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JP2022115832A - Photoelectric conversion element and imaging element - Google Patents

Photoelectric conversion element and imaging element Download PDF

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JP2022115832A JP2022010199A JP2022010199A JP2022115832A JP 2022115832 A JP2022115832 A JP 2022115832A JP 2022010199 A JP2022010199 A JP 2022010199A JP 2022010199 A JP2022010199 A JP 2022010199A JP 2022115832 A JP2022115832 A JP 2022115832A
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俊二 望月
Shunji Mochizuki
直朗 樺澤
Naoaki Kabasawa
大和 島
Yamato Shima
優太 三枝
Yuta Saegusa
秀良 北原
Hideyoshi Kitahara
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Hodogaya Chemical Co Ltd
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Hodogaya Chemical Co Ltd
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Abstract

To provide various photoelectric conversion elements to which organic thin films are applied by using compounds with deep HOMO levels, excellent heat resistance and hole transport properties, particularly imaging elements, and optical sensors using the same.SOLUTION: An organic photoelectric conversion element includes a conductive thin film, an organic photoelectric conversion layer, a blocking layer, and a transparent conductive thin film, and the blocking layer contains a blocking material having the following properties. (1) The glass transition temperature (Tg) is 110°C or higher. (2) The highest occupied molecular orbital (HOMO) level is -5.8 to -7.0 eV. (3) The hole mobility (μh) at the electric field strength of 0.25 MV/cm is 1.0x10-7<μh<1.0x10-2(cm2/Vs).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、光電変換素子に関するものであり、特定の物性値を満たす化合物を含有する有機薄膜を含む光電変換素子、その光電変換素子を含む撮像素子に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectric conversion device, and more particularly to a photoelectric conversion device including an organic thin film containing a compound that satisfies specific physical property values, and an imaging device including the photoelectric conversion device.

光電変換素子は例えば太陽電池や光センサ等に広く利用され、その中でも撮像素子であるイメージセンサはテレビカメラやスマートフォン搭載のカメラだけでなく、運転支援システム用途にも用いられ始めるなど、その用途、市場は共に広がりをみせている。 Photoelectric conversion elements are widely used, for example, in solar cells and optical sensors. Among them, image sensors, which are imaging elements, are beginning to be used not only for television cameras and smartphone cameras, but also for driving support systems. Both markets are expanding.

これまでの撮像素子の材料は、Si膜やSe膜といった無機材料が使用されており、その撮像方法としてはプリズムを用い色分ける3板式と、カラーフィルターを用いた単板式の二つが主流であった。しかし、三板式は光の利用率は高いものの、プリズムを使用するため小型化が難しく、単板式はプリズムを使用しないため、小型化は比較的容易であるが、代わりにカラーフィルターを使用するため、解像度、光の利用率が悪かった(非特許文献1)。 Until now, inorganic materials such as Si films and Se films have been used as materials for image sensors, and there are two main imaging methods: a three-plate type that uses a prism to separate colors, and a single-plate type that uses color filters. rice field. However, although the three-plate type has a high utilization rate of light, it is difficult to miniaturize because it uses a prism. , resolution, and light utilization rate were poor (Non-Patent Document 1).

有機物は無機物と比較して、特定波長の光をよく吸収するため、それぞれの波長に合わせた材料を組み合わせることでプリズムを使用せずとも、三原色に対しそれぞれ光を効率よく利用できる撮像素子を構築することができる。そのため光の利用効率が高く、小型の撮像素子を作れることが可能となる。また、無機物では達成することのできない、フレキシブル性や作成プロセスにおいての塗布による大面積化といった価値を付加できる可能性がある(非特許文献2)。 Organic materials absorb light of specific wavelengths better than inorganic materials, so by combining materials that match each wavelength, we constructed an image sensor that can efficiently use light for each of the three primary colors without using a prism. can do. Therefore, light utilization efficiency is high, and it is possible to manufacture a small-sized imaging device. In addition, it is possible to add values such as flexibility and large area by coating in the production process, which cannot be achieved with inorganic materials (Non-Patent Document 2).

このような事から、有機物を用いた光電変換素子は次世代の撮像素子への展開が期待されており、いくつかの報告がなされている。例えばキナクリドン、キナゾリン誘導体を光電変換素子に用いた例(特許文献1)、ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体を光電変換素子に用いた例(特許文献2)、インドロカルバゾールを光電変換素子に用いた例(特許文献3)などがある。一般的に有機撮像素子は高コントラスト化、省電力化を目的とし、暗電流の低減を目指すことによって性能は向上すると考えられている。暗電流の低減のため、光電変換部と電極部の間に、正孔ブロッキング層、もしくは電子ブロッキング層を挿入する手法が用いられることもある。 For this reason, photoelectric conversion elements using organic substances are expected to be developed into next-generation imaging elements, and several reports have been made. For example, an example of using a quinacridone or quinazoline derivative in a photoelectric conversion device (Patent Document 1), an example of using a benzothienobenzothiophene derivative in a photoelectric conversion device (Patent Document 2), an example of using indolocarbazole in a photoelectric conversion device ( Patent Document 3) and the like. It is generally believed that the performance of an organic image pickup device is improved by aiming at high contrast and power saving, and aiming at reduction of dark current. In order to reduce dark current, a method of inserting a hole blocking layer or an electron blocking layer between the photoelectric conversion portion and the electrode portion may be used.

正孔ブロッキング層、並びに、電子ブロッキング層は、有機エレクトロニクス分野では一般的に使用される手法であり、それぞれデバイスの構成膜中において、電極または導電膜と、それ以外の膜の界面に配置され、正孔若しくは電子の逆移動を制御しながら、必要な電荷は速やかに移動する。特許文献4では電子ブロッキング材料として最高被占分子軌道(HOMO)準位が-4.7~-5.8eVを持つ化合物が、電極への電荷の受け渡しを効率化するのに有効であることを提案している。 A hole-blocking layer and an electron-blocking layer are methods commonly used in the field of organic electronics. The required charge moves rapidly while controlling the back migration of holes or electrons. Patent Document 4 discloses that a compound having a highest occupied molecular orbital (HOMO) level of −4.7 to −5.8 eV as an electron blocking material is effective in improving the efficiency of charge transfer to an electrode. is suggesting.

光電変換層には高い感度が求められるが、高感度化には以下のような方法がある。
・光電変換はp型半導体とn型半導体の界面で起こるため、活性層をバルクヘテロ構造とし、界面の面積を増やす。
・光吸収で生成した励起子から正孔と電子を効率的に分離するため、アクセプター性の強い化合物を活性層に使用する。
A photoelectric conversion layer is required to have high sensitivity, and the following methods are available for increasing the sensitivity.
・Since photoelectric conversion occurs at the interface between a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, the active layer has a bulk heterostructure to increase the area of the interface.
・In order to efficiently separate holes and electrons from excitons generated by light absorption, a compound with strong acceptor properties is used in the active layer.

電子ブロック層を備えた素子で、活性層をバルクヘテロ構造とした場合、電子ブロック層とn型半導体とが接する界面が生じる。アクセプター性の強い化合物をn型半導体として使用した場合、適切なエネルギー準位の化合物を電子ブロッキング層として使用しないと、特許文献5に示されるように、有機半導体材料の最高被占分子軌道(HOMO)からアクセプター性の強い化合物(特許文献5ではフラーレン誘導体)の最低空分子軌道(LUMO)への電子移動が起こり、暗電流特性が悪くなる。特許文献4で提案されているHOMO準位の電子ブロッキング層では、活性層にフラーレン誘導体のようなアクセプター性が強く、LUMO準位が深い材料を使用した場合、電子ブロッキング層のHOMO準位と活性層中のn型半導体のLUMO準位とのエネルギー準位が近くなり、活性層中のn型半導体材料から電子ブロッキング層への電子移動が起こり、暗電流特性が悪くなる。 In a device having an electron-blocking layer, when the active layer has a bulk heterostructure, an interface occurs between the electron-blocking layer and the n-type semiconductor. When a compound with a strong acceptor property is used as an n-type semiconductor, the highest occupied molecular orbital (HOMO ) to the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of a compound having a strong acceptor property (fullerene derivative in Patent Document 5), resulting in poor dark current characteristics. In the HOMO level electron blocking layer proposed in Patent Document 4, when a material such as a fullerene derivative that has a strong acceptor property and a deep LUMO level is used for the active layer, the HOMO level and the activity of the electron blocking layer are different. The energy level becomes close to the LUMO level of the n-type semiconductor in the layer, electrons move from the n-type semiconductor material in the active layer to the electron blocking layer, and dark current characteristics deteriorate.

上記電子移動を起こさせないようにするためには、電子ブロッキング層に使用する材料のHOMO準位を深くする必要がある。 In order to prevent the electron transfer, the HOMO level of the material used for the electron blocking layer must be deepened.

また光電変換素子を光センサや有機撮像素子として使用する場合、応答速度も求められる。応答速度を大きくするには、素子に使用する材料の移動度を高める必要があるが、これまで光電変換素子の電子ブロッキング材料として、深いHOMO準位を持ち、好適な正孔移動度を持つ化合物の検討はなされていなかった。 Further, when the photoelectric conversion element is used as an optical sensor or an organic imaging element, a response speed is also required. In order to increase the response speed, it is necessary to increase the mobility of the materials used in the device. was not considered.

日本国特許第4945146号公報Japanese Patent No. 4945146 日本国特開2018-170487号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-170487 日本国特開2018-085427号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-085427 日本国特開2011-187937号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-187937 日本国特許第5624987号公報Japanese Patent No. 5624987 国際公開第2017/159684号WO2017/159684

映像情報学会メディア協会誌、60, 3, 291(2006)ITE Media Association Journal, 60, 3, 291 (2006) Adv.Mater.28,4766(2016)Adv. Mater. 28, 4766 (2016)

本発明は、前記の現状を鑑みてなされたものであり、HOMO準位が深く、優れた耐熱性、正孔輸送性を持つ化合物を利用し、光電変換素子に用いる有機薄膜を提供することにより、その有機薄膜を適用する各種の光電変換素子、特に撮像素子、及びこれを用いる光センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned current situation, and provides an organic thin film for use in a photoelectric conversion device by utilizing a compound having a deep HOMO level, excellent heat resistance, and hole transport properties. , an object of the present invention is to provide various photoelectric conversion elements, particularly imaging elements, to which the organic thin film is applied, and optical sensors using the same.

光電変換素子に適した電子ブロッキング材料の特性としては、(1)熱安定性に優れていること、(2)HOMO準位が深いこと、(3)正孔輸送能を保有すること、(4)真空蒸着法で成膜可能であること、を挙げることができる。 The properties of an electron blocking material suitable for a photoelectric conversion device include (1) excellent thermal stability, (2) deep HOMO level, (3) possessing hole transport ability, and (4) ) It is possible to form a film by a vacuum vapor deposition method.

そこで本発明者らは上記目的を達成するために、鋭意研究を行い、上記特性の有機薄膜を形成するための、以下の特性を有する化合物を見出し、真空蒸着法で安定な薄膜を形成でき、かつガラス転移温度が高く、n型半導体からの電子移動を抑制することができる有機薄膜の作成を実現し、本発明を完成するに至った。
(1)ガラス転移温度(Tg)が110℃以上であること、
(2)最高被占分子軌道(HOMO)準位が-5.8~-7.0eVであること、
(3)電界強度0.25MV/cmにおける正孔移動度(μh)が、
1.0x10-7<μh<1.0x10-2(cm/Vs)であること。
Therefore, in order to achieve the above object, the present inventors conducted intensive research and found a compound having the following characteristics for forming an organic thin film having the above characteristics, and a stable thin film can be formed by a vacuum deposition method. In addition, the inventors have realized the formation of an organic thin film which has a high glass transition temperature and can suppress electron transfer from an n-type semiconductor, thereby completing the present invention.
(1) having a glass transition temperature (Tg) of 110° C. or higher;
(2) the highest occupied molecular orbital (HOMO) level is -5.8 to -7.0 eV;
(3) The hole mobility (μh) at an electric field strength of 0.25 MV / cm is
1.0×10 −7 <μh<1.0×10 −2 (cm 2 /Vs).

