(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置される光電変換部と、を有する有機光電変換素子であって、
前記光電変換部が、第一の有機化合物層を有し、
前記第一の有機化合物層が、少なくともフラーレン骨格を有する第一の化合物と、ビニル基を有するフルオランテン骨格を有する第二の化合物と、を有し、
前記ビニル基が、下記一般式（２１）、（２２）、（２４）、（２５）のいずれかに示される置換基であり、
前記第二の化合物が、下記一般式（１）乃至（１３）、（１６）のいずれかに示される化合物であることを特徴とする、有機光電変換素子。
【化１】
0006700825.tif 000032
（式（２１）において、＊は、結合手を表す。Ｒ301乃至Ｒ304は、すべて水素原子、またはいずれか２つがハロゲン原子、前記ハロゲン原子ではない前記Ｒ301乃至Ｒ304は水素原子、または、いずれか一つがシアノ基、前記シアノ基ではない前記Ｒ301乃至Ｒ304は水素原子を表す。
式（２２）において、＊は、結合手を表す。Ｒ305乃至Ｒ310は、すべて水素原子を表す。
式（２４）において、＊は、結合手を表す。Ｒ317及びＲ318は、すべてアリール基を表す。
式（２５）において、＊は、結合手を表す。Ｒ319乃至Ｒ321は、少なくともいずれか２つがシアノ基、前記シアノ基ではない前記Ｒ319乃至Ｒ321は水素原子を表す。）
【化２】
0006700825.tif 000033
【化３】
0006700825.tif 000034
【化４】
0006700825.tif 000035
（式（１）において、Ｒ8は、前記ビニル基を表す。Ｒ3は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ7、Ｒ10は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ1乃至Ｒ2、Ｒ4乃至Ｒ6、Ｒ9は、それぞれ水素原子を表す。
式（２）において、Ｒ19は、前記ビニル基を表す。Ｒ13、Ｒ17、Ｒ22は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ11乃至Ｒ12、Ｒ14乃至Ｒ16、Ｒ18、Ｒ20乃至Ｒ21は、それぞれ水素原子を表す。
式（３）において、Ｒ25は、前記ビニル基を表す。Ｒ29、Ｒ31は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ23乃至Ｒ24、Ｒ26乃至Ｒ28、Ｒ30、Ｒ32乃至Ｒ35は、それぞれ水素原子を表す。
式（４）において、Ｒ47は、前記ビニル基を表す。Ｒ38、Ｒ43、Ｒ52は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ36乃至Ｒ37、Ｒ39乃至Ｒ42、Ｒ44乃至Ｒ46、Ｒ48乃至Ｒ51、Ｒ53は、それぞれ水素原子を表す。
式（５）において、Ｒ56、Ｒ64のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ56が前記ビニル基である場合、Ｒ64は水素原子を表し、Ｒ64が前記ビニル基である場合、Ｒ56は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ60、Ｒ69は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ54乃至Ｒ55、Ｒ57乃至Ｒ59、Ｒ61乃至Ｒ63、Ｒ65乃至Ｒ68は、それぞれ水素原子を表す。
式（６）において、Ｒ72、Ｒ80のうちいずれか一つは、前記ビニルを表す。Ｒ72が前記ビニル基である場合、Ｒ80は水素原子を表し、Ｒ80が前記ビニル基である場合、Ｒ72は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ73、Ｒ76、Ｒ77、Ｒ79、Ｒ82、Ｒ83は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ70乃至Ｒ71、Ｒ74乃至Ｒ75、Ｒ78、Ｒ81は、それぞれ水素原子を表す。
式（７）において、Ｒ87、Ｒ93、Ｒ94のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ87が前記ビニル基である場合、Ｒ93、Ｒ94は、それぞれ水素原子を表す。Ｒ93が前記ビニル基である場合、Ｒ87は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表し、Ｒ94は、水素原子を表す。Ｒ94が前記ビニル基である場合、Ｒ87は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表し、Ｒ93は、水素原子を表す。Ｒ84乃至Ｒ86、Ｒ88乃至Ｒ92、Ｒ95は、それぞれ水素原子を表す。
式（８）において、Ｒ100、Ｒ104のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ100が前記ビニル基である場合、Ｒ104は水素原子を表し、Ｒ104が前記ビニル基である場合、Ｒ100は水素原子を表す。Ｒ97、Ｒ98、Ｒ106は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ96、Ｒ99、Ｒ101乃至Ｒ103、Ｒ105、Ｒ107は、それぞれ水素原子を表す。
式（９）において、Ｒ109、Ｒ116のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ109が前記ビニル基である場合、Ｒ116は水素原子を表し、Ｒ116が前記ビニル基である場合、Ｒ109は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ114、Ｒ119は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ117は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ108、Ｒ110乃至Ｒ113、Ｒ115、Ｒ118、Ｒ120乃至Ｒ121は、それぞれ水素原子を表す。
式（１０）において、Ｒ123は、前記ビニル基を表す。Ｒ126、Ｒ129、Ｒ134、Ｒ137は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ131は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ122、Ｒ124乃至Ｒ125、Ｒ127乃至Ｒ128、Ｒ130、Ｒ132乃至Ｒ133、Ｒ135乃至Ｒ136は、それぞれ水素原子を表す。
式（１１）において、Ｒ139、Ｒ147のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ139が前記ビニル基である場合、Ｒ147は水素原子を表し、Ｒ147が前記ビニル基である場合、Ｒ139は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ144、Ｒ151は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ138、Ｒ140乃至Ｒ143、Ｒ145乃至Ｒ146、Ｒ148乃至Ｒ150、Ｒ152乃至Ｒ153は、それぞれ水素原子を表す。
式（１２）において、Ｒ156は、前記ビニル基を表す。Ｒ160、Ｒ167は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ163、Ｒ164は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ154乃至Ｒ155、Ｒ157乃至Ｒ159、Ｒ161乃至Ｒ162、Ｒ165乃至Ｒ166は、それぞれ水素原子を表す。
式（１３）において、Ｒ171は、前記ビニル基を表す。Ｒ176、Ｒ185は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ168乃至Ｒ170、Ｒ172乃至Ｒ175、Ｒ177乃至Ｒ184は、それぞれ水素原子を表す。
式（１６）において、Ｒ236は、前記ビニル基を表す。Ｒ232、Ｒ239は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ222乃至Ｒ231、Ｒ233乃至Ｒ235、Ｒ237乃至Ｒ238、Ｒ240乃至Ｒ241は、それぞれ水素原子を表す。）
【請求項２】
さらに第二の有機化合物層を有し、前記第二の有機化合物層は、前記カソードと前記第一の有機化合物層との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の有機光電変換素子。
【請求項３】
前記第一の化合物が、フラーレンＣ６０であることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機光電変換素子。
【請求項４】
前記光電変換部が、第三の有機化合物層をさらに有し、
前記第三の有機化合物層が、前記第一の有機化合物層と前記アノードとの間に配置され、
