JP2011510484A - 電子デバイスのための緩衝二層 - Google Patents

Abstract

本開示は、緩衝二層、および電子デバイスにおけるそれらの使用に関する。この二層は、少なくとも１つの高フッ素化酸ポリマーでドープされた少なくとも１つの導電性ポリマーを含む第１層と、無機ナノ粒子を含む第２層とを有する。

Description

関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項の下、その全体を本明細書に参照により援用される、２００７年１２月２７日出願の米国仮特許出願第６１／０１６，８５１号明細書の優先権を主張するものである。

本開示は一般に、緩衝二層および電子デバイスにおけるそれらの使用に関する。

電子デバイスは、活性層を含む製品のカテゴリーに定義される。有機電子デバイスは少なくとも１つの有機活性層を有する。そのようなデバイスは、発光ダイオードなどの電気エネルギーを放射線に変換したり、電子的方法を介して信号を検出したり、光電池などの、放射線を電気エネルギーに変換したり、あるいは、１つまたは複数の有機半導体層を含んだりする。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、エレクトロルミネッセンスが可能な有機層を含む有機電子デバイスである。導電性ポリマーを含有するＯＬＥＤは、電極間に追加の層付きで以下の構成を有することができる：
アノード／緩衝層／ＥＬ材料／カソード
通常、アノードは、たとえば、インジウム／スズ酸化物（ＩＴＯ）などの、ＥＬ材料中に正孔を注入する能力を有するあらゆる材料である。場合により、アノードは、ガラスまたはプラスチックの基体上に支持されている。ＥＬ材料としては、蛍光性化合物、蛍光性およびリン光性の金属錯体、共役ポリマー、ならびにそれらの混合物が挙げられる。通常、カソードは、ＥＬ材料中に電子を注入する能力を有するあらゆる材料（たとえばＣａまたはＢａなど）である。

１０^-3〜１０^-7Ｓ／ｃｍの範囲の低い導電率を有する導電性ポリマーが、ＩＴＯなどの、導電性アノードと直接接触した緩衝層として一般に使用される。

改善された緩衝層が引き続き必要とされている。

少なくとも１つの高フッ素化酸ポリマーでドープされた少なくとも１つの導電性ポリマーを含む第１層と、
この第１層と接触した第２層であって、酸化物、硫化物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される無機ナノ粒子を含む第２層と
を含む緩衝二層が提供される。

別の実施形態においては、この第２層は不連続層である。

別の実施形態においては、少なくとも１つの緩衝二層を含む電子デバイスが提供される。

本発明は、添付の図において例として、限定されずに説明される。

接触角を説明する図である。 有機電子デバイスの一例の略図である。 有機電子デバイスの別の例の略図である。

当業者であれば理解しているであろうように、図面中の物体は、平易かつ明快にするために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。たとえば、実施形態を理解しやすいようにするために、図面中の一部の物体の寸法が他の物体よりも誇張されている場合がある。

多数の態様および実施形態を本明細書に説明してきたが、これらは単に例示的で非限定的なものである。本明細書を読めば、本発明の範囲から逸脱しない他の態様および実施形態が実現可能であることが、当業者には分かるであろう。

いずれか１つまたは複数の本発明の実施形態のその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。この詳細な説明では、最初に、用語の定義および説明を扱い、続いて、緩衝二層の第１層、緩衝二層の第２層、緩衝二層の形成、電子デバイス、最後に、実施例を扱う。

１．用語の定義および説明
以下に説明される実施形態の詳細を扱う前に、一部の用語が定義または説明される。

用語「緩衝層」または「緩衝材料」は、下にある層の平坦化、電荷輸送および／または電荷注入特性、酸素または金属イオンなどの不純物の捕捉、ならびに有機電子デバイスの性能を促進するためのまたは向上させるための他の態様を含むがこれらに限定されない、１つまたは複数の機能を有機電子デバイスにおいて有することができる導電性または半導性層または材料を意味することを意図している。

用語「導体」およびその変形は、電位が実質的に降下することなく層材料、部材、または構造に電流が流れるような電気的性質を有する層材料、部材、または構造を意味することを意図している。この用語は、半導体を含むことを意図している。ある実施形態においては、導体は、少なくとも１０^-7Ｓ／ｃｍの導電率を有する層を形成する。

用語「不連続」は、層に関する場合、それが適用される領域内の下にある層を完全には覆わない層を意味することを意図している。

用語「導電性」は、材料に関する場合、カーボンブラックまたは導電性金属粒子を加えなくても、本来または本質的に導電性となることができる材料を意味することを意図している。

用語「ポリマー」は、少なくとも１つの繰り返しモノマー単位を有する材料を意味することを意図している。この用語は、たった１つの種類の、または化学種のモノマー単位を有するホモポリマー、および異なる化学種のモノマー単位から形成されるコポリマーなどの、２つ以上の異なるモノマー単位を有するコポリマーを含む。