即ち、本発明は以下の物性、及び組成を満たす光電変換素子に用いる有機薄膜である。
1)導電性薄膜、有機光電変換層、ブロッキング層及び透明導電性薄膜を含んでなる有機光電変換素子であって、前記ブロッキング層が、以下の特性を有するブロッキング材料を含有する、光電変換素子:
(1)ガラス転移温度(Tg)が110℃以上であり、
(2)最高被占分子軌道(HOMO)準位が-5.8~-7.0eVであり、
(3)電界強度0.25MV/cmにおける正孔移動度(μh)が、
1.0x10-7<μh<1.0x10-2(cm/Vs)である。
That is, the present invention is an organic thin film used for a photoelectric conversion device that satisfies the following physical properties and composition.
1) An organic photoelectric conversion device comprising a conductive thin film, an organic photoelectric conversion layer, a blocking layer and a transparent conductive thin film, wherein the blocking layer contains a blocking material having the following properties:
(1) a glass transition temperature (Tg) of 110° C. or higher;
(2) the highest occupied molecular orbital (HOMO) level is -5.8 to -7.0 eV,
(3) The hole mobility (μh) at an electric field strength of 0.25 MV / cm is
1.0×10 −7 <μh<1.0×10 −2 (cm 2 /Vs).

本発明の深いHOMO準位、かつ正孔輸送能を持つ有機薄膜は、各種の光電変換素子に適用できる。それにより、良い暗電流特性を有する光電変換素子、特に撮像素子、及びこれを用いる光センサを提供できる。 The organic thin film having a deep HOMO level and hole transporting ability of the present invention can be applied to various photoelectric conversion elements. Thereby, it is possible to provide a photoelectric conversion device, particularly an imaging device, and an optical sensor using the same, which have good dark current characteristics.

図1は、本発明の光電変換素子の一つの構成例である。FIG. 1 shows one structural example of the photoelectric conversion element of the present invention. 図2は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-1)~(1-15)の構造を示す図である。FIG. 2 shows the structures of compounds (1-1) to (1-15) as examples of compounds represented by general formula (1). 図3は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-16)~(1-30)の構造を示す図である。FIG. 3 shows the structures of compounds (1-16) to (1-30) as examples of compounds represented by general formula (1). 図4は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-31)~(1-44)の構造を示す図である。FIG. 4 shows the structures of compounds (1-31) to (1-44) as examples of compounds represented by general formula (1). 図5は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-45)~(1-56)の構造を示す図である。FIG. 5 shows the structures of compounds (1-45) to (1-56) as examples of compounds represented by general formula (1). 図6は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-57)~(1-66)の構造を示す図である。FIG. 6 shows the structures of compounds (1-57) to (1-66) as examples of compounds represented by general formula (1). 図7は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-67)~(1-78)の構造を示す図である。FIG. 7 shows the structures of compounds (1-67) to (1-78) as examples of compounds represented by general formula (1). 図8は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-79)~(1-89)の構造を示す図である。FIG. 8 shows the structures of compounds (1-79) to (1-89) as examples of compounds represented by general formula (1). 図9は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-90)~(1-103)の構造を示す図である。FIG. 9 shows the structures of compounds (1-90) to (1-103) as examples of compounds represented by general formula (1). 図10は、一般式(1)で表される化合物の例として、化合物(1-104)~(1-122)の構造を示す図である。FIG. 10 shows the structures of compounds (1-104) to (1-122) as examples of compounds represented by general formula (1).

以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention are described in detail below.

本明細書において「ないし」とは、範囲を表す用語であり、例えば「5ないし10」との記載は、「5以上10以下」を意味し、「ないし」の前後に記載される数値自体も含む範囲を表す。 In the present specification, "to" is a term representing a range, for example, the description "5 to 10" means "5 or more and 10 or less", and the numerical value itself described before and after "to" represents an inclusive range.

<光電変換素子>
光電変換素子とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能な素子であり、たとえば、導電性薄膜、有機光電変換層、ブロッキング層及び透明導電性薄膜を含んで構成される。前記ブロッキング層は、正孔ブロッキング層または電子ブロッキング層であり、これらのブロッキング層の両方を含んでいてもよい。光電変換素子は、前記ブロッキング層として電子ブロッキング層を含むと好ましい。
<Photoelectric conversion element>
A photoelectric conversion element is an element capable of converting light energy into electrical energy, and includes, for example, a conductive thin film, an organic photoelectric conversion layer, a blocking layer and a transparent conductive thin film. The blocking layer may be a hole blocking layer or an electron blocking layer, or may include both of these blocking layers. The photoelectric conversion element preferably includes an electron blocking layer as the blocking layer.

光電変換素子は、前記電子ブロッキング層に後述する一般式(1)で表される化合物を用いることで、暗電流値を低くすることができる。また前記電子ブロッキング層の膜厚は、前記光電変換層の膜厚より小さいと好ましく、5~100nmであることがより好ましく、更に好ましくは5~50nmである。 The photoelectric conversion device can reduce the dark current value by using the compound represented by the general formula (1) described later in the electron blocking layer. The thickness of the electron blocking layer is preferably smaller than the thickness of the photoelectric conversion layer, more preferably 5 to 100 nm, still more preferably 5 to 50 nm.

<<ブロッキング層>>
前記ブロッキング層は、少なくとも以下の特性を有する電子ブロッキング材料を含有する。
(1)ガラス転移温度(Tg)が110℃以上であり、
(2)最高被占分子軌道(HOMO)準位が-5.8~-7.0eVであり、
(3)電界強度0.25MV/cmにおける正孔移動度(μh)が、
1.0x10-7<μh<1.0x10-2(cm/Vs)である。
<<Blocking Layer>>
The blocking layer contains an electron blocking material having at least the following properties.
(1) a glass transition temperature (Tg) of 110° C. or higher;
(2) the highest occupied molecular orbital (HOMO) level is -5.8 to -7.0 eV,
(3) The hole mobility (μh) at an electric field strength of 0.25 MV / cm is
1.0×10 −7 <μh<1.0×10 −2 (cm 2 /Vs).

<<<電子ブロッキング材料>>>
電子ブロッキング材料は、有機膜を形成する有機化合物において、ガラス転移温度が110℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。これにより、加熱工程を有する製造プロセスへの適用や保存性の向上を実現できる。また、電子ブロッキング材料の有機化合物から形成した有機膜において、HOMO準位が-5.8~-7.0eVと深いエネルギー準位であることが好ましく、さらに-5.8~-6.5eVであることが好ましい。これにより、バルクヘテロ構造の光電変換層に含まれるn型半導体から、電子ブロッキング層へと電荷が移動することを抑制することができる。また、光電変換素子のリーク電流を低くすることができる。さらに、光電変換層で発生した正孔を効率良く輸送するために、電子ブロッキング材料の電界強度0.25MV/cmにおける正孔移動度(μh)が、1.0x10-6<μh<1.0x10-3(cm/Vs)であることが好ましい。
<<<Electron blocking material>>>
The electron blocking material is an organic compound that forms an organic film, and preferably has a glass transition temperature of 110° C. or higher, more preferably 120° C. or higher. As a result, application to manufacturing processes having a heating step and improvement in preservability can be achieved. In addition, in the organic film formed from the organic compound of the electron blocking material, the HOMO level is preferably a deep energy level of -5.8 to -7.0 eV, and more preferably -5.8 to -6.5 eV. Preferably. Thereby, it is possible to suppress the transfer of charges from the n-type semiconductor included in the photoelectric conversion layer of the bulk heterostructure to the electron blocking layer. Also, the leak current of the photoelectric conversion element can be reduced. Furthermore, in order to efficiently transport holes generated in the photoelectric conversion layer, the hole mobility (μh) at an electric field strength of 0.25 MV/cm of the electron blocking material should be 1.0×10 −6 <μh<1.0×10 −3 (cm 2 /Vs) is preferred.

電子ブロッキング材料は、特に限定されないが、好ましくは五員複素環からなる縮合複素環基を2つ以上含む化合物である。さらに好ましくは下記一般式(1)で表される化合物である。一般式(1)で表される化合物で、好ましい化合物の具体例を図2~図10に示すが、これらの化合物に限定されるものではない。 Although the electron blocking material is not particularly limited, it is preferably a compound containing two or more condensed heterocyclic groups composed of a five-membered heterocyclic ring. More preferably, it is a compound represented by the following general formula (1). Specific examples of preferable compounds represented by the general formula (1) are shown in FIGS. 2 to 10, but the present invention is not limited to these compounds.

Figure 2022115832000001
Figure 2022115832000001

(式中、Ar及びArは、相互に同一でも異なってもよく、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、または置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基を示し、
は、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基、または置換若しくは無置換のトリアリールアミン類を示し、
aは、2~4の整数を示し、
bは、0~2の整数を示す。)
(In the formula, Ar 1 and Ar 2 may be the same or different, and may be substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups, or substituted or unsubstituted condensed poly represents a ring aromatic group,
L 1 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group, or a substituted or unsubstituted triarylamine ,
a represents an integer of 2 to 4,
b represents an integer of 0 to 2; )

一般式(1)中の「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」、又は「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」又は「縮合多環芳香族基」としては、具体的に、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、フリル基、チエニル基、セレネニル基、ピロリル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾセレネニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾセレノゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾセレネニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基及びカルボリニル基などを挙げることができる。さらに、炭素数6ないし30のアリール基及び炭素数2ないし30のヘテロアリール基から選択することもできる。 "Aromatic Specific hydrocarbon groups, "aromatic heterocyclic groups" or "condensed polycyclic aromatic groups" include phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, naphthyl group, anthracenyl group, phenanthrenyl group, fluorenyl group, spirobifluorenyl group, indenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, pyridyl group, pyrimidinyl group, triazinyl group, furyl group, thienyl group, selenenyl group, pyrrolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group , benzofuranyl group, benzothienyl group, benzoselenenyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, benzoselenazolyl group, quinoxalinyl group, benzimidazolyl group, pyrazolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzoselenenyl group , dibenzothienyl group, naphthyridinyl group, phenanthrolinyl group, acridinyl group and carbolinyl group. Further, it can be selected from aryl groups having 6 to 30 carbon atoms and heteroaryl groups having 2 to 30 carbon atoms.

一般式(1)中の「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」、「置換縮合多環芳香族基」または「置換トリフェニルアミン類」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、シアノ基、ニトロ基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などのシリル基;メチル基、エチル基、プロピル基などの炭素原子数1ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基;メチルオキシ基、エチルオキシ基、プロピルオキシ基などの炭素原子数1ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルキルオキシ基;ビニル基、アリル基などのアルケニル基;フェニルオキシ基、トリルオキシ基などのアリールオキシ基;ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基などのアリールアルキルオキシ基;フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基などの芳香族炭化水素基若しくは縮合多環芳香族基;ピリジル基、フリル基、チエニル基、ピロリル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルボリニル基などの芳香族複素環基のような基を挙げることができ、これらの置換基は、更に前記例示した置換基で置換されていてもよい。 As the "substituent" in the "substituted aromatic hydrocarbon group", "substituted aromatic heterocyclic group", "substituted condensed polycyclic aromatic group" or "substituted triphenylamines" in general formula (1), Specifically, a deuterium atom, a cyano group, a nitro group; a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a halogen atom such as an iodine atom; a trimethylsilyl group, a silyl group such as a triphenylsilyl group; a methyl group, an ethyl group, a propyl group linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as; linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms such as methyloxy group, ethyloxy group, propyloxy group; vinyl aryloxy groups such as phenyloxy group and tolyloxy group; arylalkyloxy groups such as benzyloxy group and phenethyloxy group; phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, naphthyl group, anthracenyl group, Aromatic hydrocarbon groups or condensed polycyclic aromatic groups such as phenanthrenyl group, fluorenyl group, spirobifluorenyl group, indenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group; pyridyl group, furyl group, thienyl group, pyrrolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, benzofuranyl group, benzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, quinoxalinyl group, benzimidazolyl group, pyrazolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothienyl and aromatic heterocyclic groups such as carbolinyl groups, and these substituents may be further substituted with the substituents exemplified above.