前記第三の有機化合物層が、前記第一の有機化合物層と接していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機光電変換素子を複数有し、複数の前記有機光電変換素子が面内方向に二次元に配置されていることを特徴とする、光エリアセンサ。
【請求項６】
受光する光の波長が異なる複数種類の有機光電変換素子を有し、
前記複数種類の有機光電変換素子のうち少なくとも一種類の有機光電変換素子が、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機光電変換素子であり、
前記複数種類の有機光電変換素子が、積層されていることを特徴とする、有機光電変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の有機光電変換装置を複数有し、
複数の前記有機光電変換装置が、面内方向に二次元に配置されることを特徴とする、光エリアセンサ。
【請求項８】
複数の有機光電変換素子と、各前記有機光電変換素子のそれぞれに接続されるトランジスタと、を有し、
前記有機光電変換素子が、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機光電変換素子であり、
前記有機光電変換素子が受光画素であることを特徴とする、撮像素子。
【請求項９】
前記撮像素子が、前記受光画素に対応した光学フィルタを有することを特徴とする、請求項８に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記光学フィルタが、赤外線以上の波長を透過するローパスフィルタ又は紫外線以下の波長を透過するロングパスフィルタのいずれかであることを特徴とする、請求項９に記載の撮像素子。
【請求項１１】
複数の前記受光画素のそれぞれに対応するように光学部材が配置されることを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１２】
撮像光学系と、前記撮像光学系を通過した光を受光する撮像素子とを有し、前記撮像素子が、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の撮像素子であることを特徴とする、撮像装置。
【請求項１３】
撮像光学系と接合可能な接合部と、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の撮像素子と、を有することを特徴とする、撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像装置が、デジタルカメラ又はデジタルスチルカメラであることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
外部からの信号を受信する受信部をさらに有し、
前記信号が、前記撮像装置の撮像範囲、撮像の開始及び撮像の終了のいずれかを制御する信号であることを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
取得した画像を外部に送信する送信部をさらに有することを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機光電変換素子、並びにこれを用いた光エリアセンサ、撮像素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の一つとして、半導体中に光電変換部位を有する画素を二次元的に配列して、各画素の光電変換により発生した電気信号をＣＣＤ回路やＣＭＯＳ回路により、電荷転送や読み出しを行う平面型受光素子が広く用いられている。一方、光電変換部の構成材料として有機化合物が用いられているフォトダイオードも知られている。特許文献１には、感度がよい有機光電変換素子を得るために、素子を構成する光電変換層にフラーレン及び光吸収材料を含ませることが開示されている。また特許文献２には、ジベンゾフルオランテン化合物とフラーレンとを用いた太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３６００８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／０９３０６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１にて開示されている有機光電変換素子において、光電変換層の構成材料はお互いの分子に共通する部分構造がないため、電荷分離過程における電荷分離の効率が低く改善の余地があった。また特許文献２にて開示されている太陽電池についても光電変換効率の観点で改善の余地があった。本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、光電変換効率が向上された有機光電変換素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の有機光電変換素子は、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置される光電変換部と、を有する有機光電変換素子であって、
前記光電変換部が、第一の有機化合物層を有し、
前記第一の有機化合物層が、少なくともフラーレン骨格を有する第一の化合物と、ビニル基を有するフルオランテン骨格を有する第二の化合物と、を有し、
前記ビニル基が、下記一般式（２１）、（２２）、（２４）、（２５）のいずれかに示される置換基であり、
前記第二の化合物が、下記一般式（１）乃至（１３）、（１６）のいずれかに示される化合物であることを特徴とする。
【化１−１】
0006700825.tif 000002
（式（２１）において、＊は、結合手を表す。Ｒ301乃至Ｒ304は、すべて水素原子、またはいずれか２つがハロゲン原子、前記ハロゲン原子ではない前記Ｒ301乃至Ｒ304は水素原子、または、いずれか一つがシアノ基、前記シアノ基ではない前記Ｒ301乃至Ｒ304は水素原子を表す。
式（２２）において、＊は、結合手を表す。Ｒ305乃至Ｒ310は、すべて水素原子を表す。
式（２４）において、＊は、結合手を表す。Ｒ317及びＲ318は、すべてアリール基を表す。
式（２５）において、＊は、結合手を表す。Ｒ319乃至Ｒ321は、少なくともいずれか２つがシアノ基、前記シアノ基ではない前記Ｒ319乃至Ｒ321は水素原子を表す。）
【化１−２】
0006700825.tif 000003
【化１−３】
0006700825.tif 000004
【化１−４】
0006700825.tif 000005
（式（１）において、Ｒ8は、前記ビニル基を表す。Ｒ3は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ7、Ｒ10は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ1乃至Ｒ2、Ｒ4乃至Ｒ6、Ｒ9は、それぞれ水素原子を表す。
式（２）において、Ｒ19は、前記ビニル基を表す。Ｒ13、Ｒ17、Ｒ22は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ11乃至Ｒ12、Ｒ14乃至Ｒ16、Ｒ18、Ｒ20乃至Ｒ21は、それぞれ水素原子を表す。
式（３）において、Ｒ25は、前記ビニル基を表す。Ｒ29、Ｒ31は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ23乃至Ｒ24、Ｒ26乃至Ｒ28、Ｒ30、Ｒ32乃至Ｒ35は、それぞれ水素原子を表す。
式（４）において、Ｒ47は、前記ビニル基を表す。Ｒ38、Ｒ43、Ｒ52は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ36乃至Ｒ37、Ｒ39乃至Ｒ42、Ｒ44乃至Ｒ46、Ｒ48乃至Ｒ51、Ｒ53は、それぞれ水素原子を表す。
式（５）において、Ｒ56、Ｒ64のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ56が前記ビニル基である場合、Ｒ64は水素原子を表し、Ｒ64が前記ビニル基である場合、Ｒ56は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ60、Ｒ69は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ54乃至Ｒ55、Ｒ57乃至Ｒ59、Ｒ61乃至Ｒ63、Ｒ65乃至Ｒ68は、それぞれ水素原子を表す。
式（６）において、Ｒ72、Ｒ80のうちいずれか一つは、前記ビニルを表す。Ｒ72が前記ビニル基である場合、Ｒ80は水素原子を表し、Ｒ80が前記ビニル基である場合、Ｒ72は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ73、Ｒ76、Ｒ77、Ｒ79、Ｒ82、Ｒ83は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ70乃至Ｒ71、Ｒ74乃至Ｒ75、Ｒ78、Ｒ81は、それぞれ水素原子を表す。
