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公開番号2024165245
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023081271
出願日2023-05-17
発明の名称キノイド化合物、その製造法及び光電変換素子
出願人東ソー株式会社,公益財団法人相模中央化学研究所
代理人
主分類H10K 30/60 20230101AFI20241121BHJP()
要約【課題】赤色用光電変換材料として適した吸収特性を示すキノイド化合物の提供、及び当該キノイド化合物の合成方法の提供。
【解決手段】式(1)で示されるキノイド化合物及びその製造方法。
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(R¹は、H、ハロゲン、アルキル基又はシアノ基;R²は、H、アルキル基又は芳香族炭化水素基であり、2つのR²は一体となって環を形成してもよい;R³は、H又はアルキル基で、隣接するR²と一体となって環を形成してもよい;R⁴は、H又はアルキル基;R⁵～R⁹は、H、ハロゲン又はハロアルキル基を表し、R⁵～R⁹のうち少なくとも1つはハロアルキル基)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記式（１）で示されるキノイド化合物。
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2024165245000012.jpg
48
50
式（１）中、
Ｒ
１
は、同一又は相異なって、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１～４のアルキル基又はシアノ基を表す。
Ｒ
２
は、同一又は相異なって、水素原子、炭素数１～６のアルキル基又は炭素数６～１８の芳香族炭化水素基を表し、２つのＲ
２
は一体となって環を形成してもよく、２つのＲ
２
は酸素原子又は硫黄原子を介して結合し一体となって環を形成してもよい。
Ｒ
３
は、同一又は相異なって、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を表し、Ｒ
３
は隣接するＲ
２
と一体となって５又は６員環を形成してもよい。
Ｒ
４
は、同一又は相異なって、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を表す。
Ｒ
５
～Ｒ
９
は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数１～４のハロアルキル基を表し、Ｒ
５
～Ｒ
９
のうち少なくとも１つは炭素数１～４のハロアルキル基である。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
式（１）中、Ｒ
１
が、水素原子又はフッ素原子であり、
Ｒ
２
が、炭素数１～４のアルキル基である、請求項１に記載のキノイド化合物。
【請求項３】
式（１）中、Ｒ
３
及びＲ
４
が、水素原子である、請求項１に記載のキノイド化合物。
【請求項４】
式（１）中、Ｒ
５
～Ｒ
９
のうち少なくとも１つはトリフルオロメチル基である、請求項１に記載のキノイド化合物。
【請求項５】
式（１）中、Ｒ
７
が、水素原子又はトリフルオロメチル基である、請求項１に記載のキノイド化合物。
【請求項６】
式（１）中、Ｒ
５
、Ｒ
７
及びＲ
９
が、水素原子であり、Ｒ
６
及びＲ
８
のうち、少なくとも１つはトリフルオロメチル基である、請求項１に記載のキノイド化合物。
【請求項７】
下記式（２）
JPEG
2024165245000013.jpg
31
32
（式（２）中、Ｒ
１
は、同一又は相異なって、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数１～４のアルキル基を表す。Xはハロゲン原子を表す。）で示されるハロゲン化芳香族化合物（２）と、下記式（３）
JPEG
2024165245000014.jpg
27
50
（式（３）中、Ｒ
２
は、同一又は相異なって、水素原子、炭素数１～６のアルキル基又は炭素数６～１８の芳香族炭化水素基を表し、２つのＲ
２
は一体となって環を形成してもよく、２つのＲ
２
は酸素原子又は硫黄原子を介して結合し一体となって環を形成してもよい。Ｒ
３
は、同一又は相異なって、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を表し、Ｒ
３
は隣接するＲ
２
と一体となって環を形成してもよい。Ｒ
４
は、同一又は相異なって、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を表す。Ｒ
５
～Ｒ
９
は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数１～４のハロアルキル基を表し、Ｒ
５
～Ｒ
９
のうち少なくとも１つは炭素数１～４のハロアルキル基である。）で示されるベンゾフェノン化合物と、を有機金属試薬存在下で反応させることを特徴とする、下記式（１）
JPEG
2024165245000015.jpg
48
50
（式中、Ｒ
１
～Ｒ
９
は、前記と同じ意味を表す。）で示されるキノイド化合物の製造方法。
【請求項８】
請求項１～６のいずれか１項に記載のキノイド化合物を含んでなる光電変換素子。
【請求項９】
請求項１～６のいずれか１項に記載のキノイド化合物を光電変換層に含んでなる光電変換素子。
【請求項１０】
光電変換層にさらにフラーレン誘導体を含む、請求項９に記載の光電変換素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、キノイド化合物、その製造方法及び光電変換素子に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
光電変換素子は、光センサーなどの撮像素子や太陽電池などの光発電装置に使用されている。有機光電変換材料を用いる光電変換素子が特許文献１などに開示されている。
【０００３】
光電変換素子としては、シリコン半導体を用いた素子が広く用いられており、特に撮像素子としてはシリコンフォトダイオードが主に使用されている。このようなシリコンフォトダイオードは可視光領域全域に感度を有しているため、この上部にＲＧＢがモザイク状に配置されたカラーフィルターを用いて各画素をＲＧＢそれぞれの受光部として振り分けることでカラー撮像を行っている。本方式ではカラーフィルターでの入射光の損失により光の利用効率が低いため、撮像素子の高感度化の障壁となることが懸念される。そこで、ＲＧＢ各色の有機光電変換層を積層した撮像素子（以下積層型有機撮像素子）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。本方式はカラーフィルターによる光の損失がないため、カラーフィルターを用いた場合と比べて光の利用効率が数倍となるため、カメラなどのデバイスの高画素化に伴う画素の微細化に優位性を持つ高感度のデバイスへの利用が期待されている。
【０００４】
積層型有機撮像素子の光電変換層としては、高い光吸収能及びＲＧＢ各層の色に適した波長選択性を有することが求められる。特に、表色系の等色関数と同様の吸収特性を示すことが望ましく、例えば赤色の等色関数の極大点の波長は６００ｎｍであることから、赤色用光電変換材料としては６００ｎｍ近傍において極大吸収を示すことが好ましい。特許文献２及び非特許文献２には、Ｒ層（赤色用光電変換層）としてホウ素サブナフタロシアニンクロリド（以下、ＳｕｂＮｃ）を光電変換材料として用いた赤色用光電変換素子について記載されており、単層膜で波長約６８０ｎｍの極大吸収を示し、光電変換素子の外部量子効率についても光電変換層の膜厚５０ｎｍの素子において波長約６８０ｎｍにて極大値を示すことが報告されているが、赤色用光電変換材料としては、より６００ｎｍ近傍に極大吸収を示す材料が求められる。
【０００５】
特許文献３には、キノイド誘導体を含む電気活性化合物が記載されているが、フェニル基上にハロアルキル基を有さない点で本発明のキノイド化合物とは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許４１４８３７４号公報
特開２０１７－７３４２６号公報
特開平４３３４３４３号公報
【非特許文献】
【０００７】
ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，２０１１年、５０巻、０２４１０３頁
電子情報通信学会論文誌ＣＶｏｌ．Ｊ１０１－ＣＮｏ．９ｐｐ．３５２－３６１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、既存材よりも赤色用光電変換材料として適した吸収特性を示す、すなわち６００ｎｍ近傍において極大吸収を示すキノイド化合物を提供すること、及び当該キノイド化合物を簡便に合成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、新規なキノイド化合物が６００ｎｍ近傍に極大吸収を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち本発明は、
［１］
下記式（１）で示されるキノイド化合物。
（【００１１】以降は省略されています）

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