一般式(1)において、Lは、置換基を有していてもよい2~5価基の、ベンゼン、ビフェニル、ο-ターフェニル、m-ターフェニル、p-ターフェニル、1,3,5-トリフェニルベンゼン、ナフチル、フェナントレン、トリフェニレン、フラン、チオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、9,9-スピロビ[9H-フルオレン]、9,9-ジメチルフルオレン、9,9-ジフェニルフルオレン、トリフェニルアミン、9-フェニルカルバゾール、ピリジン、ピリミジン、1,3,5-トリアジン、2,6-ジフェニルピリジン、または2、4、6―トリフェニルピリミジンであってもよい。 In general formula (1), L 1 is a divalent to pentavalent group which may have a substituent, benzene, biphenyl, o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl, 1,3, 5-triphenylbenzene, naphthyl, phenanthrene, triphenylene, furan, thiophene, dibenzofuran, dibenzothiophene, 9,9-spirobi[9H-fluorene], 9,9-dimethylfluorene, 9,9-diphenylfluorene, triphenylamine, 9-phenylcarbazole, pyridine, pyrimidine, 1,3,5-triazine, 2,6-diphenylpyridine, or 2,4,6-triphenylpyrimidine.

一般式(1)において、Arは、下記一般式(2-a)~(2-t)からなる群より選択される構造であってもよい。 In general formula (1), Ar 1 may be a structure selected from the group consisting of general formulas (2-a) to (2-t) below.

Figure 2022115832000002
Figure 2022115832000002

(式中、
Xは、S、O、Se、C-R、Si-R、またはN―Arを表し、
Yは、S、O、Se、Si-R、またはN―Arを表し、
Zは、N、またはC-Rを表し、
~Rは、同一でも異なっていてもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状若しくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、または置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、
~Rは、隣り合う基同士が、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して結合して環を形成していてもよく、
Arは、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、または置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基を示し、
破線部は結合部位を示す。)
(In the formula,
X represents S, O, Se, C—R 1 R 2 , Si—R 1 R 2 , or N—Ar 3 ;
Y represents S, O, Se, Si—R 1 R 2 or N—Ar 3 ;
Z represents N or C—R 3 ;
R 1 to R 3 may be the same or different, and may be a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, or an optionally substituted straight chain having 1 to 8 carbon atoms. or a branched alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted linear or branched 2 to 6 carbon atom alkenyl group, optionally substituted C1-8 linear or branched alkyloxy group, optionally substituted C2-10 cycloalkyloxy group , a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group,
Adjacent groups of R 1 to R 3 may be bonded to each other via a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring,
Ar 3 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group;
Dashed lines indicate binding sites. )

一般式(2-a)~(2-t)中の「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」又は「置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」、又は「炭素原子数2ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルケニル基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基及び2-ブテニル基などを挙げることができる。 In the general formulas (2-a) to (2-t), "a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent", "having a substituent ``Cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which may be substituted'' or ``Linear or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms which may be substituted'' The linear or branched alkyl group of ", "C5-C10 cycloalkyl group", or "C2-C6 linear or branched alkenyl group" specifically , methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, Examples include 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, vinyl group, allyl group, isopropenyl group and 2-butenyl group.

一般式(2-a)~(2-t)中の「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」又は「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」における「炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」又は「炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」としては、具体的に、メチルオキシ基、エチルオキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、1-アダマンチルオキシ基及び2-アダマンチルオキシ基などを挙げることができる。 In the general formulas (2-a) to (2-t), "an optionally substituted C 1 to 6 linear or branched alkyloxy group" or "having a substituent "A linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms" or "a cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms" in "a cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms" which may be Specific examples include methyloxy group, ethyloxy group, n-propyloxy group, isopropyloxy group, n-butyloxy group, tert-butyloxy group, n-pentyloxy group, n-hexyloxy group, cyclopentyloxy group, A cyclohexyloxy group, a cycloheptyloxy group, a cyclooctyloxy group, a 1-adamantyloxy group, a 2-adamantyloxy group and the like can be mentioned.

一般式(2-a)~(2-t)中の「置換若しくは無置換のアリールオキシ基」における「アリールオキシ基」としては、具体的に、フェニルオキシ基、ビフェニリルオキシ基、ターフェニリルオキシ基、ナフチルオキシ基、アントラセニルオキシ基及びフェナントレニルオキシ基などの炭素数6ないし30のアリールオキシ基を挙げることができる。 Specific examples of the "aryloxy group" in the "substituted or unsubstituted aryloxy group" in general formulas (2-a) to (2-t) include a phenyloxy group, a biphenylyloxy group, and terphenylyl Examples include aryloxy groups having 6 to 30 carbon atoms such as oxy, naphthyloxy, anthracenyloxy and phenanthrenyloxy groups.

一般式(2-a)~(2-t)中の「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」、又は「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」又は「縮合多環芳香族基」の具体例も一般式(1)において挙げられた具体例と同じである。 "Substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group", "substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group", or "substituted or unsubstituted condensed poly Specific examples of the "aromatic hydrocarbon group", "aromatic heterocyclic group" or "condensed polycyclic aromatic group" in the "aromatic ring group" are also the same as the specific examples given in the general formula (1).

一般式(2-a)~(2-t)中の「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」、「置換縮合多環芳香族基」、「置換メチレン基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルケニル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルキルオキシ基」、又は「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」における「置換基」の具体例も一般式(1)において挙げられた具体例と同じである。 "Substituted aromatic hydrocarbon group", "substituted aromatic heterocyclic group", "substituted condensed polycyclic aromatic group", "substituted methylene group", " A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent", "a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which may have a substituent", " optionally substituted linear or branched C 2-6 alkenyl group", "optionally substituted C 1-6 linear or branched Specific examples of the "substituent" in the "alkyloxy group of" or "optionally substituted cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms" are also specific examples given in general formula (1) are the same.

耐熱性の観点から、上記一般式(2-a)~(2-t)中のR及びRが、メチル基またはフェニル基であることが好ましい。 From the viewpoint of heat resistance, R 1 and R 2 in general formulas (2-a) to (2-t) are preferably methyl groups or phenyl groups.

合成が容易であることから、上記一般式(2-a)~(2-t)中のRが、水素またはフェニル基であることが好ましい。 R 3 in the general formulas (2-a) to (2-t) is preferably hydrogen or a phenyl group because of ease of synthesis.

合成が容易であることから、上記一般式(2-a)~(2-t)中のArが、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基であることが好ましく、特にフェニル基が好ましい。 Ar 3 in the general formulas (2-a) to (2-t) is preferably a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, particularly preferably a phenyl group, because of ease of synthesis.

前記一般式(1)において、Arは、下記一般式(3-a)~(3-v)からなる群より選択される構造であってもよい。 In the general formula (1), Ar 2 may be a structure selected from the group consisting of the following general formulas (3-a) to (3-v).

Figure 2022115832000003
Figure 2022115832000003

(式中、
は、前記一般式(2-a)~(2-t)中のR~Rの定義と同一であり、
破線部は結合部位を示し、
dは、0~4の整数を示し、
eは、0~3の整数を示し、
fは、0~2の整数を示す。)
(In the formula,
R 4 has the same definition as R 1 to R 3 in the general formulas (2-a) to (2-t);
The dashed line indicates the binding site,
d represents an integer of 0 to 4,
e represents an integer of 0 to 3,
f represents an integer of 0-2. )

一般式(3-a)~(3-v)中の「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」、又は「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」又は「縮合多環芳香族基」の具体例も一般式(2-a)~(2-t)において挙げられた具体例と同じである。 "Substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group", "substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group", or "substituted or unsubstituted condensed poly Specific examples of the "aromatic hydrocarbon group", "aromatic heterocyclic group" or "condensed polycyclic aromatic group" in the "aromatic ring group" are also listed in general formulas (2-a) to (2-t). is the same as the specific example.

一般式(3-a)~(3-v)中の「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」又は「置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」、又は「炭素原子数2ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルケニル基」の具体例は一般式(2-a)~(2-t)において挙げられた具体例と同じである。 In the general formulas (3-a) to (3-v), "optionally substituted C 1 to 6 linear or branched alkyl group", "having a substituent ``Cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which may be substituted'' or ``Linear or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms which may be substituted'' Specific examples of the linear or branched alkyl group of the general formula The specific examples given in (2-a) to (2-t) are the same.

一般式(3-a)~(3-v)中の「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」又は「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」における「炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」又は「炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」の具体例は一般式(2-a)~(2-t)において挙げられた具体例と同じである。 In the general formulas (3-a) to (3-v), "an optionally substituted C 1 to 6 linear or branched alkyloxy group" or "having a substituent "A linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms" or "a cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms" in "a cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms" which may be are the same as the specific examples given in general formulas (2-a) to (2-t).

一般式(3-a)~(3-v)中の「置換若しくは無置換のアリールオキシ基」における「アリールオキシ基」の具体例は一般式(2-a)~(2-t)において挙げられた具体例と同じである。 Specific examples of the "aryloxy group" in the "substituted or unsubstituted aryloxy group" in general formulas (3-a) to (3-v) are listed in general formulas (2-a) to (2-t). It is the same as the specific example given.

一般式(3-a)~(3-v)中の「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」、「置換縮合多環芳香族基」、「置換メチレン基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルケニル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルキルオキシ基」、又は「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」における「置換基」の具体例も一般式(2-a)~(2-t)において挙げられた具体例と同じである。 "Substituted aromatic hydrocarbon group", "substituted aromatic heterocyclic group", "substituted condensed polycyclic aromatic group", "substituted methylene group", " A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent", "a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which may have a substituent", " optionally substituted linear or branched C 2-6 alkenyl group", "optionally substituted C 1-6 linear or branched Specific examples of the “substituent” in the “alkyloxy group of” or “cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms which may have a substituent” are also represented by general formulas (2-a) to (2-t ) are the same as the specific examples given in ).

耐熱性の観点から、上記一般式(3-a)~(3-v)中のRが、水素原子またはフェニル基であることが好ましい。 From the viewpoint of heat resistance, R 4 in general formulas (3-a) to (3-v) above is preferably a hydrogen atom or a phenyl group.

正孔輸送性の観点から、一般式(1)のArが、カルバゾリル基、カルボリニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンズオキサゾリル基、インデノインドリル基、ベンゾフラノカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基であることが好ましく、カルバゾリル基またはカルボリニル基がより好ましい。 From the viewpoint of hole transport properties, Ar 1 in general formula (1) is a carbazolyl group, carbolinyl group, indolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, benzoxazolyl group, indenoindolyl group, benzofurano A carbazolyl group or an indenocarbazolyl group is preferable, and a carbazolyl group or a carbolinyl group is more preferable.

合成が容易であることから、一般式(1)のLが、ベンゼン、ビフェニル、9,9-スピロビ[9H-フルオレン]、9,9-ジメチルフルオレン、9,9-ジフェニルフルオレン、トリフェニルアミンであることが好ましく、ベンゼンまたはトリフェニルアミンがより好ましい。 Because of the ease of synthesis, L 1 in general formula (1) is benzene, biphenyl, 9,9-spirobi[9H-fluorene], 9,9-dimethylfluorene, 9,9-diphenylfluorene, triphenylamine. and more preferably benzene or triphenylamine.

HOMO準位の観点から、一般式(1)のArが、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、ベンゾニトリル基であることが好ましい。 From the viewpoint of the HOMO level, Ar 2 in general formula (1) is preferably a pyridyl group, a pyrimidinyl group, a triazinyl group, or a benzonitrile group.

正孔移動度の観点から、一般式(1)のaは2または3の整数が好ましく、bは0または1の整数が好ましい。 From the viewpoint of hole mobility, a in the general formula (1) is preferably an integer of 2 or 3, and b is preferably an integer of 0 or 1.

