  • ammonium salt eg, ammonium acetate, ammonium chloride, etc.
  • step (a) can also be carried out with compound (A) (or compound (B)) alone.
  • the step (b) of obtaining the compound (D) from the compound (C) comprises, for example, boron trifluorides (eg, diethyl boron trifluoride) in the presence of a tertiary amine (eg, triethylamine etc.) It can be carried out by reacting with an ether complex or the like.
  • the step (c) of obtaining the organic compound represented by the general formula (1) from the compound (D) can be performed, for example, by reacting the compound (D) with boron tribromide.
  • the purification method of the compound represented by the above general formula (1) is not particularly limited, and for example, washing, recrystallization, column chromatography, vacuum sublimation and the like can be adopted, and these methods can be combined as required.
  • the near infrared light absorbing material of the present invention contains the compound represented by the above formula (1).
  • the content of the compound represented by the formula (1) in the near-infrared light absorbing material of the present invention is as long as the ability to absorb near-infrared light necessary for the application using the near-infrared light absorbing material is exhibited although not particularly limited, it is usually 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and still more preferably 95% by mass or more.
  • a compound other than the compound represented by the formula (1) for example, a near infrared light absorbing material (pigment) other than the compound represented by the formula (1), etc.
  • the compound which can be used together, an additive, etc. are not specifically limited as long as the absorption capability of the near infrared light required in the use which uses a near infrared light absorption material expresses.
  • the thin film of the present invention contains the near infrared light absorbing material of the present invention.
  • the thin film of the present invention can be produced by a general dry film forming method or a wet film forming method. Specifically, vacuum processes such as resistance heating evaporation, electron beam evaporation, sputtering and molecular lamination, solution processes casting, spin coating, dip coating, blade coating, wire bar coating, wire coating, spray coating, etc., ink jet printing Printing methods such as screen printing, offset printing, and letterpress printing, and methods of soft lithography such as microcontact printing.
  • a process of applying the compound in a solution state is desired from the viewpoint of ease of processing, but an organic electronic device such as laminating an organic film
  • the coating solution is not suitable because it may attack the underlying organic film.
  • the material is a vapor-depositable material that can be used in a dry film formation method, for example, a dry film formation method such as resistance heating evaporation. Therefore, a near infrared light absorbing material having a main absorption wavelength in the near infrared region and capable of vapor deposition is preferable as the near infrared photoelectric conversion material.
  • each layer depends on the resistance value / charge mobility of each material and can not be limited, but is usually in the range of 0.5 to 5000 nm, preferably in the range of 1 to 1000 nm, more preferably 5 To 500 nm.
  • the molecular weight of the compound represented by the above-mentioned formula (1) is, for example, 1,500 or less, when it is intended that the organic layer containing the compound represented by the formula (1) is formed into a film by vapor deposition and used. Is preferably 1200 or less, more preferably 1000 or less.
  • the lower limit of the molecular weight is the value of the lowest molecular weight that can be taken by the formula (1).
  • the compound represented by the formula (1) may be formed into a film by a coating method regardless of the molecular weight. By using a coating method, even a compound having a relatively large molecular weight can be formed into a film.
  • the molecular weight in the present specification means the value calculated by the EI-GCMS method.
  • the organic electronic device of the present invention comprises the thin film of the present invention (hereinafter, the thin film may be referred to as an organic thin film).
  • an organic electronic device for example, an organic thin film transistor, an organic photoelectric conversion element, an organic solar cell element, an organic electroluminescent element (hereinafter referred to as "organic EL element” or “organic light emitting element”), an organic light emitting transistor element, an organic light emitting element Semiconductor laser devices and the like can be mentioned.
  • organic EL element organic electroluminescent element
  • organic light emitting transistor element an organic light emitting transistor element
  • an organic light emitting element Semiconductor laser devices and the like can be mentioned.
  • attention is particularly focused on organic photoelectric conversion elements and organic EL elements expected to be developed for near infrared applications.
  • near infrared organic photoelectric conversion device using a near infrared light absorbing material an organic EL device using near infrared light emission characteristics, and an organic semiconductor laser device which are one of the embodiments of the present invention will be described.
  • near infrared light over 700 nm has high permeability to living tissue. Therefore, since it is possible to use for observation of in-vivo tissue, it can be applied in various modes according to the purpose in pathologic elucidation, diagnosis etc. of medical field such as near-infrared fluorescent probe etc. .
  • the compound represented by the said Formula (1) is a compound which has a near-infrared light absorption characteristic, utilization as a near-infrared organic photoelectric conversion element is anticipated.
  • the compound represented by the said Formula (1) can be used for the photoelectric converting layer in the organic photoelectric conversion element of this invention.
  • the maximum absorption of the absorption band of the response wavelength light with respect to light is 700 to 2500 nm.
  • the near-infrared organic photoelectric conversion device a near-infrared light sensor, an organic imaging device, a near-infrared light image sensor and the like can be mentioned.
  • maximum absorption in the absorption band means the value of the wavelength at which the absorbance is maximum in the spectrum of absorbance measured by absorption spectrum measurement, and the maximum absorption wavelength ( ⁇ max) is the most significant of the maximum absorptions. It means maximum absorption on the long wavelength side.
  • the organic photoelectric conversion element is an element in which a photoelectric conversion portion (film) is disposed between a pair of opposing electrode films, and light is incident on the photoelectric conversion portion from above the electrode film.
  • the photoelectric conversion unit generates electrons and holes in response to the incident light, and a signal corresponding to the charge is read by the semiconductor, and an element showing an incident light amount in accordance with the absorption wavelength of the photoelectric conversion film unit. It is.
  • a transistor for readout is connected to the electrode film on the side where light does not enter.
  • the photoelectric conversion element arranged closer to the light source does not shield (transmit) the absorption wavelength of the photoelectric conversion element arranged behind it as viewed from the light source side, a plurality of photoelectric conversion elements are stacked. You may use.
  • the organic photoelectric conversion element of the present invention uses the compound represented by the formula (1) as a constituent material of the photoelectric conversion unit.
  • the photoelectric conversion portion is one or more selected from the group consisting of a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, a hole transport layer, an electron block layer, a hole block layer, a crystallization prevention layer, an interlayer contact improvement layer, etc. It often comprises an organic thin film layer other than the photoelectric conversion layer.
  • the compound of this invention can also be used besides a photoelectric converting layer, it is preferable to use as an organic thin film layer of a photoelectric converting layer.
  • the photoelectric conversion layer may be composed only of the compound represented by the formula (1), but includes a known near infrared light absorbing material and others in addition to the compound represented by the formula (1). It may be
  • the photoelectric conversion layer contained in the photoelectric conversion portion described later has hole transportability or the organic thin film layer other than the photoelectric conversion layer has hole transportability
  • it plays a role of taking out holes from the photoelectric conversion layer and other organic thin film layers and collecting the holes
  • the photoelectric conversion layer included in the photoelectric conversion portion has electron transportability
  • the organic thin film layer is an electron transporting layer having an electron transporting property
  • it plays a role of taking out electrons from the photoelectric conversion layer and other organic thin film layers and discharging the electrons.
  • the material that can be used as the electrode film is not particularly limited as long as it has a certain degree of conductivity, but adhesion to adjacent photoelectric conversion layers and other organic thin film layers, electron affinity, ionization potential, stability, etc. It is preferable to select in consideration of As a material which can be used as an electrode film, for example, conductive metal oxides such as tin oxide (NESA), indium oxide, indium tin oxide (ITO) and zinc indium oxide (IZO); gold, silver, platinum, chromium, aluminum And metals such as iron, cobalt, nickel and tungsten; inorganic conductive substances such as copper iodide and copper sulfide; conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline; carbon and the like.
  • conductive metal oxides such as tin oxide (NESA), indium oxide, indium tin oxide (ITO) and zinc indium oxide (IZO)
  • gold, silver, platinum, chromium, aluminum And metals
  • a plurality of these materials may be mixed and used if necessary, or electrode films of different materials may be stacked and used in two or more layers.
  • the conductivity of the material used for the electrode film is not particularly limited as long as the light reception of the photoelectric conversion element is not disturbed more than necessary, but it is preferable that it is as high as possible from the viewpoint of signal strength of the photoelectric conversion element and power consumption.
  • an ITO film having a sheet resistance value of 300 ohms / square or less functions sufficiently as an electrode film, but a commercially available substrate having an ITO film having a conductivity of several ohms / square or so is also available. Therefore, it is desirable to use a substrate having such high conductivity.
  • the thickness of the ITO film can be arbitrarily selected in consideration of the conductivity, but it is usually 5 to 500 nm, preferably about 10 to 300 nm.
  • Examples of the method for forming a film such as ITO include a conventionally known vapor deposition method, an electron beam method, a sputtering method, a chemical reaction method, a coating method and the like.
  • the ITO film provided on the substrate may be subjected to UV-ozone treatment, plasma treatment or the like as required.
  • the material of the transparent electrode film used for at least one of the electrode films on the light incident side includes ITO, IZO, SnO 2 , ATO (antimony-doped tin oxide), ZnO, AZO (Al-doped zinc oxide) GZO (gallium-doped zinc oxide), TiO 2 , FTO (fluorine-doped tin oxide), and the like.
  • the transmittance of light incident through the transparent electrode film at the absorption peak wavelength of the photoelectric conversion layer is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, and particularly preferably 95% or more .
  • an electrode film (which is an electrode film other than the pair of electrode films described above) used between the respective photoelectric conversion layers is each photoelectric conversion layer It is necessary to transmit light other than light having a wavelength to be detected, and it is preferable to use a material that transmits 90% or more of incident light for the electrode film, and use a material that transmits 95% or more of light Is more preferred.
  • the electrode film is preferably made plasma free.
  • plasma-free means that the substrate is reached by not using plasma at the time of film formation of the electrode film, or by separating the distance from the plasma source to the substrate by 2 cm or more, preferably 10 cm or more, more preferably 20 cm or more. This means that the plasma can be reduced.
  • Examples of an apparatus that does not use plasma at the time of film formation of the electrode film include an electron beam vapor deposition apparatus (EB vapor deposition apparatus) and a pulse laser vapor deposition apparatus.
  • EB vapor deposition apparatus electron beam vapor deposition apparatus
  • pulse laser vapor deposition apparatus A method of forming a transparent electrode film using an EB vapor deposition apparatus is referred to as EB vapor deposition, and a method of forming a transparent electrode film using a pulsed laser vapor deposition apparatus is referred to as pulsed laser vapor deposition.
  • a film forming apparatus which is free from plasma
  • a facing target sputtering apparatus As an apparatus capable of realizing a state capable of reducing plasma during film formation (hereinafter, referred to as a film forming apparatus which is free from plasma), for example, a facing target sputtering apparatus, an arc plasma deposition apparatus, etc. can be considered.
  • the transparent conductive film is an electrode film (for example, the first conductive film)
  • DC shorting or an increase in leak current may occur.
  • One of the causes is that a minute crack generated in the photoelectric conversion layer is covered with a dense film such as TCO (transparent conductive oxide) and the electrode film on the opposite side to the first conductive film (second conductive film) It is considered that the conduction between the Therefore, when a material such as Al, which is inferior in film quality, is used for the electrode, the increase of the leak current hardly occurs.
  • the film thickness of the electrode film in accordance with the film thickness (depth of the crack) of the photoelectric conversion layer, it is possible to suppress an increase in leak current.
  • the conductive film is thinner than a predetermined thickness, a sharp increase in resistance occurs.
  • the sheet resistance of the conductive film in the photoelectric conversion element for an optical sensor which is one of the embodiments, is usually 100 to 10000 ⁇ / ⁇ , and the film thickness can be set appropriately.
  • the thinner the transparent conductive film the smaller the amount of light absorbed, and generally the higher the light transmittance.
  • the light transmittance is high, the light absorbed by the photoelectric conversion layer is increased to improve the photoelectric conversion ability, which is very preferable.
  • the photoelectric conversion part which the organic photoelectric conversion element of the present invention has may include an organic thin film layer other than the photoelectric conversion layer and the photoelectric conversion layer.
  • an organic semiconductor film is generally used for the photoelectric conversion layer constituting the photoelectric conversion portion, the organic semiconductor film may be a single layer or a plurality of layers, and in the case of a single layer, a p-type organic semiconductor film, n Type organic semiconductor film, or a mixed film thereof (bulk heterostructure) is used.
  • the number of layers is about 2 to 10, and a structure in which any of a p-type organic semiconductor film, an n-type organic semiconductor film, or a mixed film thereof (bulk heterostructure) is stacked And a buffer layer may be inserted between the layers.
  • the compound represented by General formula (1) of this invention is used as a p-type semiconductor material, and a general fullerene as an n-type semiconductor material and its derivative (s) It is preferable to use
  • the organic thin film layer other than the photoelectric conversion layer constituting the photoelectric conversion part is a layer other than the photoelectric conversion layer, for example, an electron transport layer, a hole transport layer, an electron block layer, a hole block It is used as a layer, a crystallization prevention layer, an interlayer contact improvement layer or the like.
  • a thin film layer of one or more selected from the group consisting of an electron transport layer, a hole transport layer, an electron block layer and a hole block layer (hereinafter also referred to as "carrier block layer”) It is preferable because an element capable of efficiently converting an electric signal is obtained.
  • the electron transport layer plays a role of transporting electrons generated in the photoelectric conversion layer to the electrode film and a role of blocking movement of holes from the electrode film of the electron transport destination to the photoelectric conversion layer.
  • the hole transport layer plays a role of transporting generated holes from the photoelectric conversion layer to the electrode film and a role of blocking transfer of electrons from the electrode film of the hole transport destination to the photoelectric conversion layer.
  • the electron blocking layer prevents the movement of electrons from the electrode film to the photoelectric conversion layer, prevents recombination in the photoelectric conversion layer, and plays a role in reducing dark current.