式（７）において、Ｒ87、Ｒ93、Ｒ94のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ87が前記ビニル基である場合、Ｒ93、Ｒ94は、それぞれ水素原子を表す。Ｒ93が前記ビニル基である場合、Ｒ87は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表し、Ｒ94は、水素原子を表す。Ｒ94が前記ビニル基である場合、Ｒ87は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表し、Ｒ93は、水素原子を表す。Ｒ84乃至Ｒ86、Ｒ88乃至Ｒ92、Ｒ95は、それぞれ水素原子を表す。
式（８）において、Ｒ100、Ｒ104のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ100が前記ビニル基である場合、Ｒ104は水素原子を表し、Ｒ104が前記ビニル基である場合、Ｒ100は水素原子を表す。Ｒ97、Ｒ98、Ｒ106は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ96、Ｒ99、Ｒ101乃至Ｒ103、Ｒ105、Ｒ107は、それぞれ水素原子を表す。
式（９）において、Ｒ109、Ｒ116のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ109が前記ビニル基である場合、Ｒ116は水素原子を表し、Ｒ116が前記ビニル基である場合、Ｒ109は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ114、Ｒ119は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ117は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ108、Ｒ110乃至Ｒ113、Ｒ115、Ｒ118、Ｒ120乃至Ｒ121は、それぞれ水素原子を表す。
式（１０）において、Ｒ123は、前記ビニル基を表す。Ｒ126、Ｒ129、Ｒ134、Ｒ137は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ131は、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ122、Ｒ124乃至Ｒ125、Ｒ127乃至Ｒ128、Ｒ130、Ｒ132乃至Ｒ133、Ｒ135乃至Ｒ136は、それぞれ水素原子を表す。
式（１１）において、Ｒ139、Ｒ147のうちいずれか一つは、前記ビニル基を表す。Ｒ139が前記ビニル基である場合、Ｒ147は水素原子を表し、Ｒ147が前記ビニル基である場合、Ｒ139は、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ144、Ｒ151は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ138、Ｒ140乃至Ｒ143、Ｒ145乃至Ｒ146、Ｒ148乃至Ｒ150、Ｒ152乃至Ｒ153は、それぞれ水素原子を表す。
式（１２）において、Ｒ156は、前記ビニル基を表す。Ｒ160、Ｒ167は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ163、Ｒ164は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ154乃至Ｒ155、Ｒ157乃至Ｒ159、Ｒ161乃至Ｒ162、Ｒ165乃至Ｒ166は、それぞれ水素原子を表す。
式（１３）において、Ｒ171は、前記ビニル基を表す。Ｒ176、Ｒ185は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ168乃至Ｒ170、Ｒ172乃至Ｒ175、Ｒ177乃至Ｒ184は、それぞれ水素原子を表す。
式（１６）において、Ｒ236は、前記ビニル基を表す。Ｒ232、Ｒ239は、それぞれフッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。Ｒ222乃至Ｒ231、Ｒ233乃至Ｒ235、Ｒ237乃至Ｒ238、Ｒ240乃至Ｒ241は、それぞれ水素原子を表す。）
【発明の効果】
【０００６】
本発明の有機光電変換素子は、少なくとも光電変換部に含まれる二種類の化合物（第一の化合物、第二の化合物）が、いずれも共通の縮環構造であるフルオランテン構造を有している。このため、本発明によれば、光電変換効率が向上された有機光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の光電変換素子における実施形態の例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の有機光電変換素子は、電子捕集電極と、正孔捕集電極と、前記電子捕集電極と前記正孔捕集電極との間に配置される光電変換部と、を有している。本発明において、光電変換部は、第一の有機化合物層を有し、正孔捕集電極と光電変換部との間には第二の有機化合物層が配置されている。また本発明において、第一の有機化合物層は、少なくともフラーレン骨格を有する第一の化合物と、フルオランテン骨格を有する第二の化合物と、を有している。
【０００９】
１．本発明に係る有機光電変換素子の性質
有機光電変換素子では、光励起から電荷分離までの過程が重要となる。電荷分離を行うためには、波長が可視領域等である光を吸収して励起する分子、及びその励起された分子から励起エネルギーを受け取り電荷（正孔、電子）を発生させる分子（例えば、フラーレンの様な再配列エネルギーの小さい分子）が必要となる。また電荷分離を効率よく行うには、上述した二種類の分子の分子間相互作用が重要である。このとき上述した二種類の分子において、共通する部分構造を有していると、この部分構造を介して分子間相互作用を誘起しやすくなる。ところで、芳香族性の官能基（アリール基、複素環基）同士はお互いに相互作用する性質を有するが、これは、分子内の芳香環と芳香環との間に分散力、即ち、ロンドン分散力が働くからである。このロンドン分散力により、上記芳香環同士がコインを積み重ねたような配置をとるときに安定化する傾向にある。またこの芳香環同士の配置形式から、スタッキング（積み重ね）相互作用とも呼ばれる。この分子間相互作用の効果は、積み重ねに関与する芳香環のπ電子が増えるほど強くなる傾向にあり、また上記二種類の分子の構造の類似性が高いほど強くなる。
【００１０】
本発明者はこの点に着目した。電荷分離に良く用いられる骨格であるフラーレン骨格の構造は、下記一般式（Ａ）に示されるように、５員環と６員環とが交互に縮環した球状の構造である。フラーレンに含まれる芳香環のうち最少単位はベンゼンであるが、より大きい分子間相互作用を奏するために、ベンゼンよりもπ電子がより多い芳香環であって５員環を含む下記一般式（Ｂ）のフルオランテン骨格が基本単位として適切であると本発明者らは考えた。
【００１１】
【化１】
0006700825.tif 000006
【００１２】
三個の六員環と一個の五員環とが縮合することで形成されるフルオランテン骨格が基本単位として適切である理由として、このフルオランテン骨格のＬＵＭＯが深く（電子親和力が大きく）、電子受容性が高いことにある。フラーレン骨格を有する化合物のＬＵＭＯが深いのもフラーレン骨格中にフルオランテン骨格を有しているからである。そこで、このフラーレンに含まれる芳香環の基本単位の一つであるフルオランテン骨格を、光励起エネルギーを発する分子にも、電荷分離を奏する（正孔及び電子を発生させる）分子にも持たせるようにした。これにより、これら分子の分子間相互作用が大きくなり、より効率的に電荷分離することができることを本発明者らは見出した。
【００１３】
ところで、本発明の有機光電変換素子に含まれる二種類の分子（光励起エネルギーを発する分子、電荷分離を奏する分子）は、分子間相互作用を奏するため、素子中に含ませた場合、素子に備える電極に電圧を印加すると光を照射しなくても電流が流れてしまう。これは暗電流となり、素子の特性上、大きな問題となる。この問題に対しては、電子ブロッキング層を電極と光電変換部との間に設けることで解決できる。暗電流は、電極と光電変換部とのエネルギー準位が近接することで生じるため、このエネルギー準位の近接関係を解消させるために電子ブロッキング層を電極と光電変換部との間に設ける。このため、本発明の有機光電変換素子は、光電変換部だけでなく電子ブロッキング層を電極と光電変換部との間に設けるのが望ましい。
【００１４】
２．有機光電変換素子の実施形態
以下、図面を参照しながら、本発明の有機光電変換素子の実施形態について説明する。
【００１５】
（１）有機光電変換素子の全体構成
図１は、本発明の有機光電変換素子における実施形態の例を示す断面模式図である。図１の有機光電変換素子１は、電子捕集電極（アノード）１３と、正孔捕集電極（カソード）１４と、電子捕集電極１３と正孔捕集電極１４との間に配置されている第一の有機化合物層１０と、を有する。
【００１６】
図１の有機光電変換素子１を構成する正孔捕集電極１４は、第一の有機化合物層１０で発生した電荷の一つである正孔を捕集する電極である。本発明の有機光電変換素子を撮像素子の構成部材とした場合、正孔捕集電極１４は画素電極に相当する。
【００１７】