一般式(1)で表される化合物の精製は、カラムクロマトグラフによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土などによる吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法などによって行うことができる。化合物の同定は、NMR分析によって行うことができる。物性値として、ガラス転移点(Tg)とHOMO準位の測定を行うことが好ましい。ガラス転移点(Tg)は薄膜状態の安定性の指標となるものであり、HOMO準位は正孔輸送性の指標となるものである。また、物性値として、正孔移動度や光電変換素子の明暗電流を評価することも好ましい。 Purification of the compound represented by the general formula (1) can be carried out by purification by column chromatography, adsorption purification by silica gel, activated carbon, activated clay or the like, recrystallization or crystallization with a solvent, or the like. Identification of compounds can be performed by NMR analysis. As physical properties, it is preferable to measure the glass transition point (Tg) and the HOMO level. The glass transition point (Tg) is an index of the stability of the thin film state, and the HOMO level is an index of the hole transportability. It is also preferable to evaluate the hole mobility and the light/dark current of the photoelectric conversion element as physical property values.

ガラス転移点(Tg)は、粉体を用いて高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100SA)によって求めることができる。 The glass transition point (Tg) can be determined using powder with a high-sensitivity differential scanning calorimeter (DSC3100SA, manufactured by Bruker AXS).

HOMO準位は、ITO基板の上に100nmの薄膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置(住友重機械工業株式会社製、PYS-202)によって求めることができる。 The HOMO level can be obtained by forming a thin film of 100 nm on an ITO substrate and using an ionization potential measurement device (PYS-202, manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.).

正孔移動度は、ITO付きガラス基板上に、測定対象の有機化合物を膜厚3~4μmで成膜して、過渡光電流測定装置(オプテル社製、タイムオブフライト測定装置TOF―401)によって評価できる。詳細には後述する実施例に記載の方法に沿って評価できる。 The hole mobility was measured by forming a film of an organic compound to be measured with a film thickness of 3 to 4 μm on a glass substrate with ITO, and using a transient photocurrent measurement device (manufactured by Optel, time-of-flight measurement device TOF-401). can be evaluated. In detail, it can be evaluated according to the method described in the examples described later.

光電変換素子の明暗電流は、分光感度測定装置(分光計器社製、SM-250A)を用いて評価できる。詳細には後述する実施例に記載の方法に沿って評価できる。 The light-dark current of the photoelectric conversion element can be evaluated using a spectral sensitivity measuring device (SM-250A, manufactured by Spectroscopy Co., Ltd.). In detail, it can be evaluated according to the method described in the examples described later.

一般式(1)で表される化合物は、蒸着法、スピンコート法及びインクジェット法などの公知の方法によって有機薄膜を形成することができる。また、一般式(1)で表される化合物は、単独で成膜してもよいが、複数種を混合して成膜することもできる。更に本発明の効果を損なわない範囲で、他の化合物と混合して成膜することもできる。 The compound represented by formula (1) can be used to form an organic thin film by a known method such as vapor deposition, spin coating and inkjet. In addition, although the compound represented by the general formula (1) may be formed into a film by itself, it is also possible to form a film by mixing plural kinds of compounds. Furthermore, it can be mixed with other compounds to form a film as long as the effect of the present invention is not impaired.

一般式(1)で表される化合物を含む有機薄膜は、光電変換素子、特に撮像素子への使用に適している。光電変換素子の構成としては、例えば、順に第1電極(陽極)、電子ブロッキング層、光電変換層、第2電極(陰極)を有し、電子ブロッキング層が一般式(1)の化合物を含む有機薄膜である構成が挙げられる。このような多層構造においては層を追加することが可能であり、例えば、順に第1電極、電子ブロッキング層、光電変換層、正孔ブロッキング層、第2電極を有する構成とすることもできる。また、光電変換層に使用することもできる。 An organic thin film containing a compound represented by general formula (1) is suitable for use in a photoelectric conversion device, particularly an imaging device. The structure of the photoelectric conversion element includes, for example, a first electrode (anode), an electron blocking layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode (cathode) in this order, and the electron blocking layer contains an organic compound represented by general formula (1). A configuration that is a thin film can be mentioned. Additional layers can be added to such a multi-layer structure, for example, the structure can have a first electrode, an electron blocking layer, a photoelectric conversion layer, a hole blocking layer, and a second electrode in that order. Moreover, it can also be used for a photoelectric conversion layer.

<<光電変換層>>
光電変換層は、有機材料でも無機物でもよく、受光した光量に応じた信号電荷を発生することができればよい。光電変換層が有機材料の場合、その有機半導体膜は、一層であっても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p型有機半導体及びn型有機半導体の混合膜(バルクヘテロ構造)が用いられる。また、複数の層である場合は、p型有機半導体膜、n型有機半導体膜、又はp型有機半導体及びn型有機半導体混合膜のいずれか2つ以上を積層した構造であり、層間にバッファ層を挿入することも可能である。
<<Photoelectric conversion layer>>
The photoelectric conversion layer may be made of an organic material or an inorganic material, as long as it can generate signal charges according to the amount of received light. When the photoelectric conversion layer is made of an organic material, the organic semiconductor film may be a single layer or a plurality of layers. and n-type organic semiconductor mixed films (bulk heterostructures) are used. In the case of a plurality of layers, it is a structure in which two or more of a p-type organic semiconductor film, an n-type organic semiconductor film, or a p-type organic semiconductor and n-type organic semiconductor mixed film are laminated, and a buffer is provided between the layers. It is also possible to insert layers.

前記光電変換層に用いられるp型半導体は、ドナー性の有機半導体であり、主に正孔輸送性の有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある化合物である。
p型半導体としては、特に限定されないが、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、キナクリドン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、複素環化合物を配位子とする金属錯体、ベンゾチオフェン誘導体、ジナフトチエノチオフェン誘導体、ジアントラセノチエノチオフェン誘導体、ベンゾビスベンゾチオフェン誘導体、チエノビスベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾチエノビスベンゾチオフェン誘導体、ジチエノベンゾジチオフェン誘導体、ジベンゾチエノジチオフェン誘導体、ベンゾジチオフェン誘導体、ナフトジチオフェン誘導体、アントラセノジチオフェン誘導体、テトラセノジチオフェン誘導体、ペンタセノジチオフェン誘導体に代表されるチエノアセン系材料やトリアリールアミン化合物、カルバゾール化合物といったアミン系誘導体、インデノカルバゾール誘導体などを挙げることができる。
The p-type semiconductor used in the photoelectric conversion layer is a donor organic semiconductor, and is mainly represented by a hole-transporting organic compound, and is a compound that easily donates electrons.
Examples of p-type semiconductors include, but are not limited to, naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, tetracene derivatives, pentacene derivatives, quinacridone derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, phthalocyanine derivatives, subphthalocyanine derivatives, Metal complexes with heterocyclic compounds as ligands, benzothiophene derivatives, dinaphthothienothiophene derivatives, dianthracenothienothiophene derivatives, benzobisbenzothiophene derivatives, thienobisbenzothiophene derivatives, dibenzothienobisbenzothiophene derivatives, dithieno Thienoacene-based materials and triarylamine compounds represented by benzodithiophene derivatives, dibenzothienodithiophene derivatives, benzodithiophene derivatives, naphthodithiophene derivatives, anthracenodithiophene derivatives, tetracenodithiophene derivatives, and pentacenodithiophene derivatives , amine derivatives such as carbazole compounds, and indenocarbazole derivatives.

前記光電変換層に用いられるn型有機半導体は、アクセプター性有機半導体であり、主に電子輸送性有機化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは2つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。したがって、アクセプター性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン、アントラセン、フラーレン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレン、フルオランテン、又はこれらの誘導体)、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する5ないし7員のヘテロ環化合物(例えばピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等)、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。なお、これに限らず、上記したように、ドナー性有機化合物として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きな有機化合物であればアクセプター性有機半導体として用いてよい。 The n-type organic semiconductor used in the photoelectric conversion layer is an acceptor organic semiconductor, which is mainly represented by an electron-transporting organic compound, and refers to an organic compound that easily accepts electrons. More specifically, it refers to the organic compound with the larger electron affinity when two organic compounds are brought into contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the acceptor organic compound as long as it is an electron-accepting organic compound. For example, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene, anthracene, fullerene, phenanthrene, tetracene, pyrene, perylene, fluoranthene, or derivatives thereof), 5- to 7-membered heterocyclic compounds containing nitrogen, oxygen and sulfur atoms (e.g. pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, quinazoline, phthalazine, cinnoline, isoquinoline, pteridine, acridine, phenazine, phenanthroline, tetrazole, pyrazole, imidazole, thiazole, oxazole, indazole, benzimidazole, benzotriazole, benzoxazole, benzothiazole, carbazole, purine, triazolopyridazine, triazolopyrimidine, tetrazaindene, oxadiazole, imidazopyridine, pyraridine, pyrrolopyridine, thiadiazolopyridine, dibenzazepine, tribenzazepine, etc.), polyarylene compounds , fluorene compounds, cyclopentadiene compounds, silyl compounds, and metal complexes having nitrogen-containing heterocyclic compounds as ligands. In addition, as described above, any organic compound having a higher electron affinity than the organic compound used as the donor organic compound may be used as the acceptor organic semiconductor.

また前記光電変換層の膜厚は、100~1000nmであることが好ましく、更に好ましくは100~500nmである事が望ましい。 The thickness of the photoelectric conversion layer is preferably 100-1000 nm, more preferably 100-500 nm.

<<導電性薄膜>>
導電性薄膜は、陽極、陰極の電極であり、これらは導電材料により構成される。透明導電性薄膜であってもよい。陽極、陰極としては、一般に電極として用いられている導電材料であれば特に制限はなく、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属硼化物、有機導電性化合物、これらの混合物等が挙げられる。具体例としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウムタングステン(IWO)、酸化モリブデン(MoO)、酸化チタン等の導電性金属酸化物、酸化窒化チタン(TiNxOx)、窒化チタン(TiN)等の金属窒化物、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)等の金属、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性化合物、これらとITOとの積層物、などが挙げられる。
<<Conductive thin film>>
The conductive thin films are anode and cathode electrodes, which are made of a conductive material. It may be a transparent conductive thin film. The anode and cathode are not particularly limited as long as they are conductive materials generally used as electrodes, and examples thereof include metals, metal oxides, metal nitrides, metal borides, organic conductive compounds, and mixtures thereof. Specific examples include conductive metal oxides such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tungsten oxide (IWO), molybdenum oxide (MoO), and titanium oxide. , metal nitrides such as titanium oxynitride (TiNxOx) and titanium nitride (TiN), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), etc. Examples include metals, mixtures or laminates of these metals and conductive metal oxides, organic conductive compounds such as polyaniline, polythiophene and polypyrrole, and laminates of these with ITO.

<<正孔ブロッキング層>>
正孔ブロッキング層が第2電極(陰極)と光電変換層との間に挿入されても良いが、これに用いられる材料としては電子輸送能を保有する材料が好ましい。例えば、ピリジン、キノリン、アクリジン、インドール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、フェナントロリンのような含窒素複素環を含む有機分子及び有機金属錯体で、更に可視光領域の吸収が少ない材料が好ましい。また、5nmから30nm程度の薄膜で形成する場合には可視光領域に吸収を有するフラーレン及びフラーレン誘導体などを用いることもできる。
<<Hole blocking layer>>
A hole-blocking layer may be inserted between the second electrode (cathode) and the photoelectric conversion layer, and the material used for this layer is preferably a material having electron-transporting ability. For example, organic molecules and organometallic complexes containing nitrogen-containing heterocycles such as pyridine, quinoline, acridine, indole, imidazole, benzimidazole, and phenanthroline, and materials with low absorption in the visible light region are preferred. Further, when forming a thin film with a thickness of about 5 nm to 30 nm, fullerenes and fullerene derivatives having absorption in the visible light region can also be used.

<撮像素子>
撮像素子は、前記光電変換素子を含むことで構成される。
<Image sensor>
The imaging element is configured by including the photoelectric conversion element.