  • the hole blocking layer has a function of blocking movement of holes from the electrode film to the photoelectric conversion layer, preventing recombination in the photoelectric conversion layer, and reducing dark current.
  • FIG. 1 is an insulating portion
  • 2 is one electrode film (upper electrode film)
  • 3 is an electron blocking layer
  • 4 is a photoelectric conversion layer
  • 5 is a hole blocking layer
  • 6 is the other electrode film (Lower electrode film)
  • 7 represent an insulating base material or another organic photoelectric conversion element, respectively.
  • a transistor for reading is not shown in the drawing, it may be connected to the electrode film of 2 or 6, and further, if the photoelectric conversion layer 4 is transparent, the side opposite to the light incident side The film may be formed on the outside of the electrode film.
  • the incidence of light on the organic photoelectric conversion element is not limited from the upper or lower part unless the components excluding the photoelectric conversion layer 4 extremely inhibit the incidence of light of the main absorption wavelength of the photoelectric conversion layer. It may be from.
  • Organic EL element Next, the organic EL element will be described. Since the compound represented by General formula (1) of this invention is a compound which has a near-infrared luminescent property, utilization as an organic EL element is anticipated.
  • Organic EL elements are attracting attention because they can be used for applications such as solid-state, self-luminous large-area color display and illumination, and many developments have been made.
  • the constitution is that of a structure having two layers of a light emitting layer and a charge transporting layer between counter electrodes consisting of a cathode and an anode; an electron transporting layer, a light emitting layer and a hole transporting layer laminated between the counter electrodes Those having a structure having three layers; and those having three or more layers are known, and those having a single light emitting layer are known.
  • the hole transport layer has a function of injecting holes from the anode, transporting the holes to the light emitting layer, and facilitating the injection of holes to the light emitting layer and a function of blocking electrons.
  • the electron transport layer has a function of injecting electrons from the cathode, transporting the electrons to the light emitting layer, and facilitating the injection of the electrons into the light emitting layer and a function of blocking holes.
  • excitons are generated by recombination of the injected electrons and holes, and energy emitted in the process of radiation deactivation of the excitons is detected as light emission.
  • the preferable aspect of an organic EL element is described below.
  • An organic EL element is an element in which an organic thin film of one or more layers is formed between electrodes of an anode and a cathode, and is an element which emits light by electric energy.
  • the anode that can be used in the organic EL device is an electrode having a function of injecting holes into the hole injecting layer, the hole transporting layer, and the light emitting layer.
  • metal oxides, metals, alloys, conductive materials and the like having a work function of 4.5 eV or more are suitable.
  • materials suitable for the anode of the organic EL element are not particularly limited, but conductive metals such as tin oxide (NESA), indium oxide, indium tin oxide (ITO), zinc indium oxide (IZO), etc.
  • Metals such as oxides, gold, silver, platinum, chromium, aluminum, iron, cobalt, nickel and tungsten, inorganic conductive substances such as copper iodide and copper sulfide, conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline, and carbon It can be mentioned. Among them, it is preferable to use ITO or NESA.
  • the anode may be a mixture of a plurality of materials if necessary, or may be composed of two or more layers of different materials.
  • the resistance of the anode is not limited as long as a current sufficient for light emission of the device can be supplied, but in view of the power consumption of the device, a low resistance is preferable.
  • an ITO substrate having a sheet resistance value of 300 ⁇ / sq or less functions as an element electrode, but since it is possible to supply a substrate of several ⁇ / sq, it is desirable to use a low resistance product.
  • the thickness of ITO can be arbitrarily selected according to the resistance value, but it is usually used in the range of 5 to 500 nm, preferably 10 to 300 nm.
  • Examples of the film formation method such as ITO include a vapor deposition method, an electron beam method, a sputtering method, a chemical reaction method, and a coating method.
  • a cathode that can be used in the organic EL element is an electrode having a function of injecting electrons into the electron injecting layer, the electron transporting layer, and the light emitting layer.
  • metals and alloys having a small work function (approximately 4 eV or less) are suitable. Specifically, platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium can be mentioned, but the electron injection efficiency is improved to improve the device characteristics. Lithium, sodium, potassium, calcium and magnesium are preferred for this purpose.
  • As the alloy an alloy with a metal such as aluminum or silver containing such a low work function metal, or an electrode having a structure in which these are stacked can be used.
  • the cathode may be a transparent electrode which can be formed at low temperature.
  • the method for forming the cathode film include a vapor deposition method, an electron beam method, a sputtering method, a chemical reaction method, and a coating method, but the method is not particularly limited.
  • the resistance of the cathode is not limited as long as it can supply a current sufficient for light emission of the element, but it is preferably low resistance from the viewpoint of the power consumption of the element, and is preferably several hundreds to several ohms / square.
  • the thickness of the cathode is usually in the range of 5 to 500 nm, preferably 10 to 300 nm.
  • a dehydrating agent such as barium oxide, phosphorus pentoxide or calcium oxide.
  • an electrode on a substrate having sufficient transparency in the light emission wavelength region of the device In order to extract light, it is generally preferable to fabricate an electrode on a substrate having sufficient transparency in the light emission wavelength region of the device.
  • transparent substrates include glass substrates and polymer substrates. Soda lime glass, non-alkali glass, quartz or the like is used as the glass substrate, and the thickness is sufficient if it has a thickness sufficient to maintain mechanical and thermal strength, and a thickness of 0.5 mm or more is preferable.
  • the material of the glass it is better that the amount of ions eluted from the glass is smaller, and alkali-free glass is more preferable.
  • soda lime glass having a barrier coating such as SiO 2 is commercially available and can also be used.
  • substrates made of polymers other than glass polycarbonate, polypropylene, polyether sulfone, polyethylene terephthalate, acrylic substrates and the like can be mentioned.
  • the organic thin film of the organic EL element is formed of one or more layers between the anode and the cathode.
  • an element emitting light by electric energy can be obtained.
  • the “layer” formed of an organic thin film is a hole transport layer, an electron transport layer, a hole transport light emitting layer, an electron transport light emitting layer, a hole blocking layer, an electron blocking layer, a hole injection layer, an electron injection As described in Layers, Light-emitting Layers, or Structural Example 9) below, it means a single layer having the functions possessed by these layers.
  • the following structural examples 1) to 9) are mentioned, and any structure may be sufficient.
  • Structural example 1 Hole transport layer / electron transportable light emitting layer. 2) Hole transport layer / luminescent layer / electron transport layer. 3) Hole transportable light emitting layer / electron transport layer. 4) Hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer. 5) Hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer. 6) Hole transportable light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer. 7) In each of the combinations 1) to 6), a hole injection layer is additionally provided in front of the hole transport layer or the hole transportable light emitting layer. 8) In each of the combinations 1) to 7), an electron injection layer is further provided in front of the electron transport layer or the electron transport light emitting layer.
  • Composition which mixes only the material used in the combination of said 1) to 8), and has only one layer containing this mixed material.
  • a single layer formed of a material generally referred to as a bipolar light emitting material; or a layer containing a light emitting material and a hole transporting material or an electron transporting material may be provided.
  • a multilayer structure can efficiently transport charges, that is, holes and / or electrons, and recombine these charges.
  • quenching of charge and the like can be suppressed, whereby the stability of the element can be prevented from being lowered and the efficiency of light emission can be improved.
  • the hole injection layer and the hole transport layer are formed by laminating a hole transport material alone or a mixture of two or more of the materials.
  • a hole transport material N, N'-diphenyl-N, N'-di (3-methylphenyl) -4,4'-diphenyl-1,1'-diamine, N, N'-dinaphthyl-N , Triphenylamines such as N'-diphenyl-4,4'-diphenyl-1,1'-diamine; bis (N-allylcarbazole) or bis (N-alkylcarbazole) s; pyrazoline derivatives, stilbene compounds, Hydrazone compounds, triazole derivatives, heterocyclic compounds represented by oxadiazole derivatives and porphyrin derivatives; in polymer systems, polycarbonates or styrene derivatives having the above-mentioned monomer in the side chain, polyvinylcarbazole, polysilane, etc.
  • a hole injection layer provided between the hole transport layer and the anode for improving the hole injection property, a phthalocyanine derivative, m-MTDATA (4,4 ′, 4 ′ ′-tris [phenyl (m-tolyl And the like.
  • Starburst amines such as (amino) triphenylamine
  • polythiophenes such as PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) in the polymer system, polyvinyl carbazole derivatives and the like.
  • the electron transport layer is formed by laminating an electron transport material alone or a mixture of two or more of the materials.
  • an electron transport material it is necessary to efficiently transport electrons from the negative electrode between electrodes to which an electric field is applied.
  • the electron transporting material preferably has a high electron injection efficiency and efficiently transports the injected electrons.
  • the electron transport material is required to be a substance having a large electron affinity, a large electron mobility, and a high stability, so that an impurity serving as a trap is unlikely to be generated at the time of production and use.
  • quinolinol derivative metal complex represented by tris (8-quinolinolato) aluminum complex, tropolone metal complex, perylene derivative, perinone derivative, naphthalimide derivative, naphthalic acid derivative, oxazole derivative, oxadiazole
  • the derivative, thiazole derivative, thiadiazole derivative, triazole derivative, bisstyryl derivative, pyrazine derivative, phenanthroline derivative, benzoxazole derivative, quinoxaline derivative and the like can be mentioned, but it is not particularly limited.
  • these electron transport materials may be used alone, they may be used as laminated or mixed with different electron transport materials.
  • Examples of the electron injection layer provided between the electron transport layer and the cathode for improving the electron injection property include metals such as cesium, lithium and strontium, and lithium fluoride.
  • the hole blocking layer is formed by laminating or mixing hole blocking substances alone or two or more kinds of substances.
  • the hole blocking substance phenanthroline derivatives such as bathophenanthroline and vasocuproin, silole derivatives, quinolinol derivative metal complexes, oxadiazole derivatives, oxazole derivatives and the like are preferable.
  • the hole blocking substance is not particularly limited as long as it is a compound that can block the decrease in luminous efficiency due to the flow of holes from the cathode side to the outside of the device.
  • the light emitting layer means an organic thin film that emits light, and can be said to be, for example, a hole transporting layer having strong luminescence, an electron transporting layer, or a bipolar transporting layer.
  • the light emitting layer may be formed of a light emitting material (host material, dopant material, etc.), and may be a mixture of the host material and the dopant material, or may be the host material alone.
  • the host material and the dopant material may each be of one type or a combination of a plurality of materials.
  • the dopant material may be contained in the entire host material, partially contained or may be contained.
  • the dopant material may be either stacked or dispersed.
  • a light emitting layer the above-mentioned hole transport layer and electron transport layer are mentioned, for example.
  • Materials used for the light emitting layer include carbazole derivative, anthracene derivative, naphthalene derivative, phenanthrene derivative, phenyl butadiene derivative, styryl derivative, pyrene derivative, perylene derivative, quinoline derivative, tetracene derivative, perylene derivative, quinacridone derivative, coumarin derivative, Examples thereof include porphyrin derivatives and phosphorescent metal complexes (such as Ir complex, Pt complex, and Eu complex).
  • the method of forming the organic thin film of the organic EL element is vacuum process resistance heating evaporation, electron beam evaporation, sputtering, molecular layering method, solution process casting, spin coating, dip coating, blade coating, wire bar Coating methods such as coating, spray coating etc., printing methods such as inkjet printing, screen printing, offset printing, letterpress printing, soft lithography methods such as micro contact printing method, etc. Furthermore, a method combining a plurality of these methods is adopted It can.
  • the thickness of each layer is not limited because it depends on the resistance value and charge mobility of each material, but it is selected from 0.5 to 5000 nm. Preferably, it is 1 to 1000 nm, more preferably 5 to 500 nm.
  • one or a plurality of thin films such as a light emitting layer, a hole transporting layer, and an electron transporting layer, which exist between the anode and the cathode, are represented by the above general formula (1)
  • a light emitting layer such as a light emitting layer, a hole transporting layer, and an electron transporting layer, which exist between the anode and the cathode
  • an element which emits light efficiently even with low electric energy can be obtained.
  • the compound represented by the said General formula (1) can be used suitably as a positive hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer.
  • they can be used in combination with or mixed with the above-mentioned electron transport material, hole transport material, light emitting material and the like.
  • the dopant material include perylene derivatives such as bis (diisopropylphenyl) perylenetetracarboximide, perinone derivatives, 4 -(Dicyanomethylene) -2-methyl-6- (4-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM) and its analogs, metal phthalocyanine derivatives such as magnesium phthalocyanine and aluminum chlorophthalocyanine, rhodamine compounds, deazaflavin derivatives, coumarin Derivatives, oxazine compounds, squarylium compounds, biolanthrone compounds, Nile red, pyrromethene derivatives such as 5-cyanopyrromethene-BF 4 complex, and further, as a phosphorescent material, acetylacetone or benzoylacetone For example, Eu complexes having ligands such as phenan
  • the amount of the dopant material to be used is usually 30% by mass or less with respect to the host material because concentration quenching phenomenon occurs if the amount is too large. Preferably it is 20 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less.
  • a method of doping the host material with the dopant material in the light emitting layer it can be formed by co-evaporation with the host material, but it may be simultaneously deposited after being mixed with the host material in advance. Moreover, it is also possible to sandwich and use it in host material. In this case, one or two or more dopant layers may be stacked with the host material.
  • dopant layers may be used alone to form each layer, or may be used as a mixture.
  • a dopant material polyvinyl chloride, polycarbonate, polystyrene, polystyrene, polystyrene sulfonic acid, poly (N-vinylcarbazole), poly (methyl) (meth) acrylate, polybutyl methacrylate, polyester, polysulfone, as a polymer binder Solvent soluble resins such as polyphenylene oxide, polybutadiene, hydrocarbon resin, ketone resin, phenoxy resin, phenoxy resin, polysulfone, polyamide, ethyl cellulose, vinyl acetate, ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin), polyurethane resin, phenol resin, It may be used by dissolving or dispersing it in a curable resin such as xylene resin, petroleum resin, urea resin, melamine resin, uns
  • the organic EL element can be suitably used as a flat panel display. Moreover, it can be used also as a flat back light, and in this case, either what emits colored light or what emits white light can be used.