図１の有機光電変換素子１を構成する電子捕集電極１３は、後述するように第一の有機化合物層１０で発生した電荷の一つである電子を捕集する電極である。本発明の有機光電変換素子を撮像素子の構成部材とした場合、電子捕集電極１３は画素電極に相当する。図１の有機光電変換素子１において、電子捕集電極１３は、正孔捕集電極１４よりも画素回路（例えば、読み出し回路１５）に近い側に配置されるが、本発明においては、正孔捕集電極１４の方を画素回路に近い側に配置してもよい。
【００１８】
図１の有機光電変換素子１において、第一の有機化合物層１０は、層内に、光を受けることで励起する化合物を有している。また第一の有機化合物層１０は、当該化合物の分子を光で励起させた後で生じる電荷、即ち、電子及び正孔を電子捕集電極１３、正孔補集電極１４へそれぞれ運搬する役割も果たしている。第一の有機化合物層１０には、後述するように光を電荷に変換する有機化合物が含まれるため、第一の有機化合物層１０は光電変換層又は光電変換部を構成する層である。ただし、本発明において、有機光電変換素子を構成する光電変換部は、第一の有機化合物層１０のみに限定されるものではない。後述する第三の有機化合物層１２も光電変換部に含まれ得る。
【００１９】
第一の有機化合物層１０は、ｐ型の有機半導体又はｎ型の有機半導体を含む層であることが好ましい。また第一の有機化合物層１０は、少なくともその一部がｐ型の有機半導体とｎ型の有機半導体とを含むバルクへテロ層（混合層）であることがより好ましい。第一の有機化合物層１０の少なくとも一部がｐ型の有機半導体とｎ型の有機半導体とを含むバルクへテロ層であることにより、素子の光電変換効率（感度）をより向上させることができる。また第一の有機化合物層１０を形成する際に、ｐ型の有機半導体とｎ型の有機半導体とを適当な混合比率で含ませることにより、第一の有機化合物層１０内における電子移動度及び正孔移動度を高くすることができ、有機光電変換素子の光応答速度をより高速にすることができる。
【００２０】
本発明において、第一の有機化合物層１０は、一層で構成されるのが好ましいが、複数の層で構成されていてもよい。また本発明において、第一の有機化合物層１０は、非発光であることが好ましい。ここでいう非発光とは、可視光領域（波長４００ｎｍ乃至７３０ｎｍ）において発光量子効率が１％以下であること、好ましくは０．５％以下であること、より好ましくは０．１％以下の層であることをいう。光電変換部となる第一の有機化合物層１０において、発光量子効率が１％を超えると、本発明の有機光電変換素子をセンサや撮像素子の構成部材として適用した場合にセンシング性能又は撮像性能に影響を与えるため、好ましくない。
尚、第一の有機化合物層１０に含まれる二種類の化合物、即ち、フラーレン骨格を有する第一の化合物及びフルオランテン骨格を有する第二の化合物の詳細については、後述する。
【００２１】
図１の有機光電変換素子１において、正孔捕集電極１４と第一の有機化合物層１０との間には、第二の有機化合物層１１を有している。本発明において、第二の有機化合物層１１は、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。また第二の有機化合物層１１は、複数種の材料を有するバルクへテロ層（混合層）であってもよい。図１の有機光電変換素子１において、第二の有機化合物層１１は、第一の有機化合物層１０から移動した正孔を正孔捕集電極１４へ輸送する役割を有する。また第二の有機化合物層１１は、正孔捕集電極１４から光電変換部へ電子が移動するのを抑制する。つまり、第二の有機化合物層１１は、正孔輸送層又は電子ブロッキング層として機能し、上述した暗電流の課題を解決するために好ましい構成部材である。第二の有機化合物層１１は正孔捕集電極１４と接していることが好ましい。
【００２２】
尚、本発明においては、図１に示されるように、電子捕集電極１３と第一の有機化合物層１０との間に第三の有機化合物層１２を設けてもよい。第三の有機化合物層１２は、第一の有機化合物層１０と電子捕集電極１３との間に設けられる層である。図１の有機光電変換素子１において、第三の有機化合物層１２は、第一の有機化合物層１０から移動した電子を電子捕集電極１３へ輸送する役割を有する。また第三の有機化合物層１２は、電子捕集電極１３から第一の有機化合物層１０へ正孔が流れ込むのを抑制する層（正孔ブロッキング層）であるため、イオン化ポテンシャルが高い層であることが好ましい。図１に示されるように第三の有機化合物層１２を設ける場合、第三の有機化合物層１２は、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。また第三の有機化合物層１２は、複数種の材料を有するバルクへテロ層（混合層）であってもよい。また本発明において、第三の有機化合物層１２は、図１に示されるように、第一の有機化合物層１０と電子捕集電極１３との間に配置され、第一の有機化合物層１０と接しているのが好ましい。
【００２３】
本発明において、電子捕集電極１３と正孔捕集電極１４との間に配置される層は、上述した三種類の層（第一の有機化合物層１０、第二の有機化合物層１１、第三の有機化合物層１２）に限定されるものではない。有機化合物層と正孔捕集電極１４との間、又は有機化合物層と電子捕集電極１３の間に介在層をさらに設けることができる。この介在層は、発生した電荷を電極にて注入する際の電荷の注入効率の向上させる、もしくは電荷を印加した際に電荷が有機化合物層に注入するのを阻止する目的で設けられる。この介在層を設ける場合、この介在層は有機化合物層を有する有機化合物層であってもよいし、無機化合物を有する無機化合物層であってもよい。
【００２４】
図１の有機光電変換素子１において、電子捕集電極１３は、読み出し回路１５と接続されている。ただし、読み出し回路１５は、正孔捕集電極１４と接続されていてもよい。読み出し回路１５は、第一の有機化合物層１０において発生した電荷に基づく情報を読み出し、例えば、後段に配された信号処理回路（不図示）に当該情報を伝える役割を果たす。読み出し回路１５は、例えば、有機光電変換素子１において生じた電荷に基づく信号を出力するトランジスタが含まれている。
【００２５】
図１の有機光電変換素子１において、正孔捕集電極１４の上には無機保護層１６が配置されている。無機保護層１６は、電子捕集電極１３と、第三の有機化合物層１２と、第一の有機化合物層１０と、第二の有機化合物層１１と、正孔捕集電極１４と、がこの順で積層されてなる部材を保護するための層である。無機保護層１６の構成材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム等があげられ、公知の成膜方法により形成することができる。
【００２６】
図１の有機光電変換素子１において、無機保護層１６の上には、カラーフィルタ１７が配置されている。カラーフィルタ１７は、例えば、可視光のうち赤色の光を透過するカラーフィルタ等が挙げられる。また本発明において、カラーフィルタ１７の設け方としては、有機光電変換素子一個あたり一つであってもよいし、有機光電変換素子複数個あたり一つであってもよい。さらにカラーフィルタ１７を配列する際には、例えば、隣接する有機光電変換素子とで、ベイヤー配列を形成してよい。図１の有機光電変換素子１において、カラーフィルタ１７の上には、マイクロレンズ１８等の光学部材が配置されている。マイクロレンズ１８は、入射した光を光電変換部である第一の有機化合物層１０に集光する役割を果たす。また本発明において、マイクロレンズ１８の設け方としては、有機光電変換素子一個あたり一つであってもよいし、有機光電変換素子複数個あたり一つであってもよい。本発明においては、有機光電変換素子一個あたり一つのマイクロレンズ１８を設けるのが好ましい。
【００２７】
本発明の有機光電変換素子は、光電変換を行う場合に、正孔捕集電極１４と電子捕集電極１３との間に電圧を印加することが好ましい。ここで電極間に印加する電圧は、有機化合物層（１０、１１、１２）の総膜厚にもよるが、好ましくは、１Ｖ以上１５Ｖ以下である。より好ましくは、２Ｖ以上１０Ｖ以下である。
【００２８】
（２）有機光電変換素子の構成材料
次に、本発明の有機光電変換素子の構成材料について説明する。
【００２９】
（２ａ）基板
図１においては図示されていないが、本発明の有機光電変換素子は、基板を有していてもよい。基板として、例えば、シリコン基板、ガラス基板、フレキシブル基板等が挙げられる。
【００３０】
（２ｂ）正孔捕集電極
正孔捕集電極１４の構成材料としては、導電性が高く、透明性を有する材料であれば特に制限されない。
【００３１】
具体的には、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、これらを複数種組み合わせた混合物等が挙げられる。さらに具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル、チタン、タングステン、アルミ等の金属材料及びこれら金属材料の酸化物や窒化物等の導電性化合物（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等）、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯ又は窒化チタンとの積層物等が挙げられる。正孔捕集電極１４の構成材料として、特に好ましくは、窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タンタル及び窒化タングステンから選択される材料である。
