特許 6166660 有機半導体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166660

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】有機半導体

(51)【国際特許分類】

   H01L 51/50 20060101AFI20170710BHJP

   H05B 33/26 20060101ALI20170710BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20170710BHJP

   H01L 51/46 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/22 B

   H05B33/14 A

   H05B33/26 Z

   H05B33/10

   H01L31/04 152D

【請求項の数】19

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-543885(P2013-543885)

(86)(22)【出願日】2011年12月16日

(65)【公表番号】特表2014-507782(P2014-507782A)

(43)【公表日】2014年3月27日

(86)【国際出願番号】GB2011052503

(87)【国際公開番号】WO2012080750

(87)【国際公開日】20120621

【審査請求日】2014年12月12日

(31)【優先権主張番号】1021382.5

(32)【優先日】2010年12月16日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】501484851

【氏名又は名称】ケンブリッジ・エンタープライズ・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＭＢＲＩＤＧＥ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100146318

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 吉和

(74)【代理人】

【識別番号】100114188

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100119253

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 賢教

(74)【代理人】

【識別番号】100124855

【弁理士】

【氏名又は名称】坪倉 道明

(74)【代理人】

【識別番号】100129713

【弁理士】

【氏名又は名称】重森 一輝

(74)【代理人】

【識別番号】100137213

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(74)【代理人】

【識別番号】230105223

【弁護士】

【氏名又は名称】城山 康文

(72)【発明者】

【氏名】フアーン，ジユインフオン

(72)【発明者】

【氏名】ガオ，フオン

(72)【発明者】

【氏名】バルリケビツツ，ボド

(72)【発明者】

【氏名】パセ，ギウセツピーナ

(72)【発明者】

【氏名】フレンド，リチヤード・エイチ

(72)【発明者】

【氏名】フツク，ビルヘルムス・テー・エス

【審査官】 野尻 悠平

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５０９８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６７９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 FREDERIK C. KREBS，DYE SENSITIZED PHOTOVOLTAIC CELLS: ATTACHING CONJUGATED POLYMERS TO ZWITTERIONIC RUTHENIUM DYES，SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS，２００５年 ４月１８日，V90，P142-165

【文献】 AYYAPPANPILLAI AJAYAGHOSH，CHEMISTRY OF SQUARAINE-DERIVED MATERIALS: NEAR-IR DYES, LOW BAND GAP SYSTEMS, AND CATION SENSORS，ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH，２００５年 ８月 ４日，V38 N6，P449-459

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

Ｈ０５Ｂ ３３／２６

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ以上の双性イオンを含む第１の半導体ポリマーを含む電荷輸送層を含み、前記第１の半導体ポリマーが、少なくとも１つの双性イオン性置換基を有する第１の繰り返しユニットと、第２の繰り返しユニットとを含み、
前記双性イオン性置換基が少なくとも１つの四級アミン基と、スルホネート基とを含み、該四級アミン基と該スルホネート基とが少なくとも１つの炭素原子によって分離されており、
前記第１の繰り返しユニットが以下の構造：

【化1】

式中、Ｒ^１は、前記双性イオン性置換基であり、Ｒ^２は、前記双性イオン性置換基、ＨまたはＣ_１からＣ_１０直鎖または分岐鎖アルキル、アルケニルまたはアルキニル鎖である
を含み、
前記第２の繰り返しユニットが、フルオレン残基を含む、オプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項2】

Ｒ^１およびＲ^２が、同じ双性イオン性置換基である、請求項１に記載のオプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項3】

前記第１の半導体ポリマーが、前記第１の繰り返しユニットおよび前記第２の繰り返しユニットの交互コポリマーを含む、請求項１または請求項２に記載のオプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項4】

前記電荷輸送層が、発光性層とカソードとの間に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項5】

前記電荷輸送層が、光起電性層とカソードとの間に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項6】

前記カソードが、アルミニウム、カルシウム、インジウムスズオキシド（ＩＴＯ）、金、銀から選択される１つ以上の材料を含む、請求項４または５に記載のオプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項7】

前記電荷輸送層が少なくとも１ｎｍの厚さである、請求項１から６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項8】