  • Backlights are mainly used for the purpose of improving the visibility of display devices that do not emit light themselves, and are used for liquid crystal display devices, clocks, audio equipment, automobile panels, display boards, signs, and the like.
  • conventional backlights for personal computer applications in which reduction in thickness has become an issue, have been difficult to reduce in thickness because they are composed of fluorescent lamps and light guide plates, but the light emission of the present invention
  • the above problems are eliminated because the backlight using the element is characterized by thinness and lightness. It can be usefully used for lighting as well.
  • an organic EL display device having high luminous efficiency and a long lifetime can be obtained. Furthermore, by combining the thin film transistor elements, it is possible to supply at low cost an organic EL display device in which the on / off phenomenon of the applied voltage is electrically controlled with high accuracy.
  • Organic semiconductor laser device Since the compound represented by the said General formula (1) is a compound which has a near-infrared luminescent property, utilization as an organic-semiconductor laser element is anticipated. That is, if the organic semiconductor laser device containing the compound represented by the general formula (1) and the resonator structure can be combined and carriers can be efficiently injected to sufficiently increase the density of the excited state, light can be obtained. It is expected to be amplified and lead to laser oscillation. Heretofore, it has been said that the organic semiconductor laser device is observed only for laser oscillation by light excitation, and it is very difficult to generate a high density excitation state required for laser oscillation by electric excitation. However, by using the organic semiconductor element containing the compound represented by the above general formula (1), the possibility of highly efficient light emission (electroluminescence) is expected.
  • measurement of application of current voltage of the organic photoelectric conversion element is performed using a PVL-3300 (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd.) under the irradiation condition of irradiation light intensity of 130 ⁇ W and a half width of 20 nm, semiconductor parameter analyzer 4200-SCS (manufactured by Keithley Instruments Inc.) In the range of 350 to 1100 nm.
  • PVL-3300 manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd.
  • semiconductor parameter analyzer 4200-SCS manufactured by Keithley Instruments Inc.
  • Example 1 (synthesis of the compound of the present invention)
  • the compounds of the present invention represented by the formula (1-22) were synthesized according to the following scheme.
  • Step 1 Synthesis of Intermediate Compound Represented by Formula (2-2) in the Above Scheme (4-Acetyl-3-biphenyl) (3-methoxy-2-thienyl) methanone
  • (2-1) (68.3 mmol) is dissolved in ethanol (700 mL) and acetic acid (150 mL) and heated to 65 ° C. to add ammonium acetate (400 mmol) and ammonium chloride (70 mmol), The temperature was raised to 90 ° C. and stirred for 3 hours.
  • Step 2 Synthesis of Compound Represented by Formula (2-3) in the Scheme
  • the intermediate compound (15.3 mmol) represented by Formula (2-2) obtained in Step 1 in toluene (toluene)
  • boron trifluoride diethyl etherate 160 mmol was added dropwise and the temperature was raised to 100 ° C. and stirred overnight.
  • the reaction solution was air-cooled and neutralized with a saturated aqueous solution of sodium hydrogen carbonate, and the resulting solid was collected by filtration to obtain an intermediate compound represented by the formula (2-3). (14.2 mmol, yield: 43% by mass).
  • Step 3 Synthesis of the compound represented by the formula (1-22) of the above specific example
  • the intermediate compound (1.5 mmol) represented by the formula (2-3) obtained in the step 2 in a flask, dichloromethane 100 mL) was added and the reaction was cooled to 0 ° C. under a nitrogen atmosphere.
  • boron tribromide (4.5 mL) was added to the reaction system, and the reaction system was stirred at 0 ° C. for additional 4 hours.
  • the reaction solution was neutralized with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the resulting solid was collected by filtration to obtain the compound of the present invention represented by the formula (1-22). (1.2 mmol, yield: 80% by mass).
  • the measurement results of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-22) were as follows. EI-MS (m / z): 600 [M] +
  • Example 2 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 4) Synthesis of the Compound of the Present Invention Represented by Formula (1-39) of the Specific Example Above, instead of the compound represented by Formula (2-1), (4-acetyl-3-biphenyl) (5 Formula (1-39) according to Steps 1 to 3 of Example 1 except that-(2,1,3-benzothiadiazol-5-yl) -3-methoxy-2-thienyl) methanone was used.
  • the measurement results of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-39) were as follows. EI-MS (m / z): 868 [M] +
  • Example 3 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 5) Synthesis of the compound of the present invention represented by the formula (1-48) of the above specific example Instead of the compound represented by the formula (2-1), (3-acetyl-4-biphenyl) (5 Formula (1-48) according to Steps 1 to 3 of Example 1 except that-(2,1,3-benzothiadiazol-5-yl) -3-methoxy-2-thienyl) methanone was used.
  • the results of measurement of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-48) are as follows. EI-MS (m / z): 868 [M] +
  • Example 4 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 6) Synthesis of the compound of the present invention represented by the formula (1-83) of the above specific example Instead of the compound represented by the formula (2-1), (2-acetyl-5-fluorophenyl) ( A compound of the formula (1-) was prepared according to Steps 1 to 3 of Example 1 except that 5- (2,1,3-benzothiadiazol-5-yl) -3-methoxy-2-thienyl) methanone was used. The compound of the present invention represented by 83) was obtained. (1.1 mmol, yield 72% by mass) The results of measurement of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-83) are as follows. EI-MS (m / z): 752 [M] +
  • Example 5 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 7) Synthesis of the compound of the present invention represented by the formula (1-84) of the above-mentioned specific example Instead of the compound represented by the formula (2-1), (2-acetyl-4-phenyl-5- (5) Analogously to Steps 1 to 3 of Example 1 except using fluorophenyl) (5- (2,1,3-benzothiadiazol-5-yl) -3-methoxy-2-thienyl) methanone, The compound of the present invention represented by formula (1-84) was obtained. (1.1 mmol, yield 70% by mass) The results of measurement of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-84) were as follows. EI-MS (m / z): 904 [M] +
  • Example 6 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 8) Synthesis of the compound of the present invention represented by the formula (1-88) of the above specific example Instead of the compound represented by the formula (2-1), (2-acetyl-4- (m-fluoro) Step 1 to Example 1 of Example 1 except using phenyl) -5-fluorophenyl) (5- (2,1,3-benzothiadiazol-5-yl) -3-methoxy-2-thienyl) methanone According to 3, the compound of the present invention represented by the formula (1-88) was obtained. (1.1 mmol, yield 81% by mass) The measurement results of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-88) were as follows. EI-MS (m / z): 940 [M] +
  • Example 7 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 9) Synthesis of the compound of the present invention represented by the formula (1-89) of the above specific example Instead of the compound represented by the formula (2-1), (2-acetyl-4-isobutylphenyl) ( A compound of the formula (1-) was prepared according to Steps 1 to 3 of Example 1 except that 5- (2,1,3-benzothiadiazol-5-yl) -3-methoxy-2-thienyl) methanone was used. The compound of the present invention represented by 89) was obtained. (0.6 mmol, yield 39% by mass) The results of measurement of the molecular weight of the compound represented by formula (1-89) are as follows. EI-MS (m / z): 828 [M] +
  • Example 8 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 10) Synthesis of the compound of the present invention represented by the formula (1-91) of the above specific example Instead of the compound represented by the formula (2-1), (2-acetyl-5-chlorophenyl) (3 A compound of the present invention represented by the formula (1-91) was obtained according to the steps 1 to 3 of Example 1 except that -methoxy-2-thienyl) methanone was used. (1.1 mmol, yield 71% by mass) The measurement results of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-91) are as follows. EI-MS (m / z): 516 [M] +
  • Example 9 (synthesis of the compound of the present invention) (Step 11) Synthesis of the compound of the present invention represented by the formula (1-101) of the above specific example Instead of the compound represented by the formula (2-1), (2-acetyl-5-chlorophenyl) (5 Formula (1-101) according to Steps 1 to 3 in Example 1 except that-(2,1,3-benzothiadiazol-5-yl) -3-methoxy-2-thienyl) methanone was used.
  • the measurement results of the molecular weight of the compound represented by the formula (1-101) were as follows. EI-MS (m / z): 784 [M] +
  • Comparative Example 1 Synthesis of Comparative Compound According to the method described in Patent Document 2, a comparative compound represented by the following formula (3-1) was obtained.
  • Chloroform solutions (concentration 1.0 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / L) of the compounds obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 were prepared, and the values of ⁇ max determined based on the measurement results of absorption spectra are shown in Table 1 It was shown to.
  • Example 10 (Preparation and evaluation of an organic thin film containing the compound of the present invention)
  • the organic thin film of the present invention having a thickness of 20 nm was obtained on a glass substrate by resistance heating vacuum evaporation using the compound represented by the formula (1-48) obtained in Example 3 which was previously purified by sublimation.
  • the absorption spectrum of the obtained organic thin film was measured, and the result is shown in FIG.
  • the ⁇ max of the organic thin film was 931 nm.
  • Example 11 (Preparation and evaluation of an organic thin film containing the compound of the present invention)
  • the organic thin film of the present invention having a thickness of 90 nm was obtained on a glass substrate by resistance heating vacuum evaporation using the compound represented by the formula (1-83) obtained in Example 4 which was previously purified by sublimation.
  • the absorption spectrum of the obtained organic thin film was measured, and the result is shown in FIG.
  • the ⁇ max of the organic thin film was 929 nm.
  • Example 12 (Preparation and evaluation of an organic thin film containing the compound of the present invention)
  • the organic thin film of the present invention having a film thickness of 75 nm was obtained on a glass substrate by resistance heating vacuum evaporation using the compound represented by the formula (1-84) obtained in Example 5 which was previously purified by sublimation.
  • the absorption spectrum of the obtained organic thin film was measured, and the result is shown in FIG.
  • the ⁇ max of the organic thin film was 938 nm.
  • Example 13 (Preparation and evaluation of organic thin film containing the compound of the present invention)
  • the organic thin film of the present invention having a thickness of 75 nm was obtained on a glass substrate by resistance heating vacuum evaporation using the compound represented by the formula (1-88) obtained in Example 6 which was previously purified by sublimation.
  • the absorption spectrum of the obtained organic thin film was measured, and the result is shown in FIG.
  • the ⁇ max of the organic thin film was 935 nm.
  • Example 14 (Preparation and Evaluation of Organic Thin Film Containing Compound of the Present Invention) An organic thin film of the present invention having a thickness of 80 nm was obtained on a glass substrate by resistance heating vacuum evaporation using the compound represented by the formula (1-91) obtained in Example 8 which was previously purified by sublimation. The absorption spectrum of the obtained organic thin film was measured, and the result is shown in FIG. The ⁇ max of the organic thin film was 807 nm.
  • Example 15 (Preparation and Evaluation of Organic Photoelectric Conversion Device Containing the Organic Thin Film of the Present Invention)
  • the compound represented by the formula (1-83) was resistively vacuum-deposited on a transparent conductive ITO glass (manufactured by Geomatec Co., Ltd., ITO film thickness: 150 nm) washed in advance to form an organic thin film having a thickness of 90 nm.
  • aluminum was resistance-heated vacuum deposition on the organic thin film obtained above to form an electrode having a thickness of 100 nm, whereby an organic photoelectric conversion device of the present invention was produced.
  • the photocurrent response was measured when a voltage of 2.0 V was applied while light was irradiated from 300 nm to 1100 nm using ITO and aluminum as electrodes. The results are shown in FIG.
  • Example 16 (Preparation and Evaluation of Organic Photoelectric Conversion Device Containing Organic Thin Film of the Present Invention)
  • the compound represented by the formula (1-84) was resistance-heated and vacuum deposited on the ITO transparent conductive glass (manufactured by Geomatec Co., Ltd., ITO film thickness: 150 nm) washed in advance to form an organic thin film having a thickness of 75 nm.
  • aluminum was resistance-heated vacuum deposition on the organic thin film obtained above to form an electrode having a thickness of 100 nm, whereby an organic photoelectric conversion device of the present invention was produced.
  • the photocurrent response was measured when a voltage of 1.0 V was applied while light was irradiated from 300 nm to 1100 nm using ITO and aluminum as electrodes. The results are shown in FIG.
  • Example 17 (Preparation and Evaluation of Organic Photoelectric Conversion Device Containing the Organic Thin Film of the Present Invention)
  • the compound represented by the formula (1-88) was resistively vacuum-deposited on the ITO transparent conductive glass (manufactured by Geomatec Co., Ltd., ITO film thickness 150 nm) washed in advance to form an organic thin film having a thickness of 75 nm.
  • aluminum was resistance-heated vacuum deposition on the organic thin film obtained above to form an electrode having a thickness of 100 nm, whereby an organic photoelectric conversion device of the present invention was produced.
  • the photocurrent response was measured when a voltage of 1.0 V was applied while light was irradiated from 300 nm to 1100 nm using ITO and aluminum as electrodes. The results are shown in FIG.
  • Example 18 (Fabrication and Evaluation of Organic Photoelectric Conversion Device Containing the Organic Thin Film of the Present Invention)
  • the compound represented by the formula (1-91) was resistively vacuum evaporated on an ITO transparent conductive glass (manufactured by Geomatec Co., Ltd., ITO film thickness 150 nm) washed in advance to form an organic thin film having a thickness of 80 nm.
  • aluminum was resistance-heated vacuum deposition on the organic thin film obtained above to form an electrode having a thickness of 100 nm, whereby an organic photoelectric conversion device of the present invention was produced.