【００３２】
（２ｃ）電子捕集電極
電子捕集電極１３の構成材料として、具体的には、ＩＴＯ、酸化亜鉛インジウム、ＳｎＯ2、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）、ＺｎＯ、ＡＺＯ（Ａｌドープ酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛）、ＴｉＯ2、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）等が挙げられる。
【００３３】
上述した二種類の電極（１３、１４）の形成方法は、それぞれ使用される電極材料との適正を考慮して適宜選択することができる。具体的には、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式等により形成することができる。
【００３４】
ＩＴＯを用いて電極（１３、１４）を形成する場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法（ゾル−ゲル法等）、酸化インジウムスズの分散物の塗布等の方法で電極を形成することができる。また係る場合、形成された電極（ＩＴＯ電極）の表面について、ＵＶ−オゾン処理、プラズマ処理等を施してもよい。ＴｉＮを用いて電極（１３、１４）を形成する場合、反応性スパッタリング法をはじめとする各種の成膜方法を用いることができる。また係る場合、形成された電極（ＴｉＮ電極）にアニール処理、ＵＶ−オゾン処理、プラズマ処理等を施してもよい。
【００３５】
（２ｄ）第一の有機化合物層
本発明において、有機光電変換素子を構成する第一の有機化合物層１０は、フラーレン骨格を有する第一の化合物及びフルオランテン骨格を有する第二の化合物を有している。このように、第一の有機化合物層１０には、複数種類の有機化合物が含まれているが、第一の有機化合物層１０は、第一の化合物と第二の化合物とが混合してなる層であってもよい。また第一の有機化合物層１０は、第一の化合物を有する層と第二の化合物を有する層とが積層されてなる積層体であってもよい。第一の有機化合物層１０が、第一の化合物を有する層と第二の化合物を有する層とが積層されてなる積層体である場合、当該積層体を構成する複数の層は、電子捕集電極１４から正孔捕集電極１３の方向に向かって積層されているのが好ましい。
【００３６】
光電変換部となる第一の有機化合物層１０は、可視光領域の波長の光を主に吸収する材料と、電荷分離（電子及び正孔の発生）を奏する材料と、を有している。本発明において、可視光領域の波長の光を主に吸収する材料とは、例えば、フルオランテン骨格を有する第二の化合物である。ただし、本発明においては、可視光領域の波長の光を主に吸収する材料として、上記第二の化合物以外の化合物を上記第二の化合物と共に用いてもよい。また本発明において、電荷分離を奏する材料とは、少なくとも、フラーレン骨格を有する第一の化合物である。ただし、本発明においては、電荷分離を奏する材料として、上記第一の化合物以外の化合物を上記第一の化合物と共に用いてもよい。
【００３７】
（第一の化合物）
ここで、第一の有機化合物層１０に含まれるフラーレン骨格を有する第一の化合物について説明する。上述したように、第一の有機化合物層１０に含まれる第一の化合物が有する骨格であるフラーレンは、多数の炭素原子のみで構成される閉殻空洞状のクラスターの総称である。またフラーレンは、具体的には、Ｃ６０や高次のフラーレンであるＣ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、Ｃ７８等が挙げられる。また第一の化合物には、これらフラーレンだけでなく、フラーレンにアルキル基、アリール基、複素環基等の置換基が導入されたフラーレン誘導体も含まれる。以下の説明において、フラーレン及びフラーレン誘導体をまとめて「フラーレン類」と呼ぶことがある。これら化合物は、そのうちの一種類を選択して用いてもよいし、複数種を選択して用いてもよい。これらフラーレンは、いずれもフルオランテン骨格を有しており、電荷分離及び電子の運搬の役割を担う。ところで、フラーレン以外の化合物であってもフルオランテン骨格を一つ以上有する化合物は、電子の運搬の役割を担わせることができる。ここでフルオランテン骨格を二つ以上有する化合物は、フルオランテン骨格を一つ有する化合物よりも電子受容性が高まるので、電子の運搬の効果はより大きくなる。フラーレンは、多数のフルオランテン骨格を有する化合物であるため、電子を運搬する材料として特に好ましい。
【００３８】
第一の有機化合物層１０に含まれるフラーレン類は、ｎ型の有機半導体として用いることができる。またフラーレン類の分子は、フルオランテン骨格同士でスタッキングを起こすため、各分子を第一の有機化合物層１０内において一定の方向に連ねる（配向させる）ことができる。これにより、電子の経路が形成されるため、電子輸送性が向上し、有機光電変換素子の高速応答性が向上する。第一の有機化合物層１０に含まれるフラーレン類の含有量は、好ましくは、第一の有機化合物層１０全体に対して、３０体積％以上７０体積％以下である。
【００３９】
第一の化合物として用いることができるフラーレン類（フラーレン、フラーレン誘導体）として、例えば、フラーレンＣ６０、フラーレンＣ７０、フラーレンＣ７６、フラーレンＣ７８、フラーレンＣ８０、フラーレンＣ８２、フラーレンＣ８４、フラーレンＣ９０、フラーレンＣ９６、フラーレンＣ２４０、フラーレン５４０、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、下記に示されるフラーレン誘導体等が挙げられる。
【００４０】
【化２】
0006700825.tif 000007
【００４１】
これらフラーレン類の中でも、好ましくは、フラーレンＣ６０である。
【００４２】
（第二の化合物）
次に、第一の有機化合物層１０に含まれるフルオランテン骨格を有する第二の化合物について説明する。本発明において、第二の化合物に該当する化合物は、フルオランテン骨格を有する化合物であるが、好ましくは、下記一般式（１）乃至（１７）のいずれかに示される化合物である。
【００４３】
【化３】
0006700825.tif 000008
【００４４】
【化４】
0006700825.tif 000009
【００４５】
【化５】
0006700825.tif 000010
【００４６】
式（１）において、Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、一般式（Ｉ）のビニル基の詳細については、後述する。
【００４７】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリブチル基、セカンダリブチル基、オクチル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４８】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアリール基として、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ペリレニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４９】
Ｒ1乃至Ｒ10で表される複素環基として、ピリジル基、ピラジル基、トリアジル基、チエニル基、フラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナントロリル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００５０】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアミノ基として、Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジナフチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフルオレニルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−トリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジアニソリルアミノ基、Ｎ−メシチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメシチルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−トリフルオロメチルフェニル）アミノ基、Ｎ−ナフチル−Ｎ−フェニルアミノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００５１】
上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ターシャリブチル基等のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基等のアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシ基、フェノキシル基等のアリールオキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００５２】