前記電荷輸送層が１ｎｍから２０ｎｍの厚さである、請求項７に記載のオプトエレクトロニクスデバイス。

【請求項9】

少なくとも１つの双性イオン性置換基を有する第１の繰り返しユニットと、第２の繰り返しユニットとを含む半導体ポリマーであって、
前記双性イオン性置換基が少なくとも１つの四級アミン基と、スルホネート基とを含み、該四級アミン基と該スルホネート基とが少なくとも１つの炭素原子によって分離されており、
前記第１の繰り返しユニットが以下の構造：

【化2】

式中、Ｒ^１は、前記双性イオン性置換基であり、Ｒ^２は、前記双性イオン性置換基、ＨまたはＣ_１からＣ_１０直鎖または分岐鎖アルキル、アルケニルまたはアルキニル鎖である
を含み、
前記第２の繰り返しユニットが、フルオレン残基を含む、該ポリマー。

【請求項10】

Ｒ^１およびＲ^２が同じ双性イオン性置換基である、請求項９に記載の半導体ポリマー。

【請求項11】

前記第１の繰り返しユニットおよび前記第２の繰り返しユニットの交互コポリマーを含む、請求項９または１０に記載の半導体ポリマー。

【請求項12】

請求項９から１１のいずれか一項に記載の半導体ポリマーを含む電子注入材料。

【請求項13】

請求項９から１１のいずれか一項に記載の半導体ポリマーを含む電子輸送材料。

【請求項14】

少なくとも１つの双性イオン性置換基を有する第１の繰り返しユニットと、第２の繰り返しユニットとを含む電気半導体双性イオン性ポリマーであって、
前記双性イオン性置換基が少なくとも１つの四級アミン基と、スルホネート基とを含み、該四級アミン基と該スルホネート基とが少なくとも１つの炭素原子によって分離されており、
前記第１の繰り返しユニットが以下の構造：

【化3】

式中、Ｒ^１は、前記双性イオン性置換基であり、Ｒ^２は、前記双性イオン性置換基、ＨまたはＣ_１からＣ_１０直鎖または分岐鎖アルキル、アルケニルまたはアルキニル鎖である
を含み、
前記第２の繰り返しユニットが、フルオレン残基を含む、電気半導体双性イオン性ポリマーを製造する方法であって、
第１の共役モノマーと少なくとも１つのさらなるモノマーとを共重合して、伝導性ポリマーを形成する工程；および
前記伝導性ポリマーを少なくとも１つの双性イオン形成反応体と反応させて、伝導性双性イオン性ポリマーを形成する工程
を含む、電気半導体双性イオン性ポリマーを製造する方法。

【請求項15】

前記第１の共役モノマーが、少なくとも１つの三級アミン置換を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の双性イオン形成反応体が、負電荷保持種またはそれらの前駆体を含む、請求項１４または１５に記載の方法。

【請求項17】

前記負電荷保持種またはそれらの前駆体が、スルホンを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記重合が、スズキ重合を含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記重合が、ヤマモトまたはＳｔｉｌｌｅ重合を含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機半導体に関し、特に、これらに限定されないが、オプトエレクトロニクス、例えば光応答性のデバイスに有用なポリマー性半導体に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体有機材料は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、光起電性（ＰＶ）ダイオード、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、およびレーザーを含むオプトエレクトロニクスデバイスの範囲において、従来の無機半導体の非常に有効な代替となる。一般的なクラスの有機半導体のうち、共役ポリマーは、有機半導体が無機半導体に優り得る顕著な材料利点（化学的に調整可能なオプトエレクトロニクス特性およびプリンテッドエレクトロニクスに好適な低温の溶液系加工処理を含む）を実証する。

【0003】

ペンダントした電荷部位を有する半導体ポリマー骨格およびそうした電荷部位と関連した対イオンを含む共役高分子電解質（ＣＰＥ）は、例えば電荷輸送（例えば電子輸送または電子注入）材料として使用される場合のように、オプトエレクトロニクスデバイスにおけるものが示されている。特に、ＣＰＥの電子特性により、極性溶媒におけるそれらの溶解度と組み合わせて、例えばＬＥＤおよびＰＶにおける材料に関して魅力的な選択肢となる。