  • the photocurrent response was measured when a voltage of 0.01 V was applied while light was irradiated from 300 nm to 1100 nm using ITO and aluminum as electrodes. The results are shown in FIG.
  • Comparative Example 3 (Production and Evaluation of Organic Photoelectric Conversion Device Containing Organic Thin Film for Comparison) A comparative organic photoelectric conversion element is manufactured according to Example 15 except that the compound represented by Formula (3-1) is used instead of the compound represented by Formula (1-83), and the photocurrent The responsiveness was measured. The photocurrent response was measured when a voltage of 0.05 V was applied while light was irradiated from 300 nm to 1100 nm using ITO and aluminum as electrodes. The results are shown in FIG.
  • the photocurrent response in the near infrared region is higher in the organic photoelectric conversion device including the organic thin film of the present invention than in the comparative organic photoelectric conversion device. It is clear that the photoelectric conversion efficiency is good.
  • Example 19 Evaluation of retention of photocurrent density of organic photoelectric conversion device containing the organic thin film of the present invention
  • the photocurrent density (A / cm 2 ) was measured under the same light irradiation and applied voltage conditions as in Examples 15 to 18 using the organic photoelectric conversion device of the present invention obtained in Examples 15 to 18 and measured at 750 nm.
  • the holding ratio of the photocurrent density at 800, 850 and 900 nm when the photocurrent density was 100 was calculated, and the results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 4 Evaluation of Retention of Photocurrent Density of Organic Photoelectric Conversion Device Containing Organic Thin Film for Comparison
  • the photocurrent density (A / cm 2 ) was measured under the same light irradiation and applied voltage conditions as in Example 15, and the photocurrent density at 750 nm was determined.
  • the organic photoelectric conversion element of Comparative Example 4 has a reduction in the photocurrent density of 850 nm to a photocurrent density of 750 nm of about 20%, whereas the organic photoelectric conversion element of Example 18 of the present invention is The photocurrent density at 850 nm was maintained at about 80% with respect to the photocurrent density at 750 nm.
  • the organic photoelectric conversion element of Examples 15 to 17 shows a photoelectric conversion wavelength maximum at 950 nm. Also from this result, it is clear that the organic photoelectric conversion device including the organic thin film of the present invention is excellent in the photoelectric conversion efficiency in the near infrared region.
  • the compound of the present invention has all of synthetic simplicity, absorption characteristics in the near infrared region and vapor-depositable characteristics, and is very useful as an organic electronic device material operating in the near infrared region.

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Abstract

下記式(1)(式(1)中のR1乃至R8は水素原子、アルキル基、芳香族基、複素環基又はハロゲン原子等を表す。X1乃至X3のいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはR0を1つ有する炭素原子を表す。X4乃至X6のいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはR0を1つ有する炭素原子を表す。R0は水素原子、アルキル基、芳香族基、複素環基又はハロゲン原子等を表す。)で表される化合物は、近赤外領域に広く吸収を持ち、近赤外領域での光電変換効率に優れた有機化合物である。また、この化合物を含有する近赤外光吸収材料、該近赤外光吸収材料を含む有機薄膜、該有機薄膜を含む有機エレクトロデバイス及び該有機薄膜を含む有機光電変換素子が提供される。

Description

ジベンゾピロメテンホウ素キレート化合物、近赤外光吸収材料、薄膜及び有機エレクトロニクスデバイス
 本発明は、近赤外光領域に吸収帯を有する新規なジベンゾピロメテンホウ素キレート化合物、並びに該化合物を含む近赤外光吸収材料、薄膜及び有機エレクトロニクスデバイスに関する。
 700乃至2500nmの波長領域に吸収帯を有する近赤外光吸収材料は、従来から産業上の様々な用途への利用が検討されてきた。その具体的な用途としては、CD-R(Compact Disk-Recordable)等の光情報記録媒体;サーマルCTP(Computer To Plate)、フラッシュトナー定着、レーザー感熱記録等の印刷用途;熱遮断フィルム等が挙げられる。また、選択的に特定波長領域の光を吸収するという特性を生かして、PDP(Plasma Display Panel)フィルター等に用いられる近赤外光カットフィルターや、植物成長調整用フィルム等にも使用されている。更には、近赤外光吸収材料を含む色素を溶媒に溶解又は分散させることにより、近赤外光吸収インクとして使用することも可能である。該近赤外光吸収インクによる印字物は、近赤外光検出器等でのみ読み取りが可能であって目視での認識が困難(不可視画像)なことから、例えば偽造防止等を目的とした印字等に使用される。
 このような不可視画像形成用の赤外光吸収材料としては、無機系赤外光吸収材料と、有機系赤外光吸収材料とが知られている。このうち、無機系赤外光吸収材料としては、イッテルビウム等の希土類金属や、銅リン酸結晶化ガラス等が挙げられる。しかしながら、これら無機系赤外光吸収材料は近赤外領域の光吸収能が十分でないため、不可視画像の形成に単位面積あたりの赤外光吸収材料が多量に必要となり、形成した不可視画像の上にさらに可視画像を形成すると、下地となる不可視画像表面の凹凸が可視画像の表面状態に影響を及ぼす場合がある。
 それに対し、有機系赤外光吸収材料は近赤外領域の光の吸収性が十分であるため、不可視画像の形成のために必要な単位面積あたりの赤外線吸収材料の使用量が比較的少量である。したがって、有機系赤外吸収材料を用いた場合は、無機系赤外光吸収材料を使用した場合のような不都合は生じない。そのため、現在に至るまで多くの有機系近赤外光吸収材料の開発が進められている。
 ところで、有機エレクトロニクスデバイスは、原材料に希少金属などを含まず,安定した供給が可能であるのみならず、無機材料には無い屈曲性を有する点や湿式成膜法による製造が可能な点から、近年非常に興味が持たれている。有機エレクトロニクスデバイスの具体例としては有機EL素子、有機太陽電池素子、有機光電変換素子及び有機トランジスタ素子等が挙げられ、さらに、有機材料の特色を活かした用途が検討されている。
 これらの有機エレクトロニクスデバイスのうち、有機太陽電池素子及び有機光電変換素子についてはこれまで主に可視光領域での吸光特性に関する研究がなされている。そして、現在はバルクヘテロジャンクション構造による光電変換効率の向上と暗電流値抑制の両立について検討が行われている。また更なる性能の向上に加えて、セキュリティ用途及び生体イメージング用途等への新たな用途展開のために、近赤外領域での吸収特性が注目され始めている。しかしながら、近赤外領域の光吸収色素の有機太陽電池素子及び光電変換素子への応用展開は未だ始まったばかりであり、その報告数は多くない。例えば特許文献1では、先に述べた赤外線吸収材料の一つであるスクアリリウム等の既存の色素を、近赤外領域での光電変換材料に適用することを目的とした検討がなされているが、スクアリリウムを用いた有機エレクトロニクス材料は堅牢性に乏しく実用的ではない。
 非特許文献1及び2では、赤色又は近赤外光領域に吸収帯から蛍光帯を示し、堅牢性の優れた色素としてボロンジピロメテン色素(boron-dipyrromethene、以下「BODIPY」と称す。)に関する報告がなされている。
 また特許文献2には、単純なBODIPY色素は500nm付近に強い吸収帯を示すが、π共役系の拡張や、電子供与性置換基を導入した芳香族基の導入により、近赤外光領域まで吸収波長を伸ばすことが可能であることが記載されている。
 更に特許文献3乃至5には、BODIPY骨格を有する化合物をB-Oキレート化することにより、化合物の光に対する堅牢性が更に向上すると共に、吸収波長を長波長側にシフトさせることができることが記載されている。特に、特許文献3及び4には、これらB-Oキレート化した化合物を有機太陽電池素子及び有機光電変換素子に応用した例が記載されている。しかしながら、特許文献3におけるB-Oキレート化した化合物の近赤外領域での光電変換スペクトルの最大吸収波長は750nm程度であり、その吸収端も800nm程度である。しかもその光電変換特性は、可視光領域よりも劣っている。また、特許文献5では吸収波長や近赤外領域での光電変換特性については何ら言及されていない。即ち、近赤外光電変換用途に使用するためには、更なる光電変換波長の長波長化、近赤外領域における光電変換特性の高感度化が求められている。
特開2017-137264号公報 特開1999-255774号公報 特開2012-199541号公報 特開2016-166284号公報 国際公開第2013/035303号
Chem.Soc.Rev.,2014,43,4778-4823 Chem.Rev.,2007,107,4891-4932
 本発明の目的は、近赤外領域に広く吸収を持ち、近赤外領域での光電変換効率に優れた有機化合物、これを含有する近赤外光吸収材料、該近赤外光吸収材料を含む有機薄膜、該有機薄膜を含む有機エレクトロデバイス及び該有機薄膜を含む有機光電変換素子を提供することにある。
 本発明者らは前記諸課題を解決するべく考究し,有機エレクトロニクスデバイスへ用いた際に十分な性能を発揮するような、新規のジベンゾピロメテンホウ素キレート化合物を開発し、加えて、これを用いた有機エレクトロニクスデバイスが、近赤外光電変換素子として機能することを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は下記の通りである。
 [1]下記式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式(1)中のR乃至Rは水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。但し、R乃至Rの少なくとも一つは水素原子以外を表し、かつR乃至Rの少なくとも一つは水素原子以外を表す。X乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。X乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。Rはそれぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。又、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合及びXとXがRCを表す場合には、隣接するR同士が互いに結合して環構造を形成してもよい。)で表される化合物、
 [2]下記式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(上記式(2)中のR乃至Rは前項[1]に記載の式(1)におけるR乃至Rと同じ意味を表す。R乃至R12はそれぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。又、RとR10が互いに結合して環構造を形成してもよく、R11とR12が互いに結合して環構造を形成してもよい。)で表される前項[1]に記載の化合物、
 [3]R乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であり、かつR乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基、複素環基又はハロゲン原子である前項[1]又は[2]に記載の化合物、
 [4]R乃至Rの少なくとも一つがハロゲン原子であり、かつR乃至Rの少なくとも一つがハロゲン原子である前項[3]に記載の化合物、
 [5]R乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基又は複素環基であり、かつR乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基又は複素環基である前項[4]に記載の化合物、
 [6]RとRが同一であり、RとRが同一であり、RとRが同一であり、かつRとRが同一である前項[1]乃至[5]のいずれか一項に記載の化合物、
 [7]R及びR10の少なくとも一つが芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であり、R11及びR12の少なくとも一つが芳香族基、複素環基又はハロゲン原子である前項[2]乃至[6]のいずれか一項に記載の化合物、
 [8]前項[1]乃至[7]のいずれか一項に記載の化合物を含む近赤外光吸収材料、
 [9]前項[8]に記載の近赤外光吸収材料を含む有機薄膜、
 [10]前項[9]に記載の有機薄膜を含む有機エレクトロニクスデバイス、及び
 [11]前項[9]に記載の有機薄膜を含む有機光電変換素子。
 本発明の新規な化合物を用いた有機薄膜は近赤外光領域に主たる吸収帯を有するものである。また、該化合物及び/又は該薄膜を用いることにより、近赤外光電変換素子が実現する。該化合物は、各種有機エレクトロニクスデバイスへの利用が可能である。
図1は、本発明の光電変換素子の実施態様を例示した断面図を示す。 図2は、有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成例を示す概略断面図を示す。 図3は、実施例10の有機薄膜の吸収スペクトルを示す。 図4は、実施例11の有機薄膜の吸収スペクトルを示す。 図5は、実施例12の有機薄膜の吸収スペクトルを示す。 図6は、実施例13の有機薄膜の吸収スペクトルを示す。 図7は、実施例14の有機薄膜の吸収スペクトルを示す。 図8は、比較例2の有機薄膜の吸収スペクトルを示す。 図9は、実施例15の有機光電変換素子の光電流応答性を示す。 図10は、実施例16の有機光電変換素子の光電流応答性を示す。 図11、実施例17の有機光電変換素子の光電流応答性を示す。 図12は、実施例18の有機光電変換素子の光電流応答性を示す。 図13は、比較例3の有機光電変換素子の光電流応答性を示す。
 以下、本発明の内容について詳細に説明する。ここに記載する構成要件の説明については、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づくものであるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されない。なお、本明細書において、近赤外領域とは、750乃至2500nmの範囲内にある光の波長領域を意味し、近赤外光吸収材料(又は色素)とは近赤外光領域に主たる吸収波長をもつ材料(又は色素)を、近赤外発光材料(又は色素)とは近赤外光領域において発光する材料(又は色素)をそれぞれ意味する。