以下、Ｒ1乃至Ｒ10で表される一般式（Ｉ）のビニル基について説明する。
式（Ｉ）において、Ｒa、Ｒb及びＲcは、それぞれ水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ターシャリブチル基等のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基等のアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシ基、フェノキシル基等のアリールオキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基又は下記一般式（ＩＩ）あるいは（ＩＩＩ）に示される部分構造を表す。
−Ｃ（＝Ｏ）Ｒd                                            （ＩＩ）
−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲe−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−Ｒf              （ＩＩＩ）
（式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）において、Ｒd乃至Ｒfは、それぞれ水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ターシャリブチル基等のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基等のアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシ基、フェノキシル基等のアリールオキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基を表す。尚、Ｒd乃至Ｒfのいずれかの置換基が、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基である場合、当該置換基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ターシャリブチル基等のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基等のアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシ基、フェノキシル基等のアリールオキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子又はシアノ基をさらに有していてもよい。）
【００５３】
尚、本発明においては、Ｒa、Ｒb及びＲcのうちの少なくとも二個の置換基、例えば、Ｒb及びＲcが結合して環構造を形成してもよい。
【００５４】
本発明において、ビニル基として、好ましくは、下記一般式（２１）乃至（２５）に示される置換基である。
【００５５】
【化６】
0006700825.tif 000011
【００５６】
式（２１）において、＊は、結合手を表す。Ｒ301乃至Ｒ304は、それぞれ水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ターシャリブチル基等のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基等のアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシ基、フェノキシル基等のアリールオキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子又はシアノ基を表す。
【００５７】
式（２２）において、＊は、結合手を表す。Ｒ305乃至Ｒ310は、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。尚、Ｒ305乃至Ｒ310で表される、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基及びハロゲン原子の具体例は、式（２１）中のＲ301乃至Ｒ304の具体例と同様である。
【００５８】
式（２３）において、＊は、結合手を表す。Ｒ311乃至Ｒ316は、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。尚、Ｒ311乃至Ｒ316で表される、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基及びハロゲン原子の具体例は、式（２１）中のＲ301乃至Ｒ304の具体例と同様である。
【００５９】
式（２４）において、＊は、結合手を表す。Ｒ317及びＲ318は、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。尚、Ｒ317及びＲ318で表される、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基及びハロゲン原子の具体例は、式（２１）中のＲ301乃至Ｒ304の具体例と同様である。
【００６０】
式（２５）において、＊は、結合手を表す。Ｒ319乃至Ｒ321は、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。尚、Ｒ319乃至Ｒ321で表される、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基及びハロゲン原子の具体例は、式（２１）中のＲ301乃至Ｒ304の具体例と同様である。
【００６１】
一般式（２１）乃至（２４）に示されるビニル基の具体例を以下に示す。ただし、本発明において、一般式（２１）乃至（２４）のいずれかに示されるビニル基はこれら具体例に限定されるものではない。尚、化学式中の＊は、結合手を表す。
【００６２】
【化７】
0006700825.tif 000012
【００６３】
式（２）において、Ｒ11乃至Ｒ22は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ11乃至Ｒ22で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００６４】
式（３）において、Ｒ23乃至Ｒ35は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ23乃至Ｒ35で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００６５】
式（４）において、Ｒ36乃至Ｒ53は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ36乃至Ｒ53で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００６６】
式（５）において、Ｒ54乃至Ｒ69は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ54乃至Ｒ69で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００６７】
式（６）において、Ｒ70乃至Ｒ83は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ70乃至Ｒ83で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００６８】
式（７）において、Ｒ84乃至Ｒ95は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ84乃至Ｒ95で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００６９】
式（８）において、Ｒ96乃至Ｒ107は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ96乃至Ｒ107で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７０】
式（９）において、Ｒ108乃至Ｒ121は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ108乃至Ｒ121で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７１】
式（１０）において、Ｒ122乃至Ｒ137は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ122乃至Ｒ137で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７２】
式（１１）において、Ｒ138乃至Ｒ153は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ138乃至Ｒ153で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７３】