【0004】

しかし、ＣＰＥを含むオプトエレクトロニクスデバイスは、ターンオン時間が遅い。いかなる特定の理論にも束縛されないが、これは、少なくとも部分的には、対イオンの移動によるものであり、それが内部電界の再分配を導き得ることが仮定される。さらに、これらの移動性対イオンはまた、１つまたは両方の電極の仕事関数を変更し得るので、デバイスの操作機構がより複雑化するようである。さらに、ＯＬＥＤにおいて、例えば対イオンは、発光層のドーピング特徴に影響し得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、上述のような欠点を最小限にすると共に、ＣＰＥの利点を有する電子デバイスのための材料を提供することである。さらに、こうした材料を含む電子デバイスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様において、本発明は、１つ以上の双性イオンを含む第１の半導体ポリマーを含む電荷輸送層を含むオプトエレクトロニクスデバイスを提供する。

【0007】

第２の態様において、本発明は、ポリマーに共有結合した１つ以上の双性イオンを含む第１の半導体ポリマーを含む電荷輸送層を含むオプトエレクトロニクスデバイスを提供する。

【0008】

本明細書において、「双性イオン」という用語は、少なくとも１つの形式的な正電荷中心および少なくとも１つの負電荷中心を有する安定な電荷中性形態で存在する部位を指す。

【0009】

本明細書において、「双性イオン置換基」という用語は、分子（例えばポリマー）に結合した双性イオンの特徴を有する区別可能な部位を指す。

【0010】

好ましくは、１つ以上の双性イオンは、半導体ポリマー骨格に共有結合する。

【0011】

好ましくは、第１の半導体ポリマーは、少なくとも１つの双性イオン置換基を有する第１の繰り返しユニットを含む。

【0012】

好ましくは、双性イオン置換基は、少なくとも１つの四級アミン基を含む。

【0013】

好ましくは、双性イオン置換基は、スルホネート基を含む。

【0014】

好ましくは、双性イオン置換基は、少なくとも１つ、例えば２つ、３つ、４つ、５つまたはそれ以上、例えば２〜２０、例えば２〜１０の整数の原子（例えば炭素）中心によって分離されたカチオン性中心およびアニオン性中心を含む。

【0015】

好ましくは第１の繰り返しユニットは、フルオレン残基を含む。

【0016】

好ましくは第１の繰り返しユニットは、以下の構造を含む：

【0017】

【化1】

式中、Ｒ^１は、前記のまたはさらに別の双性イオン置換基を含む。

【0018】

好ましくは、Ｒ^２は、前記のまたはさらに別の双性イオン基（例えば異なる双性イオン基）、ＨまたはＣ_１からＣ_１０直鎖または分岐鎖アルキル、アルケニルまたはアルキニル鎖を含む。

【0019】

より好ましくは、Ｒ^１およびＲ^２の両方は、双性イオン性置換基、例えば同じ双性イオン性置換基を含む。

【0020】

好ましくは、１つ以上の双性イオン性置換基は、２つを超える原子（例えば炭素）中心により、第１のアニオン性中心から分離した第１のカチオン性電荷中心を含む。

【0021】

好ましくは、第１の半導体ポリマーは、第２の繰り返しユニットを含む。

【0022】

好ましくは、第２の繰り返しユニットは、フルオレン残基、例えば９，９−ジオクチルフルオレンを含む。

【0023】

好ましくは、第１の半導体ポリマーは、第１の繰り返しユニットおよび前記のまたはさらに別の第２の繰り返しユニットの交互コポリマーを含む。

【0024】

一部の実施形態において、電荷輸送層は、発光性層とカソードとの間に配置され、例えば電荷輸送層は、発光性層および／またはカソードに直接隣接して配置される。

【0025】

他の実施形態において、電荷輸送層は、光起電性層とカソードとの間に配置され、例えば電荷輸送層は、光起電性層および／またはカソードに直接隣接して配置される。

【0026】

好ましくは、カソードは、アルミニウム、カルシウム、インジウムスズオキシド（ＩＴＯ）から選択される１つ以上の材料を含む。

【0027】

好ましくは、電荷輸送層（例えば、電子輸送層）は、少なくとも１ｎｍ（例えば、少なくとも２ｎｍ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも７ｎｍまたは少なくとも９ｎｍ）の厚さを有する。