 本発明の化合物は、下記一般式(1)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(1)中のR乃至Rは水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。但し、R乃至Rの少なくとも一つは水素原子以外を表し、かつR乃至Rの少なくとも一つは水素原子以外を表す。X乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。X乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。Rはそれぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。又、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合及びXとXがRCを表す場合には、隣接するR同士が互いに結合して環構造を形成してもよい。
 上記の式(1)は共鳴構造の一つを示したものにすぎず、本発明の化合物は図示した共鳴構造に限定されるものではない。
 上記式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和の直鎖状、分岐状又は環状の脂肪族炭化水素であることができ、その炭素数は1乃至30が好ましく、1乃至20がより好ましく、3乃至10がさらに好ましい。ここで、飽和又は不飽和の直鎖、分岐又は環状の脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、アリル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-セチル基、n-ヘプタデシル基、n-ブテニル基、2-エチルへキシル基、3-エチルヘプチル基、4-エチルオクチル基、2-ブチルオクチル基、3-ブチルノニル基、4-ブチルデシル基、2-ヘキシルデシル基、3-オクチルウンデシル基、4-オクチルドデシル基、2-オクチルドデシル基、2-デシルテトラデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
 式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基としては、直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、飽和の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることがより好ましく。n-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基、n-ドデシル基、2-エチルへキシル基、2-メチルプロピル基又は2-ブチルオクチル基であることが更に好ましく、n-ヘキシル基、n-オクチル基又は2-メチルプロピル基であることが特に好ましい。
 上記式(1)中のR乃至Rが表すアルコキシ基とは、酸素原子とアルキル基が結合した置換基であり、アルコキシ基中のアルキル基としては、例えば式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基の項に具体例として記載したアルキル基が挙げられる。式(1)中のR乃至Rが表すアルコキシ基は、例えばアルコキシ基等の置換基を有していてもよい。
 上記式(1)中のR乃至Rが表すアルキルチオ基とは、硫黄原子とアルキル基が結合した置換基であり、アルキルチオ基中のアルキル基としては、例えば式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基の項に具体例として記載したアルキル基が挙げられる。式(1)中のR乃至Rが表すアルキルチオ基は、例えばアルキルチオ基等の置換基を有していてもよい。
 上記式(1)中のR乃至Rが表す芳香族基とは、芳香族化合物の芳香環から水素原子を一つ除いた残基である。式(1)のR乃至Rが表す芳香族基としては、芳香族化合物の芳香環から水素原子を一つ除いた残基であれば特に限定されず、例えばフェニル基、ビフェニル基、トリル基、インデニル基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、フェナンスニル基又はメスチル基等が挙げられるが、フェニル基、ビフェニル基、トリル基、ナフチル基又はメスチル基が好ましく、フェニル基、トリル基又はメスチル基がより好ましい。尚、芳香族基と成り得る芳香族化合物は置換基を有していてもよく、該有していてもよい置換基は特に限定されない。
 上記式(1)中のR乃至Rが表す複素環基とは、複素環化合物の複素環から水素原子を一つ除いた残基である。式(1)のR乃至Rが表す複素環基としては、複素環化合物の複素環から水素原子を一つ除いた残基であれば特に限定されず、例えばフラニル基、チエニル基、チエノチエニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、N-メチルイミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリル基、インドリル基、ベンゾピラジル基、ベンゾピリミジル基、ベンゾチエニル基、ベンゾチアゾリル基、ピリジノチアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリジノイミダゾリル基、N-メチルベンゾイミダゾリル基、ピリジノ-N-メチルイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピリジノオキサゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ピリジノチアジアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ピリジノオキサジアゾリル基、カルバゾリル基、フェノキサジニル基又はフェノチアジニル基等が挙げられ、チエニル基、チエノチエニル基、チアゾリル基、ピリジル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基又はピリジノチアジアゾリル基が好ましく、チエニル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基又はピリジノチアジアゾリル基がより好ましい。尚、複素環基と成り得る複素環化合物は置換基を有していてもよく、該有していても良い置換基は特に限定されない。
 上記式(1)中のR乃至Rが表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子又は塩素原子が好ましく、フッ素原子がさらに好ましい。
 上記式(1)中のR乃至Rが表す置換アミノ基は、アミノ基の水素原子が一つ又は二つ置換基で置換された置換基である。置換アミノ基の有する置換基としては、アルキル基又は芳香族基が好ましく、芳香族基がより好ましい。これら置換基の具体例としては、式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基の項に記載したアルキル基及び式(1)中のR乃至Rが表す芳香族基と同じものが挙げられる。
 上記式(1)中のR乃至Rが表すアシル基とは、カルボニル基と芳香族基又はアルキル基が結合した置換基であり、アシル基中のアルキル基及び芳香族基としては、式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基の項に記載したアルキル基、及び式(1)中のR乃至Rが表す芳香族基と同じものが挙げられる。
 式(1)におけるR乃至Rとしては、R乃至Rのうちの一つが脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であって残りの三つが水素原子であり、かつR乃至Rのうちの一つが脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であって残りの三つが水素原子であることが好ましく、R乃至Rのうちの一つが芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であって残りの三つが水素原子であり、かつR乃至Rのうちの一つが芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であって残りの三つが水素原子であることがより好ましく、R乃至Rのうちの一つはハロゲン原子であって残りの三つが水素原子であり、かつR乃至Rのうちの一つがハロゲン原子であって残りの三つが水素原子であることがさらに好ましい。
 より詳しくは、R及びRがそれぞれ独立に脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であってR、R乃至R及びRが水素原子であるか、R及びRがそれぞれ独立に脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であってR、R、R、R、R及びRが水素原子であることが好ましく、R及びRの両者が同一のハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であってR、R乃至R及びRが水素原子であるかR及びRの両者が同一のハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であってR、R、R、R、R及びRが水素原子であることがより好ましく、R及びRの両者が同一のハロゲン原子であってR、R乃至R及びRが水素原子であるか、R及びRの両者が同一のハロゲン原子であってR、R、R、R、R及びRが水素原子であることが更に好ましい。
 また、式(1)におけるR乃至Rのうちの二つ以上がそれぞれ独立に脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であってR乃至Rのうちの二つ以上がそれぞれ独立に脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であることも好ましく、R乃至Rのうちの二つ以上がそれぞれ独立に芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であってR乃至Rのうちの二つ以上がそれぞれ独立に脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であることがより好ましい。
 更には、R乃至Rのうちの二つがそれぞれ独立に脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であってR乃至Rのうちの二つがそれぞれ独立に脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であることが好ましく、R乃至Rのうちの二つがそれぞれ独立にハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であってR乃至Rのうちの二つがそれぞれ独立にハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であることがより好ましく、R乃至Rのうちの一つがハロゲン原子であり、別の一つがハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であってR乃至Rのうちの一つがハロゲン原子であり、別の一つがハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であることが更に好ましい。
 式(1)中のX乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。X乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。換言すれば、式(1)中のX乃至Xを含む5員環とX乃至Xを含む5員環は、それぞれチオフェン環を表し、Rはチオフェン環の有する置換基又は水素原子を表す。即ち、式(1)で表される化合物は、下記式(1-a)乃至(1-i)で表されるいずれかの化合物を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式(1)中のRはそれぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。
 式(1)中のRが表す脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、置換アミノ基及びアシル基としては、式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、置換アミノ基及びアシル基と同じものが挙げられる。
 式(1)におけるRとしては、それぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であることが好ましく、それぞれ独立に水素原子、芳香族基又は複素環基であることがより好ましい。
 また、XとXが同一であってXとXが同一であってかつXとXが同一であることが好ましく、XとXが硫黄原子であって、Xが表すCRのRとXが表すCRのRが同一の水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であってかつXが表すCRのRとXが表すCRのRが同一の水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であることがより好ましく、XとXが硫黄原子であって、Xが表すCRのRとXが表すCRのRが同一の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であってかつXが表すCRのRとXが表すCRの有するRが水素原子であるか、XとXが硫黄原子であって、Xが表すCRのRとXが表すCRのRが水素原子であってかつXが表すCRのRとXが表すCRのRが同一の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であることが更に好ましく、XとXが硫黄原子であって、Xが表すCRのRとXが表すCRのRが同一の芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であってかつXが表すCRのRとXが表すCRのRが水素原子であるか、XとXが硫黄原子であって、Xが表すCRのRとXが表すCRのRが水素原子であってかつXが表すCRのRとXが表すCRのRが同一の芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であることが特に好ましく、XとXが硫黄原子であって、Xが表すCRのRとXが表すCRのRが同一の芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であってかつXが表すCRのRとXが表すCRのRが水素原子であることが最も好ましい。
 XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合及びXとXがRCを表す場合には、隣接するR同士が互いに結合して環構造を形成してもよい。
 隣接するRが互いに結合して形成してもよい環状構造としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フラン環、ピロール環、イミダゾール環、チオフェン環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環等の五員環又は六員環の芳香族環が挙げられる。この内、ベンゼン環とチオフェン環による環状構造が好ましく、より具体的にはX乃至Xを含む5員環と隣接するRが互いに結合して形成する環構造、及びX乃至Xを含む5員環と隣接するRが互いに結合して形成する環構造がベンゾチオフェン環又はチエノチオフェン環であることが好ましい。隣接するRが互いに結合して形成する環構造は置換基を有してもよく、該有していてもよい置換基及びその好ましい例としては、式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基及びアシル基と同様のものが挙げられる。
 本発明の式(1)で表される化合物としては、下記式(2)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 上記式(2)中のR乃至Rは、上記式(1)におけるR乃至Rと同じ意味を表し、好ましいものも式(1)におけるR乃至Rと同様である。
 上記式(2)中のR乃至R12はそれぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。又、RとR10は互いに結合して環構造を形成してもよく、R11とR12は互いに結合して環構造を形成してもよい。
 上記式(2)中のR乃至R12が表す脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、置換アミノ基及びアシル基としては、上記式(1)中のR乃至Rが表す脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、置換アミノ基及びアシル基と同じものが挙げられ、好ましいものも同様である。
 上記式(2)中のRとR10が互いに結合して形成してもよい環構造、及びR11とR12が互いに結合して形成してもよい環構造としては、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合及びXとXがRCを表す場合に、隣接するR同士が互いに結合して形成してもよい環構造と同じものが挙げられ、好ましいものも同様である。
 上記式(2)中のR乃至R12としては、RとR10の少なくとも1つが脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であってかつR11とR12の少なくとも1つが脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であることが好ましく、RとR10の少なくとも1つがハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であってかつR11とR12の少なくとも1つがハロゲン原子、芳香族基又は複素環基であることがより好ましい。
 また、R乃至R12としては、RとR12が同一の水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であってかつR10とR11が同一の水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であることが好ましく、RとR12が同一の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であってかつR10とR11が水素原子であるか、RとR12が水素原子であってかつR10とR11が同一の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、芳香族基、複素環基又は置換アミノ基であることがより好ましく、RとR12が同一の芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であってかつR10とR11が水素原子であるか、RとR12が水素原子であってかつR10とR11が同一の芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であることが更に好ましく、RとR12が同一の芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であってかつR10とR11が水素原子であることが特に好ましい。