式（１２）において、Ｒ154乃至Ｒ167は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ154乃至Ｒ167で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７４】
式（１３）において、Ｒ168乃至Ｒ185は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ168乃至Ｒ185で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７５】
式（１４）において、Ｒ186乃至Ｒ205は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ186乃至Ｒ205で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７６】
式（１５）において、Ｒ206乃至Ｒ221は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ206乃至Ｒ221で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７７】
式（１６）において、Ｒ222乃至Ｒ241は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ222乃至Ｒ241で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７８】
式（１７）において、Ｒ242乃至Ｒ263は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、下記一般式（Ｉ）に示されるビニル基、置換あるいは無置換のアミノ基又はシアノ基を表す。
−ＣＲa＝ＣＲbＲc                                        （Ｉ）
尚、Ｒ242乃至Ｒ263で表されるアルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基、上記アルキル基、アリール基、複素環基及びアミノ基が有してもよい置換基、並びに式（Ｉ）中の置換基（Ｒa、Ｒb及びＲc）の具体例は、式（１）中のＲ1乃至Ｒ10の具体例と同様である。
【００７９】
本発明において、第二の化合物となる一般式（１）乃至（１７）のいずれかに示される有機化合物は、一種類を用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
【００８０】
以下、フルオランテン骨格を有する第二の化合物の具体例を示す。ただし本発明において、第二の化合物は、以下に示される具体例に限定されるものではない。尚、Ａ１乃至Ａ７，Ａ１７，Ｂ１乃至Ｂ７，Ｃ１乃至Ｃ５，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ７，Ｅ９，Ｆ１，Ｆ３，Ｆ４，Ｇ１，Ｈ１，Ｈ３，Ｈ４，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ４乃至Ｉ６，Ｊ１乃至Ｊ４，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ４，Ｋ６，Ｋ８，Ｋ９，Ｌ１乃至Ｌ４，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４乃至Ｍ６，Ｎ１乃至Ｎ６，Ｏ１乃至Ｏ３，Ｐ１乃至Ｐ３，Ｐ６，Ｑ１乃至Ｑ６は参考例である。
【００８１】
【化８】
0006700825.tif 000013
【００８２】
【化９】
0006700825.tif 000014
【００８３】
【化１０】
0006700825.tif 000015
【００８４】
【化１１】
0006700825.tif 000016
【００８５】
【化１２】
0006700825.tif 000017
【００８６】
【化１３】
0006700825.tif 000018
【００８７】
【化１４】
0006700825.tif 000019
【００８８】
【化１５】
0006700825.tif 000020
【００８９】
【化１６】
0006700825.tif 000021
【００９０】
【化１７】
0006700825.tif 000022
【００９１】
【化１８】
0006700825.tif 000023
【００９２】
【化１９】
0006700825.tif 000024
【００９３】
【化２０】
0006700825.tif 000025
【００９４】
以上に示された化合物は、フラーレンと同様にフルオランテン骨格を有しているので、これら有機化合物は、特定の波長の光を吸収して励起状態となった際に分子自身が有する励起エネルギーを第一の化合物へ伝達することができる化合物である。ここで一般式（１）乃至（６）のいずれかで定義される化合物は、その基本骨格が青の波長の吸収を有するため、青から緑の感度を持つ有機光電変換素子の構成材料として適している。また一般式（１）乃至（６）のいずれかに定義される化合物は、アリール基、ビニル基等の置換基を導入して化合物自体が有する共役長を長くすることで、緑から赤又は赤外までの感度を持つ有機光電変換素子の構成材料とすることが可能である。また、一般式（７）乃至（１２）のいずれかに定義される化合物は、その基本骨格が青緑から黄までの波長の吸収を有するため、緑から黄の感度を持つ有機光電変換素子の構成材料として適している。また一般式（７）乃至（１２）のいずれかに定義される化合物は、アリール基、ビニル基等の置換基を導入して化合物自体が有する共役長を長くすることで、緑から赤又は赤外までの感度を持つ有機光電変換素子の構成材料とすることが可能である。一方、一般式（１３）乃至（１７）のいずれかに定義される化合物は、その基本骨格が赤の波長の吸収を有するため、赤の感度を持つ有機光電変換素子の構成材料とすることが可能である。またアリール基、ビニル基等の置換基を導入して化合物自体が有する共役長を長くすることで、赤又は赤外までの感度を持つ有機光電変換素子の構成材料とすることが可能である。
【００９５】
（２ｅ）第二の有機化合物層
本発明の有機光電変換素子において、第二の有機化合物層１１の構成材料としては、正孔輸送材料又は正孔注入材料として用いられる有機化合物が挙げられる。
【００９６】
（２ｆ）第三の有機化合物層
本発明の有機光電変換素子において、第三の有機化合物層１２の構成材料としては、イオン化ポテンシャルが高い材料、具体的には、電子輸送材料又は電子注入材料として用いられる有機化合物が挙げられる。尚、第一の有機化合物層１０の構成材料の一つであるフラーレン骨格を有する第一の化合物は、上述したように、電子輸送性が優れている材料であるので、第三の有機化合物層１２の構成材料として使用することができる。
【００９７】
３．本発明の有機光電変換素子の用途
本発明の有機光電変換素子は、第一の有機化合物層の構成材料を適宜設定することで、異なる波長の光に対応する有機光電変換素子とすることができる。尚、ここでいう「波長」とは、所定の有機光電変換素子が受光する光の波長である。このように異なる波長に対応する有機光電変換素子を複数種類有する場合において、これら複数種類の有機光電変換素子を正孔捕集電極から電子捕集電極の方向に積層させると、図１に示されるカラーフィルタを必要としない有機光電変換装置が得られる。この有機光電変換装置に含まれる複数種類の有機光電変換素子のうち、少なくとも一種類の有機光電変換素子は、本発明の有機光電変換素子である。
【００９８】
本発明に係る有機光電変換素子は、面内方向に二次元に配置させることで光エリアセンサの構成部材として用いることができる。光エリアセンサは、有機光電変換素子を複数有し、複数の有機光電変換素子が、行方向及び列方向にそれぞれ複数配置されている。尚、この光エリアセンサに含まれる有機光電変換素子を、上述した有機光電変換装置に換えてもよい。
【００９９】
本発明に係る有機光電変換素子は、撮像素子の構成部材として用いることができる。撮像素子は、各々が受光画素となる複数の有機光電変換素子と、それぞれの有機光電変換素子に接続されているトランジスタとを有する。尚、ここでいうトランジスタは、有機光電変換素子から生じた電荷を読み出すトランジスタである。このトランジスタによって読み出された電荷に基づく情報は、撮像素子に接続されているセンサ部に伝達される。このセンサ部としては、例えば、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等があげられる。それぞれの受光画素で取得した情報がセンサ部に集められることで画像を得ることができる。
【０１００】
撮像素子は、例えば、カラーフィルタ等の光学フィルタを、各受光画素にそれぞれ対応するように有してもよい。有機光電変換素子が、特定の波長の光に対応している場合、この有機光電変換素子が対応可能な波長領域を透過するカラーフィルタを有することが好ましい。カラーフィルタは、受光画素１つにつき１つ設けてもよいし、複数の受光画素につき１つのカラーフィルタを設けてもよい。