【0028】

好ましくは、電荷輸送層（例えば電子輸送層）は、１ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有する。より好ましくは、電荷輸送層は２ｎｍ〜１０ｎｍの厚さを有する。

【0029】

さらなる態様において、本発明は、少なくとも１つの双性イオン性置換基を有する第１の繰り返しユニットを含む半導体ポリマーを提供し、ここでこの双性イオン性置換基は、２つを超える原子（例えば炭素）中心により第１のアニオン性電荷中心と分離した第１のカチオン性電荷中心を含む。

【0030】

好ましくは、双性イオン性置換基は、少なくとも１つの四級アミン基を含む。

【0031】

好ましくは、双性イオン性置換基は、スルホネート基を含む。

【0032】

好ましくは、第１の繰り返しユニットは、フルオレン残基を含む。

【0033】

好ましくは、第１の繰り返しユニットは、以下の構造を含む：

【0034】

【化2】

式中、Ｒ^１は、前記のまたはさらに別の双性イオン性置換基を含む。

【0035】

好ましくは、Ｒ^２は、前記のまたはさらに別の双性イオン基（例えば異なる双性イオン基）、ＨまたはＣ_１からＣ_１０直鎖または分岐鎖アルキル、アルケニルまたはアルキニル鎖を含む。

【0036】

より好ましくは、Ｒ^１およびＲ^２の両方は、双性イオン性置換基、例えば同じ双性イオン性置換基を含む。

【0037】

好ましくは、半導体ポリマーは、第２の繰り返しユニットを含む。

【0038】

好ましくは、第２の繰り返しユニットは、フルオレン残基、例えば９，９−ジオクチルフルオレンを含む。

【0039】

好ましくは、半導体ポリマーは、第１の繰り返しユニットおよび／または第２の繰り返しユニットの交互コポリマーを含む。

【0040】

さらなる態様において、本発明は、上述のような半導体ポリマーを含む電子注入材料を含む。

【0041】

さらなる態様において、本発明は、上述のようなポリマーを含む電子輸送材料を提供する。

【0042】

さらなる態様において、本発明は、少なくとも第１の共役モノマーを重合して、伝導性ポリマーを形成する工程、およびこのポリマーを少なくとも１つの双性イオン形成反応体と反応させて、伝導性双性イオン性ポリマーを形成する工程を含む、電気半導体双性イオン性ポリマーを製造する方法を含む。

【0043】

好ましくは、第１の共役モノマーは、少なくとも１つの三級アミン置換を含み、例えばそれから形成された半導体ポリマーは、三級アミン置換されたポリマーを含むようになる。

【0044】

好ましくは、第１の双性イオン形成反応体は、例えば前記のまたはさらに別の三級アミン基と反応するための、負電荷保持種またはそれらの前駆体を含む。

【0045】

好ましくは、負電荷保持種またはそれらの前駆体はスルホンを含む。

【0046】

好ましくは、この方法は、第１のモノマーを、少なくとも１つのさらなるモノマー、例えばアミンを含まないモノマーと共重合させる工程を含む。

【0047】

好ましくは、重合は、スズキ重合を含む。

【0048】

一部の実施形態において、重合は、ヤマモトまたはＳｔｉｌｌｅ重合を含む。

【0049】

本発明をさらに理解するために、ここで本発明を、以下の図面を参照して、実施例によってのみ説明する。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】本発明の伝導性ポリマーの合成経路を示す。

【図2】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの概略図を示す。

【図3】本発明および先行技術のデバイスに関する、電圧に対する輝度のプロットを示す。

【図4】本発明および先行技術のデバイスに関する、電圧に対する効率のプロットを示す。

【図5】本発明および先行技術の材料に関する、波長に対する吸収強度のプロットを示す。

【図6】本発明および先行技術の材料に関する、波長に対するフォトルミネッセンス強度のプロットを示す。

【図7】本発明のデバイスに関する、時間に対するルミネッセンスおよび電流密度のプロットを示す。

【図8】本発明および先行技術のデバイスに関する、電圧に対する容量電荷および電荷密度のプロットを示す。

【発明を実施するための形態】

【0051】

電荷中性共役高分子電解質は、以下の方法に従って合成された。

【0052】

中性三級アミンポリマーは、当該技術分野において周知の条件下、２，７−ビス（１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−９，９−ジオクチルフルオレン（１）と２，７−ジブロモ−９，９−ビス（（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エタニル）フルオレン（２）のＰｄ媒介されたスズキ縮合重合によって合成された。こうして形成された中性三級アミンポリマー（３）は、クロロホルム、ＴＨＦおよびトルエンのような有機溶媒中に可溶性であるが、メタノール、ＤＭＳＯおよび水には不溶性である。