 上記の構造式は共鳴構造の一つを示したものにすぎず、図示した共鳴構造に限定されるものではない。
 上記一般式(1)で表される化合物は、Tetrahedron Letters, 2010, 51, 1600の記載を参照して、例えば下記の反応工程で得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 上記反応工程において、化合物(A)及び化合物(B)を反応させて化合物(C)を得る工程(a)は、例えばアルコールおよび酢酸の混合溶媒中、アンモニウム塩(例えば酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムなど)又はアンモニア水を加えることにより行うことができる。尚、化合物(A)中のR乃至R及びX乃至Xと化合物(B)中のR乃至R及びX乃至Xが同一の場合、即ち化合物(A)と化合物(B)が同一の場合は、工程(a)は化合物(A)(又は化合物(B))単独で行うことも出来る。次いで化合物(C)から化合物(D)を得る工程(b)は、例えば化合物(C)を第三級アミン(例えばトリエチルアミンなど)の存在下で三フッ化ホウ素類(例えば、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体など)と反応させることによって行うことができる。最後に化合物(D)から一般式(1)で表される有機化合物を得る工程(c)は、例えば、化合物(D)を三臭化ホウ素と反応させることによって行うことができる。
 上記一般式(1)で表される化合物の精製方法は特に限定されず、例えば洗浄、再結晶、カラムクロマトグラフィー、真空昇華等が採用でき、必要に応じてこれらの方法を組み合わせることができる。
 前記式(1)で表される化合物の具体例として、式(1-1)乃至(1-126)で表される化合物を以下に示すが、本発明はこれに限定されない。なお、具体例として示した構造式は共鳴構造の一つを表したものにすぎず、図示した共鳴構造に限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 本発明の近赤外光吸収材料は、上記式(1)で表される化合物を含有する。
 本発明の近赤外光吸収材料中の式(1)で表される化合物の含有量は、近赤外光吸収材料を用いる用途において必要とされる近赤外光の吸収能力が発現する限り特に限定されないが、通常は50質量%以上であり、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましい。
 本発明の近赤外光吸収材料には、式(1)で表される化合物以外の化合物(例えば式(1)で表される化合物以外の近赤外光吸収材料(色素)等)や添加剤等を併用してもよい。併用し得る化合物や添加剤等は、近赤外光吸収材料を用いる用途において必要とされる近赤外光の吸収能力が発現する限り特に限定されない。
 本発明の薄膜は、本発明の近赤外光吸収材料を含有する。
 本発明の薄膜は、一般的な乾式成膜法や湿式成膜法により作製することができる。具体的には真空プロセスである抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング及び分子積層法、溶液プロセスであるキャスティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、ワイヤバーコーティング、スプレーコーティング等のコーティング法、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法等が挙げられる。
 一般的な近赤外光吸収材料の薄膜の形成は、加工の容易性という観点からは化合物を溶液状態で塗布するようなプロセスが望まれているが、有機膜を積層するような有機エレクトロニクスデバイスの場合、塗布溶液が下層の有機膜を侵す恐れがあることから不向きである。
 この様な積層構造を実現するためには、乾式成膜法、例えば抵抗加熱蒸着等の乾式成膜法に用いることができる蒸着可能な材料であることが適切である。したがって、近赤外領域に主たる吸収波長を有し、且つ蒸着可能な近赤外光吸収材料が近赤外光電変換材料として好ましい。
 各層の成膜には上記の手法を複数組み合わせた方法を採用してもよい。各層の厚みは、それぞれの物質の抵抗値・電荷移動度にもよるので限定することはできないが、通常は0.5乃至5000nmの範囲であり、好ましくは1乃至1000nmの範囲、より好ましくは5乃至500nmの範囲である。
 前記式(1)で表される化合物の分子量は、例えば式(1)で表される化合物を含む有機層を蒸着法により製膜して利用することを意図する場合には、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましい。分子量の下限値は、式(1)がとりうる最低分子量の値である。
 なお、式(1)で表される化合物は、分子量にかかわらず塗布法で成膜してもよい。塗布法を用いれば、分子量が比較的大きな化合物であっても成膜することが可能である。
 尚、本明細書における分子量は、EI-GCMS法で算出した値を意味する。
〔有機エレクトロニクスデバイス〕
 本発明の有機エレクトロニクスデバイスは本発明の薄膜を含む(以下、薄膜を有機薄膜と言う場合もある)。有機エレクトロニクスデバイスとしては、例えば、有機薄膜トランジスタ、有機光電変換素子、有機太陽電池素子、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」又は「有機発光素子」と表す。)、有機発光トランジスタ素子、有機半導体レーザー素子などが挙げられる。本発明では、特に近赤外用途の展開が期待される有機光電変換素子、有機EL素子に着目する。ここでは本発明の実施形態の一つである近赤外光吸収材料を用いた近赤外有機光電変換素子、近赤外発光特性を利用した有機EL素子、有機半導体レーザー素子について説明する。
 なお、ここでは詳細に説明しないが、700nmを超える近赤外光は、生体組織に対する透過性が高い。従って、生体内組織の観測のため利用も可能であるため、近赤外蛍光プローブ等、医療分野での病理解明、診断等において、その目的に応じて、いろいろな態様での適用が可能である。
〔有機光電変換素子〕
 上記式(1)で表される化合物は近赤外光吸収特性を有する化合物であることから、近赤外有機光電変換素子としての利用が期待される。特に、上記式(1)で表される化合物は、本発明の有機光電変換素子に於ける光電変換層に用いることができる。当該素子に於いては、光に対する応答波長光の吸収帯の極大吸収が700乃至2500nmであることが好ましい。ここで、近赤外有機光電変換素子としては近赤外光センサ、有機撮像素子、近赤外光イメージセンサ等が挙げられる。
 尚、本明細書における吸収帯の極大吸収とは、吸収スペクトル測定で測定した吸光度のスペクトルにおいて、吸光度が極大となる波長の値を意味し、極大吸収波長(λmax)は極大吸収の中で最も長波長側の極大吸収を意味する。
 有機光電変換素子は、対向する一対の電極膜間に光電変換部(膜)を配置した素子であって、電極膜の上方から光が光電変換部に入射されるものである。光電変換部は前記の入射光に応じて電子と正孔を発生するものであり、半導体により前記電荷に応じた信号が読み出され、光電変換膜部の吸収波長に応じた入射光量を示す素子である。光が入射しない側の電極膜には読み出しのためのトランジスタが接続される場合もある。有機光電変換素子は、アレイ状に多数配置されている場合、入射光量に加え入射位置情報をも示すため、撮像素子となる。また、より光源近くに配置された光電変換素子が、光源側から見てその背後に配置された光電変換素子の吸収波長を遮蔽しない(透過する)場合は、複数の光電変換素子を積層して用いてもよい。
 本発明の有機光電変換素子は、前記式(1)で表される化合物を上記光電変換部の構成材料として用いたものである。
 光電変換部は、光電変換層と、電子輸送層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、結晶化防止層及び層間接触改良層等から成る群より選択される一種又は複数種の光電変換層以外の有機薄膜層とから成ることが多い。本発明の化合物は光電変換層以外にも用いることもできるが、光電変換層の有機薄膜層として用いることが好ましい。光電変換層は前記式(1)で表される化合物のみで構成されていてもよいが、前記式(1)で表される化合物以外に、公知の近赤外光吸収材料やその他を含んでいてもよい。
 本発明の有機光電変換素子で用いられる電極膜は、後述する光電変換部に含まれる光電変換層が、正孔輸送性を有する場合や光電変換層以外の有機薄膜層が正孔輸送性を有する正孔輸送層である場合は、該光電変換層やその他の有機薄膜層から正孔を取り出してこれを捕集する役割を果たし、又光電変換部に含まれる光電変換層が電子輸送性を有する場合や、有機薄膜層が電子輸送性を有する電子輸送層である場合は、該光電変換層やその他の有機薄膜層から電子を取り出して、これを吐出する役割を果たすものである。よって、電極膜として用い得る材料は、ある程度の導電性を有するものであれば特に限定されないが、隣接する光電変換層やその他の有機薄膜層との密着性や電子親和力、イオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選択することが好ましい。電極膜として用い得る材料としては、例えば、酸化錫(NESA)、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)及び酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物;金、銀、白金、クロム、アルミニウム、鉄、コバルト、ニッケル及びタングステン等の金属;ヨウ化銅及び硫化銅等の無機導電性物質;ポリチオフェン、ポリピロール及びポリアニリン等の導電性ポリマー;炭素等が挙げられる。これらの材料は、必要により複数を混合して用いてもよいし、異なる材料の電極膜を2層以上に積層して用いてもよい。電極膜に用いる材料の導電性も、光電変換素子の受光を必要以上に妨げなければ特に限定されないが、光電変換素子の信号強度や、消費電力の観点から出来るだけ高いことが好ましい。例えばシート抵抗値が300Ω/□以下の導電性を有するITO膜であれば、電極膜として充分機能するが、数Ω/□程度の導電性を有するITO膜を備えた基板の市販品も入手可能となっていることから、この様な高い導電性を有する基板を使用することが望ましい。ITO膜(電極膜)の厚さは導電性を考慮して任意に選択することができるが、通常5乃至500nm、好ましくは10乃至300nm程度である。ITOなどの膜を形成する方法としては、従来公知の蒸着法、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法及び塗布法等が挙げられる。基板上に設けられたITO膜には必要に応じUV-オゾン処理やプラズマ処理等を施してもよい。
 電極膜のうち、少なくとも光が入射する側の何れか一方に用いられる透明電極膜の材料としては、ITO、IZO、SnO、ATO(アンチモンドープ酸化スズ)、ZnO、AZO(Alドープ酸化亜鉛)、GZO(ガリウムドープ酸化亜鉛)、TiO、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)等が挙げられる。光電変換層の吸収ピーク波長における透明電極膜を介して入射した光の透過率は、60%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、95%以上であることが特に好ましい。
 検出する波長の異なる光電変換層を複数積層する場合、それぞれの光電変換層の間に用いられる電極膜(これは上記記載の一対の電極膜以外の電極膜である)は、それぞれの光電変換層が検出する波長を有する光以外の光を透過させる必要があり、該電極膜には入射光の90%以上を透過する材料を用いることが好ましく、95%以上の光を透過する材料を用いることがより好ましい。
 電極膜はプラズマフリーで作製することが好ましい。プラズマフリーでこれらの電極膜を作成することにより、電極膜が設けられる基板にプラズマが与える影響が低減され、光電変換素子の光電変換特性を良好にすることができる。ここで、プラズマフリーとは、電極膜の成膜時にプラズマを用いないか、又はプラズマ発生源から基板までの距離が2cm以上、好ましくは10cm以上、更に好ましくは20cm以上離すことにより、基板に到達するプラズマが減ぜられるような状態を意味する。
 電極膜の成膜時にプラズマを用いない装置(以下、プラズマフリーである成膜装置という)としては、例えば、電子線蒸着装置(EB蒸着装置)やパルスレーザー蒸着装置等が挙げられる。EB蒸着装置を用いて透明電極膜の成膜を行う方法をEB蒸着法と称し、パルスレーザー蒸着装置を用いて透明電極膜の成膜を行う方法をパルスレーザー蒸着法と称する。
 成膜中プラズマを減ずることが出来るような状態を実現できる装置(以下、プラズマフリーである成膜装置という)としては、例えば、対向ターゲット式スパッタ装置やアークプラズマ蒸着装置等が考えられる。
 透明導電膜を電極膜(例えば第一の導電膜)とした場合、DCショート、あるいはリーク電流の増大が生じる場合がある。この原因の一つは、光電変換層に発生する微細なクラックがTCO(Transparent Conductive Oxide)などの緻密な膜によって被覆され、第一の導電膜とは反対側の電極膜(第二の導電膜)との間の導通が増すためと考えられる。そのため、Alなど膜質が比較して劣る材料を電極に用いた場合、リーク電流の増大は生じにくい。電極膜の膜厚を、光電変換層の膜厚(クラックの深さ)に応じて制御することにより、リーク電流の増大を抑制することができる。
 通常、導電膜を所定の厚さより薄くすると、急激な抵抗値の増加が起こる。本実施形態の1つである光センサ用光電変換素子における導電膜のシート抵抗は、通常100乃至10000Ω/□であり、膜厚を適宜設定することができる。又、透明導電膜が薄いほど吸収する光の量が少なくなり、一般に光透過率が高くなる。光透過率が高くなると、光電変換層で吸収される光が増加して光電変換能が向上するため非常に好ましい。
 本発明の有機光電変換素子が有する光電変換部は、光電変換層及び光電変換層以外の有機薄膜層を含む場合もある。光電変換部を構成する光電変換層には一般的に有機半導体膜が用いられるが、その有機半導体膜は一層若しくは複数の層であってもよく、一層の場合は、p型有機半導体膜、n型有機半導体膜、又はそれらの混合膜(バルクヘテロ構造)が用いられる。一方、複数の層である場合は、層の数は、2乃至10程度であり、p型有機半導体膜、n型有機半導体膜、又はそれらの混合膜(バルクヘテロ構造)の何れかを積層した構造であり、層間にバッファ層が挿入されていてもよい。なお、上記の混合膜により光電変換層を形成する場合、本発明の一般式(1)で表される化合物をp型半導体材料として用い、n型半導体材料としては一般的なフラーレンや、その誘導体を用いることが好ましい。
 本発明の有機光電変換素子において、光電変換部を構成する光電変換層以外の有機薄膜層は、光電変換層以外の層、例えば、電子輸送層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、結晶化防止層又は層間接触改良層等として用いられる。特に電子輸送層、正孔輸送層、電子ブロック層及び正孔ブロック層(以下「キャリアブロック層」とも表す。)から成る群より選択される一種以上の薄膜層として用いることにより、弱い光エネルギーでも効率よく電気信号に変換する素子が得られるため好ましい。
 加えて、有機撮像素子では、一般的には高コントラスト化や省電力化を目的として、暗電流の低減により性能向上を目指すと考えられため、層構造内にキャリアブロック層を挿入する手法が好ましい。これらのキャリアブロック層は、有機エレクトロニクスデバイス分野では一般に用いられており、其々デバイスの構成膜中において正孔若しくは電子の逆移動を制御する機能を有する。
 電子輸送層は、光電変換層で発生した電子を電極膜へ輸送する役割と、電子輸送先の電極膜から光電変換層に正孔が移動するのをブロックする役割とを果たす。正孔輸送層は、発生した正孔を光電変換層から電極膜へ輸送する役割と、正孔輸送先の電極膜から光電変換層に電子が移動するのをブロックする役割とを果たす。電子ブロック層は、電極膜から光電変換層への電子の移動を妨げ、光電変換層内での再結合を防ぎ、暗電流を低減する役割を果たす。正孔ブロック層は、電極膜から光電変換層への正孔の移動を妨げ、光電変換層内での再結合を防ぎ、暗電流を低減する機能を有する。
 図1に本発明の有機光電変換素子の代表的な素子構造を示すが、本発明はこの構造に限定されるものではない。図1の態様例においては、1が絶縁部、2が一方の電極膜(上部電極膜)、3が電子ブロック層、4が光電変換層、5が正孔ブロック層、6が他方の電極膜(下部電極膜)、7が絶縁基材又は他の有機光電変換素子をそれぞれ表す。図中には読み出し用のトランジスタを記載していないが、2又は6の電極膜と接続されていればよく、更には光電変換層4が透明であれば、光が入射する側とは反対側の電極膜の外側に成膜されていてもよい。有機光電変換素子への光の入射は、光電変換層4を除く構成要素が、光電変換層の主たる吸収波長の光を入射することを極度に阻害することがなければ、上部若しくは下部からの何れからでもよい。
〔有機EL素子〕
 次に有機EL素子について説明する。
 本発明の一般式(1)で表される化合物は近赤外発光特性を有する化合物であることから、有機EL素子としての利用が期待される。
 有機EL素子は固体で自己発光型の大面積カラー表示や照明などの用途に利用できることが注目され、数多くの開発がなされている。その構成は、陰極と陽極からなる対向電極の間に、発光層及び電荷輸送層の2層を有する構造のもの;対向電極の間に積層された電子輸送層、発光層及び正孔輸送層の3層を有する構造のもの;及び3層以上の層を有するもの;等が知られており、また発光層が単層であるもの等が知られている。
 ここで正孔輸送層は、正孔を陽極から注入させ、発光層への正孔を輸送し、発光層へ正孔の注入を容易にする機能と電子をブロックする機能とを有する。また、電子輸送層は、電子を陰極から注入させ発光層へ電子を輸送し、発光層へ電子の注入を容易にする機能と正孔をブロックする機能を有する。さらに発光層においてはそれぞれ注入された電子と正孔が再結合することにより励起子が生じ、その励起子が放射失活する過程で放射されるエネルギーが発光として検出される。以下に有機EL素子の好ましい態様を記載する。
 有機EL素子は、陽極と陰極との電極間に1層又は複数層の有機薄膜が形成された素子で、電気エネルギーにより発光する素子である。
 有機EL素子において使用されうる陽極は、正孔を、正孔注入層、正孔輸送層、発光層に注入する機能を有する電極である。一般的に仕事関数が4.5eV以上の金属酸化物や金属、合金、導電性材料などが適している。具体的には、有機EL素子の陽極に適した材料は特に限定されるものでないが、酸化錫(NESA)、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)などの導電性金属酸化物、金、銀、白金、クロム、アルミニウム、鉄、コバルト、ニッケル、タングステンなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーや炭素が挙げられる。それらの中でも、ITOやNESAを用いることが好ましい。