以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<1,3,5-トリス(9H-カルバゾール-9-イル)ベンゼン(化合物1-1)の合成>
窒素ガスを通気した反応容器に、1,3,5-トリブロモベンゼン:10.0g、カルバゾール:17.9g、銅粉:0.4g、1,10-フェナントロリン:1.1g、亜硫酸ナトリウム:1.0g、炭酸カリウム:13.2g、ドデシルベンゼン:19mLを加え、190℃で8時間攪拌した。室温まで放冷し、トルエン:200mLを加えて100℃で1時間攪拌後、熱ろ過し、ろ液を濃縮することで粗製物を得た。粗製物をトルエンで再結晶することで1,3,5-トリス(9H-カルバゾール-9-イル)ベンゼン(化合物1-1)の白色粉体5.1g(収率28%)を得た。
<Synthesis of 1,3,5-tris(9H-carbazol-9-yl)benzene (compound 1-1)>
1,3,5-tribromobenzene: 10.0 g, carbazole: 17.9 g, copper powder: 0.4 g, 1,10-phenanthroline: 1.1 g, sodium sulfite: 1 in a reaction vessel vented with nitrogen gas. 0 g, potassium carbonate: 13.2 g, and dodecylbenzene: 19 mL were added, and the mixture was stirred at 190° C. for 8 hours. The mixture was allowed to cool to room temperature, 200 mL of toluene was added, and the mixture was stirred at 100° C. for 1 hour, filtered hot, and the filtrate was concentrated to obtain a crude product. The crude product was recrystallized from toluene to obtain 5.1 g of white powder of 1,3,5-tris(9H-carbazol-9-yl)benzene (compound 1-1) (yield 28%).

Figure 2022115832000004
Figure 2022115832000004

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の27個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.18-8.16(6H)、7.96(3H)、7.68-7.66(6H)、7.49-7.46(6H)、7.35-7.32(6H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 27 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.18-8.16 (6H), 7.96 (3H), 7.68-7.66 (6H), 7.49-7.46 (6H), 7.35-7 .32 (6H).

<トリス[3-(カルバゾ-ル-9-イル)フェニル]アミン(化合物1-14)の合成>
窒素ガスを通気した反応容器に、ビス[3-(カルバゾール-9-イル)フェニル]アミン:5.5g、9-(3-ヨードフェニル)カルバゾール:4.9g、t-ブトキシナトリウム:2.1g、酢酸パラジウム(II):0.1g、トルエン:50mLを仕込み、71℃まで加熱攪拌後、トリ(t-ブチル)ホスフィン:0.4gを加えた。100℃で10時間攪拌後、トルエン300mLを加えてろ過し、ろ液を減圧下で濃縮させ粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフにより精製することで、トリス[3-(カルバゾ-ル-9-イル)フェニル]アミン(化合物1-14)の白色粉体5.3g(収率56%)を得た。
<Synthesis of tris[3-(carbazol-9-yl)phenyl]amine (compound 1-14)>
Bis[3-(carbazol-9-yl)phenyl]amine: 5.5 g, 9-(3-iodophenyl)carbazole: 4.9 g, sodium t-butoxy: 2.1 g were placed in a reaction vessel vented with nitrogen gas. , palladium(II) acetate: 0.1 g, and toluene: 50 mL were charged, heated to 71° C. with stirring, and then tri(t-butyl)phosphine: 0.4 g was added. After stirring at 100° C. for 10 hours, 300 mL of toluene was added and filtered, and the filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography to obtain 5.3 g of white powder of tris[3-(carbazol-9-yl)phenyl]amine (compound 1-14) (yield 56%). .

Figure 2022115832000005
Figure 2022115832000005

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の36個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.13-8.08(6H)、7.57-7.47(6H)、7.39-7.13(24H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 36 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.13-8.08 (6H), 7.57-7.47 (6H), 7.39-7.13 (24H).

<2-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-4,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-18)の合成>
反応容器に、2-{3,5-ジフルオロ-フェニル}-4,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール:3.7g、カルバゾール:3.4g、炭酸セシウム:12.9gを仕込み、DMF溶媒下にて120℃で一晩加熱攪拌した。放冷したのち、HOを加えて析出した固体を採取して粗製物を得た。粗製物をモノクロロベンゼン/アセトン混合溶媒で晶析精製することによって、2-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-4,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-18)の白色粉体4.8g(収率30%)を得た。
<Synthesis of 2-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-4,6-diphenyl-benzoxazole (compound 1-18)>
2-{3,5-Difluoro-phenyl}-4,6-diphenyl-benzoxazole: 3.7 g, carbazole: 3.4 g, and cesium carbonate: 12.9 g were charged into a reaction vessel, and the temperature was adjusted to 120 under DMF solvent. The mixture was heated and stirred overnight at ℃. After standing to cool, H 2 O was added and the precipitated solid was collected to obtain a crude product. The crude product was purified by crystallization from a mixed solvent of monochlorobenzene/acetone to give 2-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-4,6-diphenyl-benzoxazole ( 4.8 g of white powder of compound 1-18) was obtained (yield 30%).

Figure 2022115832000006
Figure 2022115832000006

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の31個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.81(1H)、8.25(4H)、8.02(1H)、7.94(1H)、7.69(2H)、7.63(1H)、7.56(2H)、7.55(2H)、7.48-7.29(17H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 31 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.81 (1H), 8.25 (4H), 8.02 (1H), 7.94 (1H), 7.69 (2H), 7.63 (1H), 7.56 (2H), 7.55 (2H), 7.48-7.29 (17H).

<4,6-ジフェニル-2-{3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル}ピリミジン(化合物1-19)の合成>
窒素ガスを通気した反応容器に、4,6-ジフェニル-2-クロロピリミジン:30.0g、3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニルボロン酸:56.0g、炭酸カリウム:46.6g、トルエン:210mL、エタノール:52.8mL、HO:168mL、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0):3.9gを加え、加熱還流下攪拌した。原料消失後、室温まで放冷し、メタノール:600mLを加えて固体を析出させ、ろ過した。固体にモノクロロベンゼンを加え加熱溶解させ、熱ろ過後、ろ液を濃縮、アセトンを加え固体を再度析出させ、ろ過し、粗製物を得た。粗製物に対してモノクロロベンゼンを用いた再結晶を2回行うことで精製し4,6-ジフェニル-2-{3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル}ピリミジン(化合物1-19)の白色粉体50.0g(収率69.6%)を得た。
<Synthesis of 4,6-diphenyl-2-{3,5-bis(9H-carbazol-9-yl)phenyl}pyrimidine (compound 1-19)>
4,6-diphenyl-2-chloropyrimidine: 30.0 g, 3,5-bis(9H-carbazol-9-yl)phenylboronic acid: 56.0 g, potassium carbonate: 46 .6 g, toluene: 210 mL, ethanol: 52.8 mL, H 2 O: 168 mL, and tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0): 3.9 g were added, and the mixture was stirred while heating under reflux. After the raw materials disappeared, the mixture was allowed to cool to room temperature, 600 mL of methanol was added to precipitate a solid, and the mixture was filtered. Monochlorobenzene was added to the solid to dissolve it by heating, and after hot filtration, the filtrate was concentrated, acetone was added to precipitate the solid again, and the solid was filtered to obtain a crude product. The crude product was purified by recrystallization twice using monochlorobenzene to obtain 4,6-diphenyl-2-{3,5-bis(9H-carbazol-9-yl)phenyl}pyrimidine (compound 1- 50.0 g (yield 69.6%) of white powder of 19) was obtained.

Figure 2022115832000007
Figure 2022115832000007

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の30個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=9.06-9.05(2H)、8.28-8.24(4H)、8.21-8.19(4H)、8.13(1H)、7.95-7.94(1H)、7.65-7.63(4H)、7.54-7.51(6H)、7.49-7.45(4H)、7.36-7.32(4H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 30 hydrogen signals. δ (ppm) = 9.06-9.05 (2H), 8.28-8.24 (4H), 8.21-8.19 (4H), 8.13 (1H), 7.95-7 .94 (1H), 7.65-7.63 (4H), 7.54-7.51 (6H), 7.49-7.45 (4H), 7.36-7.32 (4H).

<2-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-ビフェニル-4’-イル}-ベンゾオキサゾール(化合物1-24)の合成>
反応容器に、2-(4-ブロモフェニル)-ベンゾオキサゾール:4.0g、3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニルボロン酸:7.3gを仕込み、トルエン80mL、エタノール20mL、続いて、予め炭酸カリウム:2.4gを、HO:20mLに溶解した水溶液を加えて30分間超音波を照射しながら窒素ガスを通気した。テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0):0.3gを加えて加熱還流下にて一晩攪拌した。放冷した後、分液操作にて有機層を取り分け、濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をトルエン/アセトン混合溶媒で晶析精製することで、2-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-ビフェニル-4’-イル}-ベンゾオキサゾール(化合物1-24)の白色粉体4.4g(収率50%)を得た。
<Synthesis of 2-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-biphenyl-4′-yl}-benzoxazole (compound 1-24)>
A reaction vessel was charged with 2-(4-bromophenyl)-benzoxazole: 4.0 g and 3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenylboronic acid: 7.3 g, toluene 80 mL, 20 mL of ethanol and then an aqueous solution prepared by previously dissolving 2.4 g of potassium carbonate in 20 mL of H 2 O were added, and nitrogen gas was bubbled through while applying ultrasonic waves for 30 minutes. Tetrakis(triphenylphosphine)palladium (0): 0.3 g was added and stirred overnight under reflux with heating. After standing to cool, the organic layer was separated by a liquid separation operation and concentrated to obtain a crude product. By purifying the crude product by crystallization with a mixed solvent of toluene/acetone, 2-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-biphenyl-4′-yl}-benzoxazole (compound 1-24) was obtained as a white powder (4.4 g, yield 50%).

Figure 2022115832000008
Figure 2022115832000008

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の27個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.42(2H)、8.21(4H)、8.04(2H)、7.91(3H)、7.82(1H)、7.64(5H)、7.51(4H)、7.45-7.32(6H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 27 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.42 (2H), 8.21 (4H), 8.04 (2H), 7.91 (3H), 7.82 (1H), 7.64 (5H), 7.51 (4H), 7.45-7.32 (6H).

<6-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-2,4-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-25)の合成>
反応容器に、6-クロロ-2,4-ジフェニル-ベンゾオキサゾール:10.0g、3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニルボロン酸:7.5g、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0):0.5g、トリシクロヘキシルホスフィン:1.1g、リン酸三カリウム:12.1gを仕込み、1,4-ジオキサン/HO混合溶媒下にて一晩還流攪拌した。放冷したのち、分液し、水層から酢酸エチルにて抽出を行った後、濃縮し、得られた粗生成物をカラムクロマトグラフ(担体:シリカゲル、溶離液:ジクロロメタン/酢酸エチル)によって精製した後、アセトンにて晶析を行うことで、6-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-2,4-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-25)の白色粉体6.8g(収率61%)を得た。
<Synthesis of 6-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-2,4-diphenyl-benzoxazole (compound 1-25)>
In a reaction vessel, 6-chloro-2,4-diphenyl-benzoxazole: 10.0 g, 3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenylboronic acid: 7.5 g, bis(dibenzylidene) Acetone)palladium(0): 0.5 g, tricyclohexylphosphine: 1.1 g, and tripotassium phosphate: 12.1 g were charged and stirred under reflux overnight in a 1,4-dioxane/H 2 O mixed solvent. After allowing to cool, the mixture was separated, the aqueous layer was extracted with ethyl acetate, and the resulting crude product was purified by column chromatography (carrier: silica gel, eluent: dichloromethane/ethyl acetate). 6-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-2,4-diphenyl-benzoxazole (compound 1-25 ) was obtained as a white powder (61% yield).

Figure 2022115832000009
Figure 2022115832000009

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の31個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.35(2H)、8.21(4H)、8.11(2H)、8.07(2H)、7.91(2H)、7.88(1H)、7.66(4H)、7.59-7.42(10H)、7.36(4H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 31 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.35 (2H), 8.21 (4H), 8.11 (2H), 8.07 (2H), 7.91 (2H), 7.88 (1H), 7.66 (4H), 7.59-7.42 (10H), 7.36 (4H).

