含硫屬元素的芳香族化合物、有機半導體材料和有機電子器件的製作方法
2023-12-05 16:29:51 2
專利名稱：含硫屬元素的芳香族化合物、有機半導體材料和有機電子器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及新型的含硫屬元素的芳香族化合物和使用了該化合物的有機電子器件，還涉及利用了該化合物作為有機半導體材料的發光元件、薄膜電晶體、光生伏打元件。近年來，使用了有機化合物作為半導體材料的有機電子元件獲得了顯著的發展。作為其代表性的應用例，可列舉作為下一代的平板顯示器受到期待的有機電致發光元件(有機EL元件)、由於能夠採用印刷等低成本工藝製造在顯示器的像素驅動用等中使用的薄膜電晶體或能夠應對柔性基板而受到關注的有機薄膜電晶體(有機TFT)、作為輕質並且柔性的電源的光生伏打元件(有機薄膜太陽能電池)。一般地，對於使用無機半導體材料的矽的半導體元件，在其薄膜形成中，高溫工藝和高真空工藝是必需的。由於需要高溫工藝，因此不能將矽在塑料基板上等形成薄膜，因此對於組裝了半導體元件的製品，賦予可撓性或進行輕質化困難。此外，由於需要高真空工藝，因此組裝了半導體元件的製品的大面積化和低成本化困難。有機化合物與無機物矽相比，加工容易，因此通過使用有機化合物作為半導體材料，期待著實現低價格的器件。此外，關於使用了有機化合物的半導體器件，由於能夠在低溫下製造器件，因此能夠應用包含塑料基板的多種多樣的基板。此外，有機化合物的半導體材料，由於構造上柔軟，因此通過將塑料基板和有機化合物的半導體材料組合使用，期待著向發揮了這些特性的有機半導體製品的應用，例如實現有機EL板和電子紙等的柔性的顯示器、液晶顯示器、信息標籤、電子人工皮膚片材、片型掃描儀等的大面積傳感器等的器件。對於用於這樣的有機電子器 件的有機半導體材料，要求有機EL兀件的發光效率的高效率化、長壽命化和低驅動電壓化、有機TFT元件的低閾值電壓化、用於開關速度提高等的電荷遷移率的提聞、有機薄I旲太陽能電池的光電轉換效率提聞。例如，有機EL元件用材料中，為了提高發光效率，承擔發光層中的電荷傳輸的主體材料變得重要。作為主體材料提出的代表性的材料，可列舉專利文獻I中介紹的咔唑化合物的4，4』-雙(9-咔唑基)聯苯(以下稱為CBP)和非專利文獻I中介紹的1，3-二咔唑基苯(以下稱為mCP)。CBP作為以三(2-苯基吡啶)銥絡合物(以下稱為Ir (ppy)3)為代表的綠色磷光發光材料的主體材料使用的情況下，在容易使空穴流過、難以使電子流過的特性上，使電荷注入平衡崩潰，過剩的空穴向電子傳輸層側流出，結果來自Ir (ppy)3的發光效率下降。另一方面，mCP作為以雙[2- (4，6-二氟苯基)卩比啶-N、C2』](吡啶甲醯合)銥絡合物(以下稱為FIrpic)為代表的藍色磷光發光材料的主體材料使用的情況下，顯示比較良好的發光特性，特別地，但從耐久性的觀點出發，在實用上不能滿足。這樣，在有機EL元件中為了獲得高發光效率，在兩種電荷(空穴.電子)注入傳輸特性上取得平衡的主體材料是必要的。此外，希望電化學上穩定，具有高耐熱性，而且具有優異的無定形穩定性的化合物，要求進一步的改進。此外，有機TFT元件用材料中，近年來，報導了具有與無定形矽匹敵的電荷傳輸性的有機半導體材料。例如，對於非專利文獻2中介紹的將作為5個苯環以直線狀稠合的烴系並苯型多環芳香族分子的並五苯用作有機半導體材料的有機TFT，報導了與無定形矽相當的電荷遷移率。