 陽極は、必要であれば複数の材料を混合して用いても、また異なる材料からなる層が2層以上で構成されていてもよい。陽極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できるものであれば限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが好ましい。例えばシート抵抗値が300Ω/□以下のITO基板であれば素子電極として機能するが、数Ω/□程度の基板の供給も可能になっていることから、低抵抗品を使用することが望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常5乃至500nm、好ましくは10乃至300nmの間で用いられる。ITOなどの膜形成方法としては、蒸着法、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法、塗布法などが挙げられる。
 有機EL素子において使用されうる陰極は、電子を電子注入層、電子輸送層、発光層に注入する機能を有する電極である。一般的に仕事関数の小さい(おおよそ4eV以下である)金属や合金が適している。具体的には、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムが挙げられるが、電子注入効率を上げて素子特性を向上させるためにはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムが好ましい。合金としては、これら低仕事関数の金属を含むアルミニウムもしくは銀等の金属との合金、又はこれらを積層した構造の電極等が使用できる。積層構造の電極にはフッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。また、陽極側でなく陰極側へ発光を取り出す場合は、陰極は、低温で製膜可能な透明電極としてもよい。陰極膜形成方法としては、蒸着法、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法、塗布法などが挙げられるが、特に制限されるものではない。陰極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できるものであれば限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが好ましく、数100乃至数Ω/□程度が好ましい。陰極の膜厚は通常5乃至500nm、好ましくは10乃至300nmの範囲で用いられる。
 酸化チタン、窒化ケイ素、酸化珪素、窒化酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムなどの酸化物、窒化物、又はそれらの混合物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子、フッ素系高分子などで陰極を保護し、酸化バリウム、五酸化リン、酸化カルシウム等の脱水剤と共に封止することができる。
 また発光を取り出すために、一般的には素子の発光波長領域で十分に透明性を有する基板上に電極を作製することが好ましい。透明の基板としてはガラス基板やポリマー基板が挙げられる。ガラス基板はソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英などが用いられ、機械的・熱的強度を保つのに十分な厚みがあればよく、0.5mm以上の厚みが好ましい。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよく、無アルカリガラスの方が好ましい。このようなものとして、SiOなどのバリアコートを施したソーダライムガラスが市販されているのでこれを使用することもできる。またガラス以外のポリマーでできた基板としては、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル基板などが挙げられる。
 有機EL素子の有機薄膜は、陽極と陰極の電極間に、1層又は複数の層で形成されている。その有機薄膜に上記一般式(1)で表される化合物を含有させることにより、電気エネルギーにより発光する素子が得られる。
 有機薄膜により形成される「層」とは、正孔輸送層、電子輸送層、正孔輸送性発光層、電子輸送性発光層、正孔阻止層、電子阻止層、正孔注入層、電子注入層、発光層、又は下記構成例9)に示すように、これらの層が有する機能を併せ持つ単一の層を意味する。本発明における有機薄膜を形成する層の構成としては、以下の構成例1)から9)が挙げられ、いずれの構成であってもよい。
構成例
1)正孔輸送層/電子輸送性発光層。
2)正孔輸送層/発光層/電子輸送層。
3)正孔輸送性発光層/電子輸送層。
4)正孔輸送層/発光層/正孔阻止層。
5)正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層。
6)正孔輸送性発光層/正孔阻止層/電子輸送層。
7)前記1)から6)の組み合わせのそれぞれにおいて、正孔輸送層もしくは正孔輸送性発光層の前に正孔注入層を更にもう一層付与した構成。
8)前記1)から7)の組み合わせのそれぞれにおいて、電子輸送層もしくは電子輸送性発光層の前に電子注入層を更にもう一層付与した構成。
9)前記1)から8)の組み合わせにおいて使用する材料をそれぞれ混合し、この混合した材料を含有する一層のみを有する構成。
 なお、前記9)は、一般にバイポーラー性の発光材料と言われる材料で形成される単一の層;又は、発光材料と正孔輸送材料又は電子輸送材料を含む層を一層設けるだけでもよい。一般的に多層構造とすることで、効率良く電荷、すなわち正孔及び/又は電子を輸送し、これらの電荷を再結合させることができる。また電荷のクエンチングなどが抑えられることにより、素子の安定性の低下を防ぎ、発光の効率を向上させることができる。
 正孔注入層及び正孔輸送層は、正孔輸送材料を単独で、又は二種類以上の該材料の混合物を積層することにより形成される。正孔輸送材料としては、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-4,4’’-ジフェニル-1,1’-ジアミン、N,N’-ジナフチル-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミンなどのトリフェニルアミン類;ビス(N-アリルカルバゾール)又はビス(N-アルキルカルバゾール)類;ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体やポルフィリン誘導体に代表される複素環化合物;ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが好ましく使用できる。素子作製に必要な薄膜を形成し、電極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる物質であれば特に限定されるものではない。正孔注入性を向上するための、正孔輸送層と陽極の間に設ける正孔注入層としては、フタロシアニン誘導体、m-MTDATA(4,4’,4’’-トリス[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミン)等のスターバーストアミン類、高分子系ではPEDOT(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン))等のポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール誘導体等で作成されたものが挙げられる。
 電子輸送層は、電子輸送材料を単独で、又は二種類以上の該材料の混合物を積層することにより形成される。電子輸送材料としては、電界を与えられた電極間において負極からの電子を効率良く輸送することが必要である。電子輸送材料は、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが好ましい。そのためには、電子輸送材料は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時及び使用時に発生しにくい物質であることが要求される。このような条件を満たす物質として、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム錯体に代表されるキノリノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタルイミド誘導体、ナフタル酸誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、キノキサリン誘導体などが挙げられるが特に限定されるものではない。これらの電子輸送材料は単独でも用いられるが、異なる電子輸送材料と積層又は混合して使用しても構わない。電子注入性を向上するための、電子輸送層と陰極の間に設ける電子注入層としては、セシウム、リチウム、ストロンチウムなどの金属やフッ化リチウムなどが挙げられる。
 正孔阻止層は、正孔阻止性物質を単独又は二種類以上の物質を積層又は混合することにより形成される。正孔阻止性物質としては、バソフェナントロリン、バソキュプロイン等のフェナントロリン誘導体、シロール誘導体、キノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体などが好ましい。正孔阻止性物質は、正孔が陰極側から素子外部に流れ出てしまい発光効率が低下するのを阻止することができる化合物であれば特に限定されるものではない。
 発光層とは、発光する有機薄膜の意味であり、例えば強い発光性を有する正孔輸送層、電子輸送層又はバイポーラー輸送層であると言うことができる。発光層は、発光材料(ホスト材料、ドーパント材料など)により形成されていればよく、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の材料の組み合わせであってもよい。
 ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれであってもよい。発光層として例えば前述の正孔輸送層や電子輸送層が挙げられる。発光層に使用される材料としては、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フェニルブタジエン誘導体、スチリル誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、テトラセン誘導体、ペリレン誘導体、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、ポルフィリン誘導体や燐光性金属錯体(Ir錯体、Pt錯体、Eu錯体など)などが挙げられる。
 有機EL素子の有機薄膜の形成方法は、一般的に、真空プロセスである抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、溶液プロセスであるキャスティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、ワイヤバーコーティング、スプレーコーティング等のコーティング法や、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法等、さらにはこれらの手法を複数組み合わせた方法を採用しうる。各層の厚みは、それぞれの物質の抵抗値・電荷移動度にもよるので限定されるものではないが、0.5乃至5000nmの間から選ばれる。好ましくは1乃至1000nm、より好ましくは5乃至500nmである。
 有機EL素子を構成する有機薄膜のうち、陽極と陰極の電極間に存在する、発光層、正孔輸送層、電子輸送層などの薄膜の1層又は複数層に上記一般式(1)で表される化合物を含有させることにより、低電気エネルギーでも効率良く発光する素子が得られる。
 上記一般式(1)で表される化合物は正孔輸送層や発光層、電子輸送層として好適に用いることができる。例えば前述した電子輸送材料又は正孔輸送材料、発光材料などと組み合わせて使用することや混合して使用することができる。
 上記一般式(1)で表される化合物をドーパント材料と組み合わせたホスト材料として用いるときの、ドーパント材料の具体例としてはビス(ジイソプロピルフェニル)ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのペリレン誘導体、ペリノン誘導体、4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(4-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピラン(DCM)やその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、オキサジン化合物、スクアリリウム化合物、ビオラントロン化合物、ナイルレッド、5-シアノピロメテン-BF錯体等のピロメテン誘導体、さらに燐光材料としてアセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするEu錯体や、Ir錯体、Ru錯体、Pt錯体、Os錯体などのポルフィリン、オルトメタル金属錯体などを用いることができるが特にこれらに限定されるものではない。また2種類のドーパント材料を混合する場合は、ルブレンのようなアシストドーパントを用いてホスト色素からのエネルギーを効率良く移動して色純度の向上した発光を得ることも可能である。いずれの場合も高輝度特性を得るためには、蛍光量子収率が高いものをドーピングすることが好ましい。
 用いるドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、通常ホスト材料に対して30質量%以下で用いる。好ましくは20質量%以下であり、更に好ましくは10質量%以下である。発光層におけるドーパント材料をホスト材料にドーピングする方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。また、ホスト材料にサンドイッチ状に挟んで使用することも可能である。この場合、一層又は二層以上のドーパント層として、ホスト材料と積層してもよい。
 これらのドーパント層は単独で各層を形成することもできるし、それらを混合して使用してもよい。また、ドーパント材料を、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、ポリ(メチル)(メタ)アクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ABS樹脂(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂)、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂に溶解又は分散させて用いることも可能である。
 有機EL素子はフラットパネルディスプレイとして好適に使用することができる。またフラットバックライトとしても用いることができ、この場合、有色光を発するものでも白色光を発するものでもいずれでも使用できる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ機器、自動車パネル、表示板、標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっている、パソコン用途のための従来のバックライトは、蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であったが、本発明の発光素子を用いたバックライトは、薄型、軽量が特徴であるため上記問題点は解消される。同様に照明にも有用に用いることができる。
 本発明の上記一般式(1)で表される化合物を用いると、発光効率が高く、寿命が長い有機EL表示装置を得る事が出来る。さらに薄膜トランジスタ素子を組み合わせることで印加電圧のオンオフ現象を電気的に高精度に制御した有機EL表示装置を低コストで供給することが可能となる。
〔有機半導体レーザー素子〕
 上記一般式(1)で表される化合物は近赤外発光特性を有する化合物であることから、有機半導体レーザー素子としての利用が期待される。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物を含有する有機半導体レーザー素子と共振器構造を組み合わせ、効率的にキャリアを注入して励起状態の密度を十分に高めることが出来れば、光が増幅されレーザー発振に至る事が期待される。従来、有機半導体レーザー素子は、光励起によるレーザー発振が観測されるのみであり、電気励起によるレーザー発振に必要とされる、高密度の励起状態を発生させるのは非常に困難と言われてきた。しかし、上記一般式(1)で表される化合物を含有する有機半導体素子を用いることで、高効率な発光(電界発光)が起こる可能性が期待される。
 以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。合成例に記載の化合物は、必要に応じて質量分析スペクトル、核磁気共鳴スペクトル(NMR)により構造を決定した。実施例におけるH NMRの測定は、JNM-ECS400(JEOL社製)を用いて、分子量の測定はISQ LT GC-MS(Thermo Fisher Scientific社製)を用いて、また吸収スペクトルのλmaxの値はUV-1700(島津製作所製)を用いてそれぞれ行った。また有機光電変換素子の電流電圧の印加測定は、PVL-3300(朝日分光社製)を用いて照射光強度130μW、半値幅20nmの照射条件で、半導体パラメータアナライザ4200-SCS(ケースレーインスツルメンツ社製)を用いて350乃至1100nmの範囲で行った。
実施例1(本発明の化合物の合成)
 下記のスキームにより式(1-22)で表される本発明の化合物を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(工程1)上記スキーム中、式(2-2)で表される中間体化合物の合成
 フラスコに(4-アセチル-3-ビフェニル)(3-メトキシ-2-チエニル)メタノン(上記スキーム中、式(2-1)で表される化合物)(68.3mmol)をエタノール(700mL)及び酢酸(150mL)に溶解し、65℃に加熱して酢酸アンモニウム(400mmol)及び塩化アンモニウム(70mmol)を加え、90℃に昇温して3時間撹拌した。反応液を空冷して飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で中和したのち、生じた固体を濾過により回収することにより、式(2-2)で表される中間体化合物を得た(31.4mmol、収率46質量%)。
 式(2-2)で表される中間体化合物のH NMRの測定結果は以下のとおりであった。
H NMR(400MHz,CDCl) δ(ppm)=1.55(1H,bs),4.04(6H,s),7.10(2H,d),7.34-7.39(4H,m),7.47-7.51(5H,m),7.63(2H,d),7.72(4H,d),7.95(2H,d),8.36(2H,d)
(工程2)上記スキーム中、式(2-3)で表される化合物の合成