<2-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-6-(ビフェニル-4-イル)-4-フェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-26)の合成>
実施例6において、6-クロロ-2,4-ジフェニル-ベンゾオキサゾールに代えて、2-{3,5-ジクロロ-フェニル}-6-(ビフェニル-4-イル)-4-フェニル-ベンゾオキサゾールを用い、3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニルボロン酸に代えて、カルバゾールを用い、同様の条件で反応を行うことによって、2-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-6-(ビフェニル-4-イル)-4-フェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-26)の白色粉体7.9g(収率57%)を得た。
<Synthesis of 2-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-6-(biphenyl-4-yl)-4-phenyl-benzoxazole (compound 1-26)>
In Example 6, 2-{3,5-dichloro-phenyl}-6-(biphenyl-4-yl)-4-phenyl-benzoxazole was substituted for 6-chloro-2,4-diphenyl-benzoxazole. 2-{(3,5-di( [9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-6-(biphenyl-4-yl)-4-phenyl-benzoxazole (compound 1-26), 7.9 g (yield 57%) of white powder. Obtained.

Figure 2022115832000010
Figure 2022115832000010

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の35個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.68(2H)、8.22(4H)、8.11(2H)、8.01(1H)、7.87(2H)、7.79(4H)、7.69(2H)、7.64(4H)、7.57-7.47(8H)、7.42(2H)、7.38(4H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 35 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.68 (2H), 8.22 (4H), 8.11 (2H), 8.01 (1H), 7.87 (2H), 7.79 (4H), 7.69 (2H), 7.64 (4H), 7.57-7.47 (8H), 7.42 (2H), 7.38 (4H).

<4-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-2,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-27)の合成>
実施例6において、6-クロロ-2,4-ジフェニル-ベンゾオキサゾールに代えて、6-クロロ-4-{3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-2-フェニル-ベンゾオキサゾールを用い、3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニルボロン酸に代えて、フェニルボロン酸を用い、同様の条件で反応を行うことによって、4-{(3,5-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-2,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-27)の白色粉体8.0g(収率60%)を得た。
<Synthesis of 4-{(3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-2,6-diphenyl-benzoxazole (compound 1-27)>
In Example 6, 6-chloro-4-{3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-2- was substituted for 6-chloro-2,4-diphenyl-benzoxazole. 4-{ 8.0 g (60% yield) of white powder of (3,5-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-2,6-diphenyl-benzoxazole (compound 1-27) was obtained. rice field.

Figure 2022115832000011
Figure 2022115832000011

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の31個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.52(2H)、8.42(2H)、8.21(4H)、7.91(1H)、7.90(1H)、7.87(1H)、7.85(4H)、7.71(2H)、7.65-7.46(9H)、7.45-7.34(5H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 31 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.52 (2H), 8.42 (2H), 8.21 (4H), 7.91 (1H), 7.90 (1H), 7.87 (1H), 7.85 (4H), 7.71 (2H), 7.65-7.46 (9H), 7.45-7.34 (5H).

<9,9-ビス(4-カルバゾリル-フェニル)-フルオレン(化合物1-35)の合成>
反応容器に、9,9-ビス(4-ヨードフェニル)-フルオレン:8.9g、カルバゾール:5.5g、炭酸カリウム:4.8g、銅粉0.5g、ジフェニルエーテル:8mLを仕込み、240℃で4時間加熱攪拌した。放冷後、トルエン300mLを加えて1時間攪拌し、熱ろ過し、ろ液を濃縮することで粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフにより精製することで、9,9-ビス(4-カルバゾリル-フェニル)-フルオレン(化合物1-35)の白色粉体3.7g(収率38%)を得た。
<Synthesis of 9,9-bis(4-carbazolyl-phenyl)-fluorene (compound 1-35)>
9,9-Bis(4-iodophenyl)-fluorene: 8.9 g, carbazole: 5.5 g, potassium carbonate: 4.8 g, copper powder 0.5 g, diphenyl ether: 8 mL were charged into a reaction vessel and heated at 240°C. The mixture was heated and stirred for 4 hours. After allowing to cool, 300 mL of toluene was added, the mixture was stirred for 1 hour, hot-filtered, and the filtrate was concentrated to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography to obtain 3.7 g of white powder of 9,9-bis(4-carbazolyl-phenyl)-fluorene (compound 1-35) (38% yield).

Figure 2022115832000012
Figure 2022115832000012

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の32個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.12(4H)、7.87(2H)、7.60(2H)、7.54-7.49(8H)、7.47-7.41(4H)、7.43(4H)、7.38(4H)、7.26(4H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 32 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.12 (4H), 7.87 (2H), 7.60 (2H), 7.54-7.49 (8H), 7.47-7.41 (4H), 7.47-7.41 (4H); 43 (4H), 7.38 (4H), 7.26 (4H).

<2,7-ビス(5H,7H-7,7-ジメチルインデノ[2,1-b]カルバゾール-5-イル)-9,9-ジメチル-9H-フルオレン(化合物1-37)の合成>
窒素ガスを通気した反応容器に、2,7-ジブロモ-9,9-ジメチル-9H-フルオレン3.0g、5H,7H-7,7-ジメチルインデノ[2,1-b]カルバゾール:5.6g、酢酸パラジウム(II):0.15g、t-ブトキシナトリウム:2.5g、トリ(t-ブチル)ホスフィン:0.55g、キシレン:100mLを加え、加熱還流下6時間攪拌した。原料消失後、飽和食塩水とトルエンを加え、熱ろ過し、ろ液を分液した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加え脱水したのち、ろ過し、ろ液を濃縮することで粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(担体:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/クロロホルム)によって精製し、2,7-ビス(5H,7H-7,7-ジメチルインデノ[2,1-b]カルバゾール-5-イル)-9,9-ジメチル-9H-フルオレン(化合物1-37)の白色粉体2.5g(収率38.5%)を得た。
<Synthesis of 2,7-bis(5H,7H-7,7-dimethylindeno[2,1-b]carbazol-5-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene (compound 1-37)>
3.0 g of 2,7-dibromo-9,9-dimethyl-9H-fluorene, 5H,7H-7,7-dimethylindeno[2,1-b]carbazole:5. 6 g, palladium(II) acetate: 0.15 g, sodium t-butoxy: 2.5 g, tri(t-butyl)phosphine: 0.55 g, and xylene: 100 mL were added, and the mixture was stirred under reflux for 6 hours. After the raw material disappeared, saturated saline and toluene were added, hot filtration was performed, and the filtrate was separated. Anhydrous magnesium sulfate was added to the organic layer for dehydration, followed by filtration, and the filtrate was concentrated to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography (carrier: silica gel, eluent: hexane/chloroform) to give 2,7-bis(5H,7H-7,7-dimethylindeno[2,1-b]carbazole-5- 2.5 g (yield 38.5%) of white powder of yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene (compound 1-37) was obtained.

Figure 2022115832000013
Figure 2022115832000013

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

1H-NMR(CDCl3)で以下の44個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.48(2H)、8.25-8.23(2H)、8.09-8.07(2H)、7.89-7.87(2H)、7.75(2H)、7.69-7.67(2H)、7.51-7.49(4H)、7.46-7.44(4H)、7.41-7.39(2H)、7.35-7.33(2H)、7.32-7.29(2H)、1.68(6H)、1.56(12H)。 1H-NMR (CDCl3) detected the following 44 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.48 (2H), 8.25-8.23 (2H), 8.09-8.07 (2H), 7.89-7.87 (2H), 7.75 (2H ), 7.69-7.67 (2H), 7.51-7.49 (4H), 7.46-7.44 (4H), 7.41-7.39 (2H), 7.35- 7.33 (2H), 7.32-7.29 (2H), 1.68 (6H), 1.56 (12H).

<ビス-{4-(ベンゾオキサゾール-2-イル)フェニル}-{4-(ナフタレン-1-イル)フェニル}アミン(化合物1-84)の合成>
反応容器に、4-(ナフタレン-1-イル)フェニル-アミン:7.5g、2-(4-ブロモフェニル)ベンゾオキサゾール:20.6g、t-ブトキシナトリウム:9.9g、トルエン:150mLを加え、30分間超音波を照射しながら窒素ガスを通気した。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0):0.9g、トリ-(t-ブチル)ホスフィンの50%(w/v)トルエン溶液:0.4mLを加えて加熱還流下にて3時間攪拌した。反応容器を80℃まで放冷した後、不溶物をろ過してろ液を濃縮し、粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフで精製し、ビス-{4-(ベンゾオキサゾール-2-イル)フェニル}-{4-(ナフタレン-1-イル)フェニル}アミン(化合物1-84)の黄色粉体3.4g(収率16%)を得た。
<Synthesis of bis-{4-(benzoxazol-2-yl)phenyl}-{4-(naphthalen-1-yl)phenyl}amine (compound 1-84)>
4-(Naphthalen-1-yl)phenyl-amine: 7.5 g, 2-(4-bromophenyl)benzoxazole: 20.6 g, sodium t-butoxy: 9.9 g, and toluene: 150 mL were added to a reaction vessel. Nitrogen gas was bubbled through while applying ultrasonic waves for 30 minutes. 0.9 g of tris(dibenzylideneacetone) dipalladium (0) and 0.4 mL of a 50% (w/v) toluene solution of tri-(t-butyl)phosphine were added, and the mixture was stirred under reflux with heating for 3 hours. . After allowing the reaction vessel to cool to 80° C., the insoluble matter was filtered and the filtrate was concentrated to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography to give yellow powder 3 of bis-{4-(benzoxazol-2-yl)phenyl}-{4-(naphthalen-1-yl)phenyl}amine (compound 1-84). .4 g (16% yield) was obtained.

Figure 2022115832000014
Figure 2022115832000014

得られた黄色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting yellow powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の27個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.26-8.22(4H)、8.09-8.02(1H)、7.97-7.89(2H)、7.83-7.77(2H)、7.63-7.49(8H)、7.42-7.32(10H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 27 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.26-8.22 (4H), 8.09-8.02 (1H), 7.97-7.89 (2H), 7.83-7.77 (2H), 7 .63-7.49 (8H), 7.42-7.32 (10H).

<2,6-ビス[4-(5H-ピリド[4,3-b]インドール-5-イル)フェニル]ピリジン(化合物1-90)の合成>
窒素ガスを通気した反応容器に、5-[4-(4,4,5,5-テトラメチル-[1,3,2]ジオキサボロラン-2-イル)フェニル]-5H-ピリド[4,3-b]インドール:5.0g、2,6-ジブロモピリジン:1.6g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0):0.39g、2M炭酸カリウム水溶液:16.9mL、トルエン:56mL、エタノール:14mLを加え、加熱還流下で8.5時間攪拌した。室温まで放冷し、トルエン:50mL、HO:100mLを加えて分液し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することで粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(担体:NHシリカゲル、溶離液:トルエン)によって精製し、2,6-ビス[4-(5H-ピリド[4,3-b]インドール-5-イル)フェニル]ピリジン(化合物1-90)の白色粉体2.3g(収率60%)を得た。
<Synthesis of 2,6-bis[4-(5H-pyrido[4,3-b]indol-5-yl)phenyl]pyridine (compound 1-90)>
5-[4-(4,4,5,5-tetramethyl-[1,3,2]dioxaborolan-2-yl)phenyl]-5H-pyrido[4,3- b] indole: 5.0 g, 2,6-dibromopyridine: 1.6 g, tetrakis(triphenylphosphine) palladium (0): 0.39 g, 2 M potassium carbonate aqueous solution: 16.9 mL, toluene: 56 mL, ethanol: 14 mL was added, and the mixture was stirred under reflux with heating for 8.5 hours. After allowing to cool to room temperature, 50 mL of toluene and 100 mL of H 2 O were added for liquid separation, and the organic layer was dehydrated over anhydrous magnesium sulfate and then concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography (carrier: NH silica gel, eluent: toluene) to give 2,6-bis[4-(5H-pyrido[4,3-b]indol-5-yl)phenyl]pyridine ( 2.3 g (yield 60%) of white powder of compound 1-90) was obtained.

Figure 2022115832000015
Figure 2022115832000015

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の25個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=9.40(2H)、8.55(2H)、8.43(4H)、8.22(2H)、7.95(1H)、7.84(2H)、7.69(4H)、7.54-7.46(4H)、7.41-7.34(4H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 25 hydrogen signals. δ (ppm) = 9.40 (2H), 8.55 (2H), 8.43 (4H), 8.22 (2H), 7.95 (1H), 7.84 (2H), 7.69 (4H), 7.54-7.46 (4H), 7.41-7.34 (4H).