但是，將並五苯用作有機TFT的有機半導體材料的情況下，有機半導體薄膜層由於採用超高真空下的蒸鍍法形成，從大面積化、可撓性、輕質化和低成本化的觀點出發是不利的。此外，專利文獻2中，也提出了不採用真空蒸鍍法而在鄰-二氯苯的稀溶液中形成並五苯結晶的方法，但製造方法難，尚未得到穩定的元件。對於並五苯這樣的烴系並苯型多環芳香族分子，氧化穩定性低也作為課題列舉出。此外，有機薄膜太陽能電池，最初，用使用了部花青色素等的單層膜進行了研究，但通過形成具有傳輸電子的P層和傳輸空穴的η層的多層膜,發現從光輸入到電輸出的轉換效率(光電轉換效率)提高，以後多層膜成為了主流。在最初進行多層膜的研究時使用的材料，作為P層，為銅酞菁(CuPc)，作為η層，為茈醯亞胺類(PTCBI)。另一方面，對於使用了高分子的有機薄膜太陽能電池，主要進行了使用導電性高分子作為P層的材料，使用富勒烯(C60)衍生物作為η材料，將它們混合，進行熱處理，從而誘發微觀層分離、增加雜界面、提高光電轉換效率這樣的所謂異質接合構造的研究。其中使用的材料系，主要地，作為P層的材料，為聚-3-己基噻吩(Ρ3ΗΤ)，作為η層的材料，為C60衍生物(PCBM)。這樣，對於有機薄膜太陽能電池，各層的材料從初期時開始沒有太大的進展，依然使用著酞菁衍生物、茈醯亞胺衍生物、C60衍生物。因此，為了提高光電轉換效率，熱切希望替代這些現有的材料的新型的材料的開發。例如，專利文獻3中，公開了使用了具有熒蒽骨格的化合物的有機薄膜太陽能電池，但沒有給予滿意的光電轉換效率。此外，作為使用了與本發明關聯的化合物的有機電子器件，專利文獻4和5中公開了使用了以下所示的具有在[3，2-b]稠合的苯並硫屬元素並苯並硫屬元素並芬骨架的化合物的有機EL元件。但是，它們並沒有公開在[2，3-b]稠合的含硫屬元素的芳香族化合物及其有用性。
權利要求
1.通式(I)所示的含硫屬元素的芳香族化合物含硫屬元素的芳香族化合物
2.權利要求1所述的含硫屬元素的芳香族化合物含硫屬元素的芳香族化合物，其中，通式(I)中，X各自獨立地為氧或硫。
3.權利要求2所述的含硫屬元素的芳香族化合物含硫屬元素的芳香族化合物，其中，通式(I)中，2個X相同。
4.有機半導體材料，其特徵在於，包含權利要求1-3的任一項所述的化合物。
5.有機半導體薄膜，其特徵在於，包含權利要求4所述的有機半導體材料。
6.有機電子器件，其特徵在於，包含權利要求4所述的有機半導體材料。
7.權利要求6所述的有機電子器件，其中，有機電子器件是從發光元件、薄膜電晶體和光生伏打元件光生伏打元件中選擇的任意一個。
8.權利要求7 所 述的有機電子器件，其中，上述發光元件是有機電致發光元件。
全文摘要
本發明提供新型的含硫屬元素的芳香族化合物含硫屬元素的芳香族化合物和使用了該化合物的有機電子器件。該化合物是下述式(1)所示的含硫屬元素的芳香族化合物含硫屬元素的芳香族化合物。利用了該含硫屬元素的芳香族化合物含硫屬元素的芳香族化合物的有機電子器件中有有機EL元件、有機TFT元件和光生伏打元件光生伏打元件等。式(1)中，X表示氧、硫或硒，A表示烷基、環烷基、烯基、炔基、芳香族烴基、芳香族雜環基或氨基，n各自獨立地表示0～2的整數，2個n之和為1～4。
文檔編號C09K11/06GK103189380SQ20118004929
公開日2013年7月3日 申請日期2011年10月3日 優先權日2010年10月12日
發明者須田充, 甲斐孝弘, 松本惠 申請人:新日鐵住金化學株式會社