【0053】

次いでポリマーは、トルエン／メタノール中、７０℃にて３日間、１，４−ブタンスルトンと共に還流することによって四級化した。得られた双性イオン性共役高分子電解質（４）は、メタノールおよびＤＭＳＯ中に可溶性であった。高分子電解質の元素分析は、第１のポリマーの三級アミンのスルホベタイン双性イオン性基へのほぼ１００％の転化を示した。

【0054】

上述の一連の反応に関する合成経路を図１に示す。

【0055】

図２は、本発明に従う単純なオプトエレクトロニクスデバイス１０を示す。デバイス１０は、順番に、アルミニウムカソード層１２、双性イオン性高分子電解質を含む２ｎｍ厚さの電子輸送層１４、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）−ｃｏ−ベノチアダゾール（Ｆ８ＢＴ）を含む１００ｎｍ厚さの発光性層１６およびＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳアノード１８を含む。

【0056】

デバイス１０は、アノード１８、発光性層１８および電子輸送層１４をガラス基板上に連続的にスピンコーティングし、続いて電子輸送層１４上にアルミニウムカソード１２を堆積させることによって製造された。

【実施例1】

【0057】

上述のようなデバイス１０を、電圧に対する輝度に関して試験した。試験の結果を図３にプロットする。ターンオン電圧（輝度が１ｃｄ／ｍ^２に到達する電圧として定義される）は２．３Ｖであり、ブライトネスは３Ｖで１９００ｃｄ／ｍ^２に増大し、５．８Ｖでは最大８００００ｃｄ／ｍ^２であった。

【実施例2】

【0058】

同じデバイス１０を、電圧に対する電流効率に関して試験した。試験の結果を図４にプロットする。５．８Ｖでの効率は、８．８ｃｄ／Ａであるとわかり（対応する電流密度は９１０．５ｃｄ／ｍ^２である）、最大効率は１０．４ｃｄ／Ａ（２６０００ｃｄ／ｍ^２のブライトネスにて）であった。デバイス効率は、操作電圧において安定であり、５．８Ｖまで顕著な低下は観測されないことは注目に値する。

【0059】

比較例
第１の比較デバイスは、順番に、アルミニウム／カルシウムカソード、Ｆ８ＢＴ発光層およびＰＥＤＯＴ：ＰＳＳアノードを含むように調製された。

【0060】

第２の比較デバイスは、順番に、アルミニウムカソード、Ｆ８ＢＴ発光層およびＰＥＤＯＴ：ＰＳＳアノードを含むように調製された。

【0061】

比較例１
第１の比較デバイスを、電圧に対する輝度および電圧に対する効率について試験した。結果を、それぞれ図３および４にプロットする。

【0062】

予測されるように、第１の比較デバイスは、電子注入が乏しいため、両方の試験において非常に劣っていた。特に、ターンオン電圧は、実施例１に関して観測された２．３Ｖより相当高い約７．５Ｖであったことに留意する。

【0063】

比較例２
また、第２の比較デバイスを、電圧に対する輝度および電圧に対する効率に関して試験した。結果を、それぞれ図３および４にプロットする。

【0064】

第２の比較デバイスのターンオン電圧は、実施例１と実質的に同じであることがわかったが、これはＦ８ＢＴのＬＵＭＯ（２．９４ｅＶ）とＣａの仕事関数（２．８７ｅＶ）との差が小さいことにより説明できる。しかし、第２の比較デバイスの最大ブライトネスは、実施例１のデバイスの半分未満である３０，０００ｃｄ／ｍ^２に過ぎないことがわかった。さらに、第２の比較デバイスのエネルギー変換効率は、実施例２で観測された効率のおおよそ半分であることがわかった。