 フラスコに工程1で得られた式(2-2)で表される中間体化合物(15.3mmol)、トルエン(700mL)、トリエチルアミン(150mmol)を加えて80℃に加熱後、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(160mmol)を滴下して100℃まで昇温して一晩撹拌した。反応液を空冷して飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で中和したのち、生じた固体を濾過により回収することにより、式(2-3)で表される中間体化合物を得た。(14.2mmol、収率:43質量%)。
 式(2-3)で表される中間体化合物のH NMRの測定結果は以下のとおりであった。
 H NMR(400MHz,CDCl) δ(ppm)=3.85(6H,s),6.97(2H,d),7.34-7.37(2H,m),7.43-7.47(4H,m),7.52(2H,d),7.62(4H,d),7.71(2H,dd),7.77(1H,s),7.81(2H,s),7.95(2H,d)
(工程3)上記具体例の式(1-22)で表される化合物の合成
 フラスコに工程2で得られた式(2-3)で表される中間体化合物(1.5mmol)、ジクロロメタン(100mL)を加え、窒素雰囲気下で反応系を0℃に冷却した。次いで、三臭化ホウ素(4.5mL)を反応系に加え、反応系を0℃のまま更に4時間攪拌した。反応液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で中和したのち、生じた固体を濾過により回収することにより、式(1-22)で表される本発明の化合物を得た。(1.2mmol、収率:80質量%)。
 式(1-22)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):600[M]
実施例2(本発明の化合物の合成)
(工程4)上記具体例の式(1-39)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(4-アセチル-3-ビフェニル)(5-(2,1,3-ベンゾチアジアゾロ-5-イル)-3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-39)で表される本発明の化合物を得た。(0.65mmol、収率43質量%)
 式(1-39)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):868[M]
実施例3(本発明の化合物の合成)
(工程5)上記具体例の式(1-48)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(3-アセチル-4-ビフェニル)(5-(2,1,3-ベンゾチアジアゾロ-5-イル)-3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-48)で表される本発明の化合物を得た。(1.3mmol、収率84質量%)
 式(1-48)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):868[M]
実施例4(本発明の化合物の合成)
(工程6)上記具体例の式(1-83)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(2-アセチル-5-フルオロフェニル)(5-(2,1,3-ベンゾチアジアゾロ-5-イル)-3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-83)で表される本発明の化合物を得た。(1.1mmol、収率72質量%)
 式(1-83)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):752[M]
実施例5(本発明の化合物の合成)
(工程7)上記具体例の式(1-84)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(2-アセチル-4-フェニル-5-フルオロフェニル)(5-(2,1,3-ベンゾチアジアゾロ-5-イル)-3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-84)で表される本発明の化合物を得た。(1.1mmol、収率70質量%)
 式(1-84)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):904[M]
実施例6(本発明の化合物の合成)
(工程8)上記具体例の式(1-88)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(2-アセチル-4-(m―フルオロフェニル)-5-フルオロフェニル)(5-(2,1,3-ベンゾチアジアゾロ-5-イル)-3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-88)で表される本発明の化合物を得た。(1.1mmol、収率81質量%)
 式(1-88)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):940[M]
実施例7(本発明の化合物の合成)
(工程9)上記具体例の式(1-89)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(2-アセチル-4-イソブチルフェニル)(5-(2,1,3-ベンゾチアジアゾロ-5-イル)-3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-89)で表される本発明の化合物を得た。(0.6mmol、収率39質量%)
 式(1-89)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):828[M]
実施例8(本発明の化合物の合成)
(工程10)上記具体例の式(1-91)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(2-アセチル-5-クロロフェニル)(3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-91)で表される本発明の化合物を得た。(1.1mmol、収率71質量%)
 式(1-91)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):516[M]
実施例9(本発明の化合物の合成)
(工程11)上記具体例の式(1-101)で表される本発明の化合物の合成
 式(2-1)で表される化合物のかわりに、(2-アセチル-5-クロロフェニル)(5-(2,1,3-ベンゾチアジアゾロ-5-イル)-3-メトキシ-2-チエニル)メタノンを用いたこと以外は実施例1の工程1乃至3に準じて、式(1-101)で表される本発明の化合物を得た。(1.2mmol、収率78質量%)
 式(1-101)で表される化合物の分子量の測定結果は以下のとおりであった。
 EI-MS(m/z):784[M]
比較例1(比較用の化合物の合成)
 特許文献2に記載の方法に準じて、下記式(3-1)で表される比較用の化合物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(本発明の化合物及び比較用の化合物のクロロホルム溶液の吸収スペクトルのλmaxの測定)
 実施例1乃至9及び比較例1で得られた化合物のクロロホルム溶液(濃度1.0×10-5mol/L)を調製し、吸収スペクトルの測定結果に基づいて求めたλmaxの値を表1に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表1の結果より、実施例1乃至9で得られた本発明の化合物(式(1-22)、(1-39)、(1-48)、(1-83)、(1-84)、(1-88)、(1-89)、(1-91)及び(1-101)で表される化合物)は比較用の化合物(式(3-1)で表される化合物)よりも長波長領域にλmaxを有しており、近赤外光を効率よく吸収できることは明らかである。
実施例10(本発明の化合物を含む有機薄膜の作成と評価)
 予め昇華精製した実施例3で得られた式(1-48)で表される化合物を用いて、抵抗加熱真空蒸着法によりガラス基板上に20nmの膜厚の本発明の有機薄膜を得た。得られた有機薄膜について吸収スペクトルを測定し、結果を図3に示した。有機薄膜のλmaxは931nmであった。
実施例11(本発明の化合物を含む有機薄膜の作成と評価)
 予め昇華精製した実施例4で得られた式(1-83)で表される化合物を用いて、抵抗加熱真空蒸着法によりガラス基板上に90nmの膜厚の本発明の有機薄膜を得た。得られた有機薄膜について吸収スペクトルを測定し、結果を図4に示した。有機薄膜のλmaxは929nmであった。
実施例12(本発明の化合物を含む有機薄膜の作成と評価)
 予め昇華精製した実施例5で得られた式(1-84)で表される化合物を用いて、抵抗加熱真空蒸着法によりガラス基板上に75nmの膜厚の本発明の有機薄膜を得た。得られた有機薄膜について吸収スペクトルを測定し、結果を図5に示した。有機薄膜のλmaxは938nmであった。
実施例13(本発明の化合物を含む有機薄膜の作成と評価)
 予め昇華精製した実施例6で得られた式(1-88)で表される化合物を用いて、抵抗加熱真空蒸着法によりガラス基板上に75nmの膜厚の本発明の有機薄膜を得た。得られた有機薄膜について吸収スペクトルを測定し、結果を図6に示した。有機薄膜のλmaxは935nmであった。
実施例14(本発明の化合物を含む有機薄膜の作成と評価)
 予め昇華精製した実施例8で得られた式(1-91)で表される化合物を用いて、抵抗加熱真空蒸着法によりガラス基板上に80nmの膜厚の本発明の有機薄膜を得た。得られた有機薄膜について吸収スペクトルを測定し、結果を図7に示した。有機薄膜のλmaxは807nmであった。
比較例2(比較用の化合物を含む有機薄膜の作製と評価)
 式(1-48)、(1-83)、(1-84)、(1-88)、(1-89)で表される化合物のかわりに、比較例1で得られた式(3-1)で表される化合物を用いたこと以外は実施例10に準じて、比較用の有機薄膜の吸収スペクトルを測定し、結果を図8に示した。
 図3乃至図8の結果から、式(3-1)で表される比較用の化合物を含む比較用の有機薄膜のλmaxが760nmであったのに対して、本発明の化合物を含む実施例の有機薄膜のλmaxは807nmよりも長波長であった。また、700nm以上の近赤外領域の吸収帯は式(1-48)、(1-83)、(1-84)、(1-88)、(1-89)で表される本発明の化合物を含む有機薄膜の方が大きく、効率よく赤外光を吸収していることは明らかである。
実施例15(本発明の有機薄膜を含む有機光電変換素子の作製と評価)
 予め洗浄したITO透明導電ガラス(ジオマテック社製、ITO膜厚150nm)上に、式(1-83)で表される化合物を抵抗加熱真空蒸着することにより厚さ90nmの有機薄膜を成膜した。次いで、前記で得られた有機薄膜上に、アルミニウムを抵抗加熱真空蒸着して厚さ100nmの電極を成膜することにより,本発明の有機光電変換素子を作製した。ITOとアルミニウムを電極として、300nmから1100nmの光照射を行った状態で2.0Vの電圧を印加した際の光電流応答性を測定した。結果を図9に示した。
実施例16(本発明の有機薄膜を含む有機光電変換素子の作製と評価)
 予め洗浄したITO透明導電ガラス(ジオマテック社製、ITO膜厚150nm)上に、式(1-84)で表される化合物を抵抗加熱真空蒸着することにより厚さ75nmの有機薄膜を成膜した。次いで、前記で得られた有機薄膜上に、アルミニウムを抵抗加熱真空蒸着して厚さ100nmの電極を成膜することにより,本発明の有機光電変換素子を作製した。ITOとアルミニウムを電極として、300nmから1100nmの光照射を行った状態で1.0Vの電圧を印加した際の光電流応答性を測定した。結果を図10に示した。
実施例17(本発明の有機薄膜を含む有機光電変換素子の作製と評価)
 予め洗浄したITO透明導電ガラス(ジオマテック社製、ITO膜厚150nm)上に、式(1-88)で表される化合物を抵抗加熱真空蒸着することにより厚さ75nmの有機薄膜を成膜した。次いで、前記で得られた有機薄膜上に、アルミニウムを抵抗加熱真空蒸着して厚さ100nmの電極を成膜することにより,本発明の有機光電変換素子を作製した。ITOとアルミニウムを電極として、300nmから1100nmの光照射を行った状態で1.0Vの電圧を印加した際の光電流応答性を測定した。結果を図11に示した。
実施例18(本発明の有機薄膜を含む有機光電変換素子の作製と評価)
 予め洗浄したITO透明導電ガラス(ジオマテック社製、ITO膜厚150nm)上に、式(1-91)で表される化合物を抵抗加熱真空蒸着することにより厚さ80nmの有機薄膜を成膜した。次いで、前記で得られた有機薄膜上に、アルミニウムを抵抗加熱真空蒸着して厚さ100nmの電極を成膜することにより,本発明の有機光電変換素子を作製した。ITOとアルミニウムを電極として、300nmから1100nmの光照射を行った状態で0.01Vの電圧を印加した際の光電流応答性を測定した。結果を図12に示した。
比較例3(比較用の有機薄膜を含む有機光電変換素子の作製と評価)
 式(1-83)で表される化合物の代りに式(3-1)で表される化合物を用いたこと以外は実施例15に準じて比較用の有機光電変換素子を作製し、光電流応答性を測定した。ITOとアルミニウムを電極として、300nmから1100nmの光照射を行った状態で0.05Vの電圧を印加した際の光電流応答性を測定した。結果を図13に示した。
 図9乃至図13の結果より、比較用の有機光電変換素子よりも本発明の有機薄膜を含む有機光電変換素子のほうが近赤外領域での光電流応答性が高く、近赤外領域での光電変換効率がよいことは明らかである。
実施例19(本発明の有機薄膜を含む有機光電変換素子の光電流密度の保持率の評価)
 実施例15乃至18で得られた本発明の有機光電変換素子を用いて、実施例15乃至18と同じ条件の光照射及び印加電圧で光電流密度(A/cm)を測定し、750nmにおける光電流密度を100とした場合の800、850及び900nmにおける光電流密度の保持率を算出し、結果を表2に示した。
比較例4(比較用の有機薄膜を含む有機光電変換素子の光電流密度の保持率の評価)
 比較例3で得られた比較用の有機光電変換素子を用いて、実施例15と同じ条件の光照射及び印加電圧で光電流密度(A/cm)を測定し、750nmにおける光電流密度を100とした場合の800、850及び900nm、950nmにおける光電流密度の保持率を算出し、結果を表2に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 表2の結果より、比較例4の有機光電変換素子は750nmの光電流密度に対する850nmの光電流密度が約20%まで低下したのに対して、本発明の実施例18の有機光電変換素子は750nmの光電流密度に対して850nmの光電流密度を約80%維持していた。また、実施例15乃至17の有機光電変換素子は950nmで光電変換波長極大を示している。この結果からも本発明の有機薄膜を含む有機光電変換素子が近赤外領域での光電変換効率に優れることは明らかである。
 本発明の化合物は、合成上の簡便さと、近赤外領域における吸収特性と蒸着可能な特性を全て兼ね備えており、近赤外領域において動作する有機エレクトロニクスデバイス材料として非常に有用である。
(図1)
1 絶縁部
2 上部電極膜
3 電子ブロック層
4 光電変換層
5 正孔ブロック層
6 下部電極膜
7 絶縁基材若しくは他光電変換素子
(図2)
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極
 
 
 

Claims (11)

  1.  下記式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中のR乃至Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。但し、R乃至Rの少なくとも一つは水素原子以外を表し、かつR乃至Rの少なくとも一つは水素原子以外を表す。X乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。X乃至Xのいずれか1つは硫黄原子を表し、残りの2つはRを1つ有する炭素原子を表す。Rはそれぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。又、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合、XとXがRCを表す場合及びXとXがRCを表す場合には、隣接するR同士が互いに結合して環構造を形成してもよい。)で表される化合物。
  2.  下記式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (上記式(2)中のR乃至Rは請求項1に記載の式(1)におけるR乃至Rと同じ意味を表す。R乃至R12はそれぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アルキルチオ基、芳香族基、複素環基、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、ニトロ基、置換アミノ基、非置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、又はアシル基を表す。又、RとR10が互いに結合して環構造を形成してもよく、R11とR12が互いに結合して環構造を形成してもよい。)で表される請求項1に記載の化合物。
  3.  R乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であり、かつR乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基、複素環基又はハロゲン原子である請求項1又は2に記載の化合物。
  4.  R乃至Rの少なくとも一つがハロゲン原子であり、かつR乃至Rの少なくとも一つがハロゲン原子である請求項3に記載の化合物。
  5.  R乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基又は複素環基であり、かつR乃至Rの少なくとも一つが脂肪族炭化水素基、芳香族基又は複素環基である請求項4に記載の化合物。
  6.  RとRが同一であり、RとRが同一であり、RとRが同一であり、かつRとRが同一である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の化合物。
  7.  R及びR10の少なくとも一つが芳香族基、複素環基又はハロゲン原子であり、R11及びR12の少なくとも一つが芳香族基、複素環基又はハロゲン原子である請求項2乃至6のいずれか一項に記載の化合物。
  8.  請求項1乃至7のいずれか一項に記載の化合物を含む近赤外光吸収材料。
  9.  請求項8に記載の近赤外光吸収材料を含む有機薄膜。
  10.  請求項9に記載の有機薄膜を含む有機エレクトロニクスデバイス。
  11.  請求項9に記載の有機薄膜を含む有機光電変換素子。
     
     
     
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