<2-{(3,4-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-4,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-114)の合成>
反応容器に、2-{3,4-ジフルオロ-フェニル}-4,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール:3.7g、カルバゾール:3.4g、炭酸セシウム:12.9gを仕込み、DMF溶媒下にて120℃で一晩加熱攪拌した。放冷したのち、HOを加えて析出した固体を採取して粗製物を得た。粗製物をモノクロロベンゼン/アセトン混合溶媒で晶析精製することによって、2-{(3,4-ジ([9H]-カルバゾール-9-イル)-フェニル}-4,6-ジフェニル-ベンゾオキサゾール(化合物1-114)の白色粉体3.1g(収率60%)を得た。
<Synthesis of 2-{(3,4-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-4,6-diphenyl-benzoxazole (compound 1-114)>
2-{3,4-Difluoro-phenyl}-4,6-diphenyl-benzoxazole: 3.7 g, carbazole: 3.4 g, and cesium carbonate: 12.9 g were charged in a reaction vessel, and the temperature was adjusted to 120 under DMF solvent. The mixture was heated and stirred overnight at ℃. After standing to cool, H 2 O was added and the precipitated solid was collected to obtain a crude product. The crude product was purified by crystallization from a mixed solvent of monochlorobenzene/acetone to give 2-{(3,4-di([9H]-carbazol-9-yl)-phenyl}-4,6-diphenyl-benzoxazole ( 3.1 g of white powder of compound 1-114) was obtained (yield 60%).

Figure 2022115832000016
Figure 2022115832000016

得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.

H-NMR(CDCl)で以下の31個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.79(1H)、8.67(1H)、8.14(2H)、8.04(1H)、7.89-7.79(6H)、7.75(2H)、7.56(4H)、7.45(2H)、7.24(4H)、7.15-7.06(8H)。 1 H-NMR (CDCl 3 ) detected the following 31 hydrogen signals. δ (ppm) = 8.79 (1H), 8.67 (1H), 8.14 (2H), 8.04 (1H), 7.89-7.79 (6H), 7.75 (2H) , 7.56 (4H), 7.45 (2H), 7.24 (4H), 7.15-7.06 (8H).

実施例1~13の化合物を高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100SA)によってガラス転移温度を測定した。また高ガラス転移温度の化合物である下記構造のEBL-1(特許文献4を参照)、EBL-2(特許文献5を参照)も同様手法で測定を行い、測定したガラス転移温度の結果を表1にまとめて示す。 The glass transition temperatures of the compounds of Examples 1 to 13 were measured with a high-sensitivity differential scanning calorimeter (DSC3100SA, manufactured by Bruker AXS). EBL-1 (see Patent Document 4) and EBL-2 (see Patent Document 5) having the following structures, which are high glass transition temperature compounds, were also measured in the same manner, and the results of the measured glass transition temperatures are shown. 1 collectively.

Figure 2022115832000017
Figure 2022115832000017

Figure 2022115832000018
Figure 2022115832000018

Figure 2022115832000019
Figure 2022115832000019

実施形態の化合物は120℃以上と高いガラス転移温度が得られており、薄膜状態が安定であることを示している。また実施例1~13の化合物のガラス転移温度はEBL-2と比較しても高く、EBL-2の代わりに用いることで、より熱安定性に優れた素子が作製可能である。 The compound of the embodiment has a glass transition temperature as high as 120° C. or higher, indicating that the thin film state is stable. Further, the glass transition temperatures of the compounds of Examples 1 to 13 are higher than that of EBL-2, and by using them in place of EBL-2, it is possible to produce devices with better thermal stability.

〈HOMO準位の測定〉
実施例1~13の化合物、及び前記比較化合物EBL-1、EBL-2を用いて、ITO基板の上に膜厚100nmの蒸着膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置(住友重機械工業株式会社、PYS-202)によってHOMO準位の測定結果を表2にまとめて示した。
<Measurement of HOMO level>
Using the compounds of Examples 1 to 13 and the comparative compounds EBL-1 and EBL-2, a deposited film with a thickness of 100 nm was prepared on an ITO substrate, and an ionization potential measuring device (Sumitomo Heavy Industries, Ltd. , PYS-202) are summarized in Table 2.

Figure 2022115832000020
Figure 2022115832000020

実施形態の化合物は、前記比較化合物EBL-1、EBL-2のHOMO準位に比べて、-5.90~6.32-eVと深いエネルギー準位を有しており、n型半導体との界面電荷の移動を抑制できる。実施例1~13の化合物をEBL-1、EBL-2の代わりに用いることで、より低い暗電流値の素子が作製可能である。 The compounds of the embodiments have a deep energy level of -5.90 to 6.32-eV compared to the HOMO levels of the comparative compounds EBL-1 and EBL-2, and are compatible with n-type semiconductors. It is possible to suppress the movement of interfacial charge. By using the compounds of Examples 1 to 13 in place of EBL-1 and EBL-2, devices with lower dark current values can be produced.

〈正孔移動度の測定〉
実施例1~13の化合物、前記比較化合物EBL-1、及びEBL-2を用いて、真空蒸着法によりITO付きガラス基板上に、測定対象の有機化合物を膜厚3~4μmで成膜した。続けてアルミニウムを膜厚100nm程度で成膜することで、正孔移動度測定用の素子を作成した。この素子について、水分や酸素の吸着による劣化が起こらないように、窒素雰囲気中で有機EL用水分ゲッターシートを貼り付けたガラスキャップで封止した。
<Measurement of hole mobility>
Using the compounds of Examples 1 to 13 and the comparative compounds EBL-1 and EBL-2, an organic compound to be measured was formed as a film with a thickness of 3 to 4 μm on a glass substrate with ITO by a vacuum deposition method. Subsequently, an aluminum film was formed to a thickness of about 100 nm to prepare an element for hole mobility measurement. This element was sealed with a glass cap to which a moisture getter sheet for organic EL was attached in a nitrogen atmosphere so as not to cause deterioration due to adsorption of moisture and oxygen.

前記素子を、過渡光電流測定装置を用いて、下記の条件で測定した。得られた測定値を表3に示す。
(測定条件)
装置:タイムオブフライト測定装置TOF―401(オプテル社製)
励起光源:窒素レーザ(337.1nm)
光パルス幅:1nsec以下
測定面積:0.04cm
試料温度:25℃
負荷抵抗:50Ω
電界強度:0.25MV/cm
The device was measured using a transient photocurrent measuring device under the following conditions. Table 3 shows the measured values obtained.
(Measurement condition)
Device: Time-of-flight measurement device TOF-401 (manufactured by Optel)
Excitation light source: Nitrogen laser (337.1 nm)
Optical pulse width: 1 nsec or less Measurement area: 0.04 cm 2
Sample temperature: 25°C
Load resistance: 50Ω
Electric field strength: 0.25MV/cm

Figure 2022115832000021
Figure 2022115832000021

実施形態の化合物の正孔移動度は1.5E-06~4.0E-04cm/Vsと正孔移動度が観測され、正孔輸送能がある事が分かった。実施形態の化合物を含む有機薄膜を光電変換素子に用いることで、光電変換層で発生した正孔を効果的に取り出すことができ、応答性及び変換効率の改善が可能である。 A hole mobility of 1.5E-06 to 4.0E-04 cm 2 /Vs was observed for the compound of the embodiment, and it was found that the compound has a hole transport ability. By using an organic thin film containing the compound of the embodiment in a photoelectric conversion element, holes generated in the photoelectric conversion layer can be effectively extracted, and responsiveness and conversion efficiency can be improved.

〈光電変換素子の明暗電流評価〉
光電変換素子は、図1に示すように、ガラス基板1上に透明陽極2としてITO電極をあらかじめ形成したものの上に、電子ブロッキング層3、光電変換層4、陰極5の順に蒸着して作製した。
<Evaluation of light and dark current of photoelectric conversion element>
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element was fabricated by vapor-depositing an electron blocking layer 3, a photoelectric conversion layer 4, and a cathode 5 in this order on a glass substrate 1 on which an ITO electrode was previously formed as a transparent anode 2. .

具体的には、透明陽極2であるITOを成膜したガラス基板1をイソプロピルアルコール中にて超音波洗浄を20分間行った後、200℃に加熱したホットプレート上にて10分間乾燥を行った。その後、UVオゾン処理を15分間行った後、このITO付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け、0.0001Pa以下まで減圧した。続いて、透明陽極2を覆うように電子ブロッキング層3として、実施例1の化合物(1-1)を膜厚が15nmとなるように蒸着した。この電子ブロッキング層3の上に、光電変換層4として下記構造式のp型半導体(SubPC)と下記構造式のn型半導体(C60)とを、蒸着速度比がSubPC:C60=50:50となる蒸着速度で二元蒸着し、膜厚が200nmとなるように形成した。この光電変換層4の上に、陰極5として金を膜厚100nmとなるように形成した。作製した光電変換素子の測定結果を表4にまとめて示した。 Specifically, the glass substrate 1 on which ITO, which is the transparent anode 2, was subjected to ultrasonic cleaning in isopropyl alcohol for 20 minutes, and then dried on a hot plate heated to 200° C. for 10 minutes. . Then, after performing UV ozone treatment for 15 minutes, this ITO-coated glass substrate was mounted in a vacuum deposition machine, and the pressure was reduced to 0.0001 Pa or less. Subsequently, as the electron blocking layer 3, the compound (1-1) of Example 1 was vapor-deposited to a thickness of 15 nm so as to cover the transparent anode 2. On the electron blocking layer 3, a p-type semiconductor (SubPC) having the following structural formula and an n-type semiconductor (C60) having the following structural formula are deposited as the photoelectric conversion layer 4 at a vapor deposition rate ratio of SubPC:C60=50:50. Two-source vapor deposition was performed at different vapor deposition rates to form a film having a thickness of 200 nm. Gold was formed as a cathode 5 on the photoelectric conversion layer 4 so as to have a film thickness of 100 nm. Table 4 summarizes the measurement results of the produced photoelectric conversion elements.

Figure 2022115832000022
Figure 2022115832000022

Figure 2022115832000023
Figure 2022115832000023

実施例17において、電子ブロッキング層3の材料とした化合物(1-1)の代わりに、実施例2の化合物(1-14)を用いた以外は同様にして光電変換素子を作製し、電気特性を評価した。測定結果を表4にまとめて示した。 A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 17 except that the compound (1-14) of Example 2 was used instead of the compound (1-1) used as the material for the electron blocking layer 3, and the electrical characteristics were evaluated. Table 4 summarizes the measurement results.

実施例17において、電子ブロッキング層3の材料とした化合物(1-1)の代わりに、実施例3の化合物(1-18)を用いた以外は同様にして光電変換素子を作製し、電気特性を評価した。測定結果を表4にまとめて示した。 A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 17 except that the compound (1-18) of Example 3 was used instead of the compound (1-1) used as the material for the electron blocking layer 3, and the electrical characteristics evaluated. Table 4 summarizes the measurement results.

実施例17において、電子ブロッキング層3の材料とした化合物(1-1)の代わりに、実施例4の化合物(1-19)を用いた以外は同様にして光電変換素子を作製し、電気特性を評価した。測定結果を表4にまとめて示した。 A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 17, except that the compound (1-19) of Example 4 was used instead of the compound (1-1) used as the material for the electron blocking layer 3, and the electrical characteristics were evaluated. Table 4 summarizes the measurement results.

実施例17において、電子ブロッキング層3の材料とした化合物(1-1)の代わりに、実施例9の化合物(1-35)を用いた以外は同様にして光電変換素子を作製し、電気特性を評価した。測定結果を表4にまとめて示した。 A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 17 except that the compound (1-35) of Example 9 was used instead of the compound (1-1) used as the material for the electron blocking layer 3, and the electrical characteristics evaluated. Table 4 summarizes the measurement results.

実施例17において、電子ブロッキング層3の材料とした化合物(1-1)の代わりに、実施例10の化合物(1-84)を用いた以外は同様にして光電変換素子を作製し、電気特性を評価した。測定結果を表4にまとめて示した。 A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 17 except that the compound (1-84) of Example 10 was used instead of the compound (1-1) used as the material for the electron blocking layer 3, and the electrical characteristics evaluated. Table 4 summarizes the measurement results.