尚、撮像素子が有する光フィルタは、カラーフィルタに限定されず、他にも、赤外線以上の波長を透過するローパスフィルタ、紫外線以下の波長を透過するＵＶカットフィルタ、ロングパスフィルタ等が使用できる。
撮像素子は、マイクロレンズ等の光学部材を、例えば、各受光画素にそれぞれ対応するように有してもよい。撮像素子が有するマイクロレンズは、外部からの光を撮像素子が有する有機光電変換素子を構成する光電変換部に集光するレンズである。マイクロレンズは、受光画素１つにつき１つ設けてもよいし、複数の受光画素につき１つ設けてもよい。受光画素が複数設けられている場合は、複数（２以上の所定数）の受光画素につき１つのマイクロレンズが設けられるのが好ましい。
【０１０１】
本発明に係る有機光電変換素子は、撮像装置に用いることができる。撮像装置は、複数のレンズを有する撮像光学系と、撮像光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を有する。また、撮像装置は、撮像光学系と接合可能な接合部と、撮像素子とを有する撮像装置であってもよい。ここでいう撮像装置とは、より具体的には、デジタルカメラやデジタルスチルカメラをいう。
また撮像装置は、外部からの信号を受信する受信部をさらに有してもよい。受信部が受信する信号は、撮像装置の撮像範囲、撮像の開始及び撮像の終了の少なくともいずれかを制御する信号である。また撮像装置は、撮像により取得した画像を外部に送信する送信部をさらに有してもよい。このように、受信部や送信部を有することで、撮像装置をネットーワークカメラとして用いることができる。
【実施例】
【０１０２】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。ここで、実施例又は後述する比較例のいずれかで使用した材料の一部を以下に示す。
【０１０３】
【化２１】
0006700825.tif 000026
【０１０４】
［実施例１］
基板の上に、正孔捕集電極、電子ブロッキング層（第二の有機化合物層）、光電変換部（第一の有機化合物層）、正孔ブロッキング層（第三の有機化合物層）及び電子捕集電極がこの順で形成されている有機光電変換素子を、以下に説明する方法により作製した。
まず基板（Ｓｉ基板）の上に、インジウム亜鉛酸化物を成膜して導電膜を形成した。このとき導電膜の膜厚を１００ｎｍとした。次に、この導電膜をパターニングにより所望の形状に加工することにより、正孔捕集電極を形成した。このように正孔捕集電極が形成された基板を、電極付基板として、以下の工程で使用した。次に、上記電極付基板の上に、下記表１に示される有機化合物層及び電極層を連続成膜した。尚、このとき対向する電極（電子捕集電極）の電極面積が３ｍｍ2になるようにした。
【０１０５】
【表１】
0006700825.tif 000027
以上により、有機光電変換素子を得た。
【０１０６】
［実施例２乃至３３、比較例１、２（実施例３，１０，１１，１４，１６，１８，２０乃至２２，２４，２６乃至２９，３１乃至３３は参考例）］
実施例１において、材料Ｚ１、Ｚ２及びＺ３を、それぞれ下記表２又は表３の通りに変更したことを除いては、実施例１と同様の方法により、有機光電変換素子を得た。
【０１０７】
［有機光電変換素子の評価］
得られた素子について、有機光電変換素子の特性を測定・評価した。ここで、素子に５Ｖの電圧を印加したときの電流を確認した所、いずれの素子でも「［明所での電流］／［暗所での電流］」の値が１００（倍）以上であるため、得られた素子が光電変換素子として機能していることを確認した。また得られた素子について、１Ｖから１０Ｖまでの電圧を印加し、その際の吸収極大波長の光電変換機能である変換効率（内部量子効率）を確認した。
実施例及び比較例において、吸収極大波長の素子特性（変換効率）を下記表２及び３に示す。各素子について電圧を印加した際に、電荷分離能が優れている素子は、１０Ｖよりも低い電圧を印加した場合であってもその変換収率は素子に１０Ｖを印加した場合における変換効率に近い値を示す。このようにして、得られた素子の変換効率を測定した。
【０１０８】
尚、変換効率（内部量子効率）は、素子内部での光吸収率に対する外部量子効率の割合を算出することによって得ることができる。素子内部での光吸収率は、紫外可視分光光度計（装置名：Ｓｏｌｉｄ  Ｓｐｅｃ−３７００、島津製作所製）を用いて、波長５５０ｎｍにおける、素子の光透過率及び光反射率を測定することによって算出した。尚、測定サンプルに入射される光（入射光）は、サンプルを透過する光（透過光）、サンプルに吸収される光（吸収光）及びサンプルに反射される光（反射光）に分かれる。そこで、入射光全体から、入射光から透過光に変換される割合（透過率）及び入射光から反射光に変換される割合（反射率）を引くことにより、光吸収率、即ち、入射光全体に対する入射光から吸収光に変換される光の割合を求めることができる。外部量子効率は、素子に対して、正孔捕集電極と電子捕集電極との間に、５Ｖ乃至１０Ｖの電圧を印加した状態で、各波長に対応した、強度５０μＷ／ｃｍ2の単色光を素子へ照射した時に流れる光電流密度を測定することで算出した。ここで、光電流密度は、光照射時の電流密度から、遮光時での暗電流密度を差し引いて求めた。尚、光電流密度の測定の際に用いた単色光は、キセノンランプ（装置名：ＸＢ−５０１０１ＡＡ−Ａ、ウシオ電機製）から出射される白色光を、モノクロメータ（装置名：ＭＣ−１０Ｎ、リツー応用光学製）で単色化したものである。素子への電圧印加及び電流計測は、ソースメータ（装置名：Ｒ６２４３、アドバンテスト製）を用いて行った。また、素子内部の光吸収率及び外部量子効率の測定において、光の入射は、素子に対して垂直に、かつ上部電極（電子捕集電極）側から行った。
【０１０９】
【表２】
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【０１１０】
【表３】
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表２及び表３より、光電変換を担う層にフルオランテン骨格を有する化合物とフラーレン骨格を有する化合物とが含まれる実施例の光電変換素子は、印加電圧が５Ｖの場合の変換効率と１０Ｖの場合の変換効率との差が１０％以内であることがわかった。一方、比較例の光電変換素子では、印加電圧が５Ｖの場合の変換効率と１０Ｖの場合の変換効率との差が、実施例の光電変換素子よりも大きいことが示された。これは、第一の有機化合物層（光電変換部）に含まれるフラーレンがフルオランテン骨格を含むことによって、このフラーレンがフルオランテン骨格を有する化合物（材料Ｚ２）と相互作用を起こすことで電荷分離が効率よく行われているからであると言える。以上より、光電変換を担う第一の有機化合物層（光電変換部）に、互いに相関する構造を有する少なくとも二種類の化合物を含ませることで、光電変換効率の向上が実現された。
【０１１１】
［実施例３４］
本実施例では、基板上に、正孔捕集電極、電子ブロッキング層（第二の有機化合物層）、光電変換部（第一の有機化合物層）、正孔ブロッキング層（第三の有機化合物層）及び電子捕集電極が順次形成されなる光電変換素子を、以下に示す方法により作製した。
まず基板（Ｓｉ基板）の上に、インジウム亜鉛酸化物を成膜して導電膜を形成した。このとき導電膜の膜厚を１００ｎｍとした。次に、この導電膜をパターニングにより所望の形状に加工することにより、正孔捕集電極を形成した。このように正孔捕集電極（ＴｉＮ電極）が形成された基板を、電極付基板として、以下の工程で使用した。次に、上記電極付基板の上に、下記表４に示される有機化合物層及び電極層を連続成膜した。尚、このとき対向する電極（電子捕集電極）の電極面積が３ｍｍ2になるようにした。
【０１１２】
【表４】
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以上により、有機光電変換素子を得た。得られた素子について、実施例１と同様の方法により有機光電変換素子の特性を測定・評価した。結果を、表５に示す。
【０１１３】
［実施例３５、３６］
実施例１において、材料Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３及びＺ４を、それぞれ下記表５の通りに変更したことを除いては、実施例１と同様の方法により、有機光電変換素子を得た。得られた素子について、実施例１と同様の方法により有機光電変換素子の特性を測定・評価した。結果を、表５に示す。
【０１１４】
【表５】
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表５より、光電変換を担う層に光吸収材料を二種類以上含まれていても光吸収材料が一種類の系と同様に電荷分離が効率よく行われていることが分かった。つまり、光電変換を担う層に光吸収材料を二種類以上混合しても光電変換効率の向上が実現できる。
【符号の説明】
【０１１５】
１：有機光電変換素子、１０：第一の有機化合物層、１１：第二の有機化合物層（電子ブロッキング層）、１２：第三の有機化合物層、１３：電子捕集電極、１４：正孔捕集電極、１５：読み出し回路、１６：無機保護層、１７：カラーフィルタ、１８：マイクロレンズ
【図１】
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