【実施例3】

【0065】

双性イオン性高分子電解質のフィルムを、その吸収（実施例３ａ）およびフォトルミネッセンス（実施例３ｂ）特性について試験した。結果をそれぞれ図５および６にプロットする。

【0066】

比較例３
中性三級アミンポリマー（３）のフィルムを、その吸収（比較例３ａ）およびフォトルミネッセンス（比較例３ｂ）特性について試験した。結果をそれぞれ図５および６にプロットする。

【実施例4】

【0067】

メタノール中の双性イオン性高分子電解質の溶液を、その溶液吸収（実施例４ａ）および溶液フォトルミネッセンス特性（実施例４ｂ）について試験した。結果をそれぞれ図５および６にプロットする。

【0068】

比較例４
クロロホルム中の中性三級アミンポリマー（３）の溶液を、その溶液吸収（比較例４ａ）および溶液フォトルミネッセンス特性（比較例４ｂ）について試験した。結果をそれぞれ図５および６にプロットする。

【0069】

図５および６からわかるように、双性イオン性高分子電解質および中性ポリマーＦ８ＢＴについてのフィルム吸収およびフォトルミネッセンススペクトルは、非常に類似しており、双性イオン性高分子電解質の電子特性は、双性イオン性側鎖の強い双極子によって影響を受けないことを示唆している。

【0070】

双性イオン性高分子電解質およびＦ８ＢＴのＨＯＭＯは、サイクリックボルタンメトリーによって、それぞれ５．６ｅＶであることがわかった。対応するＬＵＭＯは、吸収オンセットにより、それぞれ２．６７ｅＶおよび２．６４ｅＶであることがわかった。これらの図は、当業者に対して、アルミニウム電極（仕事関数４．２８ｅＶ）とＦ８ＢＴ発光層との間の追加の双性イオン性高分子電解質層を含むことが、実際、電子注入バリアを増大させることを示唆し得る。驚くべきことに、反対のこともその通りであることが示された。

【実施例5】

【0071】

実施例１にて試験したデバイスと同様であるが、双性イオン性高分子電解質を含む７ｎｍ厚さの電子輸送層を有するデバイスを、４．９Ｖの長方形１Ｈｚ電圧パルスの間に、そのルミネッセンス（実施例５ａ）および電流密度ダイナミクス（実施例５ｂ）を測定するために試験した。結果を図７にプロットする。

【0072】

４．９ｅＶでの応答時間はおおよそ１０μｓであったことが観測されたが、これは金属電極の使用に一致している。応答時間は、電子注入層として共役高分子電解質を利用する他のデバイスに関しての応答時間よりも速いことが理解される。
［実施例６および７］

【0073】

実施例５にて測定された電流の時間依存性（図７に示されるように）および１０ｎｍ厚さの双性イオン性ポリマーを含む電子輸送層を有する同様のデバイスに関する等価データ（それぞれ実施例６および７）を統合し、デバイスに蓄積された電荷を示す。容量電荷蓄積および電荷密度を、おいて電圧に対してプロットして図８に示すして。

【0074】

比較例５
標準比較デバイスに関する同様の電流時間依存性を統合して、デバイスにおいて蓄積された電荷を示す。容量電荷蓄積および電荷密度を、電圧に対してプロットして図８に示す。

【0075】

これらのデータは、双性イオン含有デバイスが、電圧に関して線形に上昇する標準デバイスの容量帯電に加えて、３Ｖ付近の閾値を超えて追加の帯電を示すことを示している。理論に束縛されないが、この追加の帯電は、０〜１０μｓのタイムスケールの間に、双性イオンの再配向から生じると仮定される。

【0076】

そのため、本発明の双性イオン性高分子電解質は、電荷輸送材料として優れた性能を与えると同時に、発光周波数における妥協なしに、迅速な切り替え時間および高効率を維持する。

【0077】

代替または追加のイオン種は、ポリマー性構造に組み込まれてもよいことが、当業者には容易に理解される。さらに、他の双性イオン性ＣＰＥおよび分子半導体（例えばフラーレン）が、本明細書に概要される本発明に使用されてもよいことが理解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】