[比較例1]
比較として、実施例17において、電子ブロッキング層3の材料とした化合物(1-1)の代わりに、前記比較化合物EBL-1を用いた以外は同様にして光電変換素子を作製し、電気特性を評価した。測定結果を表4にまとめて示した。
[Comparative Example 1]
For comparison, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 17 except that the comparative compound EBL-1 was used instead of the compound (1-1) used as the material for the electron blocking layer 3, and the electrical characteristics were measured. evaluated. Table 4 summarizes the measurement results.

[比較例2]
比較として、実施例17において、電子ブロッキング層3の材料とした化合物(1-1)の代わりに、前記比較化合物EBL-2を用いた以外は同様にして光電変換素子を作製し、電気特性を評価した。測定結果を表4にまとめて示した。
[Comparative Example 2]
For comparison, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 17 except that the comparative compound EBL-2 was used instead of the compound (1-1) used as the material for the electron blocking layer 3, and the electrical characteristics were measured. evaluated. Table 4 summarizes the measurement results.

実施例17~22、比較例1及び比較例2で作製した光電変換素子の分光感度、及び明電流について、分光感度測定装置を用いて、下記測定条件により測定した。測定時の特定波長における照射強度は、Siフォトダイオード(S1337-1010BQ、浜松フォトニクス社製)を用いて校正した。暗電流について、光電変換素子への分光放射強度をゼロにして、同様のバイアス条件で電流値を測定した。
(測定条件)
装置:分光感度測定装置 SM-250A(分光計器社製)
光源:キセノン150W
分光放射照度:50μW/cm(@550nm)
有効照射面積:10×10mm
受光面積:0.04cm
面内不均一性:±5%以内
ソースメータ:ケースレー2635B(KEITHLEY社製)
印加バイアス:1~5V
The spectral sensitivity and bright current of the photoelectric conversion elements produced in Examples 17 to 22 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a spectral sensitivity measuring device under the following measurement conditions. The irradiation intensity at a specific wavelength during measurement was calibrated using a Si photodiode (S1337-1010BQ, manufactured by Hamamatsu Photonics). As for the dark current, the current value was measured under the same bias condition with the spectral radiation intensity to the photoelectric conversion element set to zero.
(Measurement condition)
Apparatus: Spectral sensitivity measurement apparatus SM-250A (manufactured by Spectrometer Co., Ltd.)
Light source: Xenon 150W
Spectral irradiance: 50 μW/cm 2 (@550 nm)
Effective irradiation area: 10 x 10mm
Light receiving area: 0.04 cm 2
In-plane non-uniformity: within ±5% Source meter: Keithley 2635B (manufactured by KEITHLEY)
Applied bias: 1 to 5 V

Figure 2022115832000024
Figure 2022115832000024

表4に示すように、実施例17~22の素子は、比較例の素子に比べて、1~5Vの範囲においても低い暗電流を実現しており、広範囲の駆動電圧に対応した光電変換素子が作製可能である。特に5V印加時における暗電流値は、比較例1及び比較例2の素子がそれぞれ1.4E-03A/cm、2.0E-05A/cmに対して、実施例17~22の素子は8.5E-08~9.5E-07A/cmと低い暗電流値を実現した。また実施例17~22の素子は、明電流も観測されており、光電変換素子が作製できていることが分かる。 As shown in Table 4, the devices of Examples 17 to 22 realized low dark current even in the range of 1 to 5 V compared to the devices of Comparative Examples, and photoelectric conversion devices compatible with a wide range of drive voltages. can be produced. In particular, the dark current values at the time of applying 5 V are 1.4E-03A/cm 2 and 2.0E-05A/cm 2 for the devices of Comparative Examples 1 and 2, respectively, while the devices of Examples 17 to 22 are A low dark current value of 8.5E-08 to 9.5E-07A/cm 2 was realized. In addition, bright current was also observed in the devices of Examples 17 to 22, and it can be seen that photoelectric conversion devices were produced.

以上の結果から、本実施形態の一般式(1)で表される化合物を電子ブロッキング層として用いた光電変換素子は、光電変換層に用いられるアクセプター性有機半導体からの電荷移動を抑制することができ、暗電流値を大幅に小さくすることが分かった。本実施形態の一般式(1)で表される化合物は、光電変換素子の電子ブロッキング層に必要なHOMO準位、高い耐熱性、十分な正孔移動度を有していることが示された。 From the above results, the photoelectric conversion element using the compound represented by the general formula (1) of the present embodiment as an electron blocking layer can suppress charge transfer from the acceptor organic semiconductor used in the photoelectric conversion layer. It was found that the dark current value can be greatly reduced. It was shown that the compound represented by the general formula (1) of the present embodiment has the HOMO level, high heat resistance, and sufficient hole mobility necessary for the electron blocking layer of a photoelectric conversion device. .

本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本願は、2021年1月28日付で出願された日本国特許出願(特願2021-12094)に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2021-12094) filed on January 28, 2021, the entirety of which is incorporated by reference. Also, all references cited herein are incorporated in their entirety.

本発明の、耐熱性が高く、電荷移動度の良好な有機薄膜は、各種の光電変換素子に適用できるため、良い暗電流特性と変換効率を有する光電変換素子、特に撮像素子、及びこれを用いる光センサを提供できる。 The organic thin film of the present invention, which has high heat resistance and good charge mobility, can be applied to various photoelectric conversion elements, and therefore has good dark current characteristics and conversion efficiency. An optical sensor can be provided.

1 ガラス基板
2 透明陽極
3 電子ブロッキング層
4 光電変換層
5 陰極
1 glass substrate 2 transparent anode 3 electron blocking layer 4 photoelectric conversion layer 5 cathode

Claims (10)

導電性薄膜、有機光電変換層、ブロッキング層及び透明導電性薄膜を含んでなる有機光電変換素子であって、前記ブロッキング層が、以下の特性を有するブロッキング材料を含有する、光電変換素子:
(1)ガラス転移温度(Tg)が110℃以上であり、
(2)最高被占分子軌道(HOMO)準位が-5.8~-7.0eVであり、
(3)電界強度0.25MV/cmにおける正孔移動度(μh)が、1.0x10-7<μh<1.0x10-2(cm/Vs)である。
An organic photoelectric conversion device comprising a conductive thin film, an organic photoelectric conversion layer, a blocking layer and a transparent conductive thin film, wherein the blocking layer contains a blocking material having the following properties:
(1) a glass transition temperature (Tg) of 110° C. or higher;
(2) the highest occupied molecular orbital (HOMO) level is -5.8 to -7.0 eV,
(3) The hole mobility (μh) at an electric field strength of 0.25 MV/cm is 1.0×10 −7 <μh<1.0×10 −2 (cm 2 /Vs).
前記ブロッキング層が電子ブロッキング層である、請求項1に記載の光電変換素子。 2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein said blocking layer is an electron blocking layer. 前記ブロッキング層の膜厚が前記有機光電変換層の膜厚よりも小さい、請求項2に記載の光電変換素子。 3. The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein the thickness of said blocking layer is smaller than the thickness of said organic photoelectric conversion layer. 前記ブロッキング材料が、五員複素環からなる縮合複素環基を2つ以上含む化合物である、請求項3に記載の光電変換素子。 4. The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein the blocking material is a compound containing two or more condensed heterocyclic groups consisting of a five-membered heterocyclic ring. 前記ブロッキング材料が下記一般式(1)で表される化合物である、請求項4に記載の光電変換素子。
Figure 2022115832000025

(式中、Ar及びArは、相互に同一でも異なってもよく、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、または置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基を示し、
は、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基、または置換若しくは無置換のトリアリールアミン類を示し、
aは、2~4の整数を示し、
bは、0~2の整数を示す。)
5. The photoelectric conversion device according to claim 4, wherein the blocking material is a compound represented by the following general formula (1).
Figure 2022115832000025

(In the formula, Ar 1 and Ar 2 may be the same or different, and may be substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups, or substituted or unsubstituted condensed poly represents a ring aromatic group,
L 1 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group, or a substituted or unsubstituted triarylamine ,
a represents an integer of 2 to 4,
b represents an integer of 0 to 2; )
前記一般式(1)において、Arは、下記一般式(2-a)~(2-t)からなる群より選択される構造である、請求項5に記載の光電変換素子。
Figure 2022115832000026

(式中、
Xは、S、O、Se、C-R、Si-R、またはN―Arを表し、
Yは、S、O、Se、Si-R、またはN―Arを表し、
Zは、N、またはC-Rを表し、
~Rは、同一でも異なっていてもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状若しくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状若しくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、または置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、
~Rは、隣り合う基同士が、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して結合して環を形成していてもよく、
Arは、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、または置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基を示し、
破線部は結合部位を示す。)
6. The photoelectric conversion device according to claim 5, wherein in the general formula (1), Ar 1 has a structure selected from the group consisting of the following general formulas (2-a) to (2-t).
Figure 2022115832000026

(In the formula,
X represents S, O, Se, C—R 1 R 2 , Si—R 1 R 2 , or N—Ar 3 ;
Y represents S, O, Se, Si—R 1 R 2 or N—Ar 3 ;
Z represents N or C—R 3 ;
R 1 to R 3 may be the same or different, and may be a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, or an optionally substituted straight chain having 1 to 8 carbon atoms. or a branched alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted linear or branched 2 to 6 carbon atom alkenyl group, optionally substituted C1-8 linear or branched alkyloxy group, optionally substituted C2-10 cycloalkyloxy group , a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group,
Adjacent groups of R 1 to R 3 may be bonded to each other via a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring,
Ar 3 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group;
Dashed lines indicate binding sites. )
前記一般式(1)において、Lは、置換基を有していてもよい2~5価基の、ベンゼン、ビフェニル、ο-ターフェニル、m-ターフェニル、p-ターフェニル、1,3,5-トリフェニルベンゼン、ナフチル、フェナントレン、トリフェニレン、フラン、チオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、9,9-スピロビ[9H-フルオレン]、9,9-ジメチルフルオレン、9,9-ジフェニルフルオレン、トリフェニルアミン、9-フェニルカルバゾール、ピリジン、ピリミジン、1,3,5-トリアジン、2,6-ジフェニルピリジン、または2、4、6―トリフェニルピリミジンで表される、請求項6に記載の光電変換素子。 In the general formula (1), L 1 is a divalent to pentavalent group which may have a substituent, benzene, biphenyl, o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl, 1,3 ,5-triphenylbenzene, naphthyl, phenanthrene, triphenylene, furan, thiophene, dibenzofuran, dibenzothiophene, 9,9-spirobi[9H-fluorene], 9,9-dimethylfluorene, 9,9-diphenylfluorene, triphenylamine , 9-phenylcarbazole, pyridine, pyrimidine, 1,3,5-triazine, 2,6-diphenylpyridine, or 2,4,6-triphenylpyrimidine. 前記一般式(1)において、Arは、下記一般式(3-a)~(3-v)からなる群より選択される構造である、請求項7に記載の光電変換素子。
Figure 2022115832000027

(式中、
は、前記一般式(2-a)~(2-t)中のR~Rの定義と同一であり、
破線部は結合部位を示し、
dは、0~4の整数を示し、
eは、0~3の整数を示し、
fは、0~2の整数を示す。)
8. The photoelectric conversion device according to claim 7, wherein Ar 2 in the general formula (1) is a structure selected from the group consisting of the following general formulas (3-a) to (3-v).
Figure 2022115832000027

(In the formula,
R 4 has the same definition as R 1 to R 3 in the general formulas (2-a) to (2-t);
The dashed line indicates the binding site,
d represents an integer of 0 to 4,
e represents an integer of 0 to 3,
f represents an integer of 0-2. )
前記有機光電変換層が、n型半導体としてフラーレンまたはフラーレン誘導体を含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 8, wherein the organic photoelectric conversion layer contains fullerene or a fullerene derivative as the n-type semiconductor. 請求項1~9のいずれか一項に記載の光電変換素子を備えた撮像素子。
An imaging device comprising the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 9.
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