用語「酸ポリマー」は、酸性基を有するポリマーを意味する。

用語「酸性基」は、イオン化して水素イオンをブレンステッド塩基に供与することができる基を意味する。

用語「高フッ素化」は、炭素に結合した利用可能な水素の少なくとも９０％がフッ素で置換された化合物を意味する。

用語「完全フッ素化」および「過フッ素化」は同じ意味で用いられ、炭素に結合した利用可能な水素のすべてがフッ素で置換された化合物を意味する。

用語「ドープされた」は、導電性ポリマーに関する場合、導電性ポリマーが導電性ポリマー上の電荷とバランスをとるためのポリマー対イオンを有することを意味することを意図している。

用語「ドープされた導電性ポリマー」は、導電性ポリマーとそれと会合しているポリマー対イオンとを意味することを意図している。

用語「層」は、用語「フィルム」と同じ意味で用いられ、所望の領域を覆うコーティングを意味する。この用語はサイズによって限定されない。この領域は、全体デバイスほどに大きいかもしくは実視覚表示などの特異的な機能領域ほどに小さい、または単一サブピクセルほどに小さいものであることができる。特に明記しない限り、層およびフィルムは、蒸着、液相堆積（連続および不連続技術）、ならびに熱転写などの、あらゆる従来型堆積技術によって形成することができる。

用語「ナノ粒子」は、１００ｎｍ未満の粒度を有する材料を意味する。ある実施形態においては、粒度は１０ｎｍ未満である。ある実施形態においては、粒度は５ｎｍ未満である。

用語「水性」は、かなりの部分の水を有する液体を意味し、一実施形態においては、それは、少なくとも約４０重量％の水であり；ある実施形態においては、少なくとも約６０重量％の水である。

層、材料、部材、または構造に関して言及される場合、用語「正孔輸送」は、そのような層、材料、部材、または構造が、比較的効率的にかつ少ない電荷損失で、そのような層、材料、部材、または構造の厚さを通過する正電荷の移動を促進することを意味することを意図している。

層、材料、部材または構造に関して言及される場合、用語「電子輸送」は、そのような層、材料、部材または構造の厚さを通過する負電荷の別の層、材料、部材または構造への移動を促進するかまたは容易にするような層、材料、部材または構造を意味する。

用語「有機電子デバイス」は、１つまたは複数の半導体層または材料を含むデバイスを意味することを意図している。有機電子デバイスとしては：（１）電気エネルギーを放射線に変換するデバイス（たとえば、発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、ダイオードレーザー、または照明パネル）、（２）電子的方法を介して信号を検出するデバイス（たとえば、光検出器、光導電セル、フォトレジスタ、光スイッチ、光トランジスタ、光電管、赤外線（「ＩＲ」）検出器、またはバイオセンサー）、（３）放射線を電気エネルギーに変換するデバイス（たとえば、光起電力デバイスまたは太陽電池）、および（４）１つまたは複数の有機半導体層を含む１つまたは複数の電子部品を含むデバイス（たとえば、トランジスタまたはダイオード）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

発光材料はまた、幾つかの電荷輸送特性を有してもよいが、用語「正孔輸送」および「電子輸送」は、その主要機能が発光である層、材料、部材、または構造を含むことを意図していない。

本明細書において使用される場合、用語「含んでなる」、「含んでなること」、「含む」、「含むこと」、「有する」、「有すること」、またはそれらの他のあらゆる変形は、非排他的な包含を扱うことを意図している。たとえば、ある一連の要素を含むプロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素にのみに必ずしも限定されるわけではなく、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に関して明示されず固有のものでもない他の要素を含むことができる。さらに、反対の意味で明記されない限り、「または」は、包含的な「または」を意味するのであって、排他的な「または」を意味するのではない。たとえば、条件ＡまたはＢが満たされるのは、Ａが真であり（または存在し）Ｂが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在せず）Ｂが真である（または存在する）、ならびにＡおよびＢの両方が真である（または存在する）のいずれか１つによってである。

また、本発明の要素および成分を説明するために「ａ」または「ａｎ」も使用されている。これは単に便宜的なものであり、本発明の一般的な意味を提供するために行われている。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むものと読むべきであり、明らかに他の意味となる場合を除けば、単数形は複数形も含んでいる。

元素周期表中の縦列に対応する族の番号は、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，８１版（２０００−２００１）に見ることができる「新表記法」（Ｎｅｗ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）の規則を使用している。

特に定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を有する。式中、文字Ｑ、Ｒ、Ｔ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、およびＺは本明細書に定義される原子または基を示すために用いられる。すべての他の文字は通常の原子記号を示すために用いられる。元素周期表中の縦列に対応する族の番号は、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，８１版（２０００）に見ることができるような「新表記法」（Ｎｅｗ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）の規則を使用している。

本明細書に記載されていない程度の、具体的な材料、処理行為、および回路に関する多くの詳細は従来通りであり、それらについては、有機発光ダイオードディスプレイ、光源、光検出器、光電池、および半導体要素の技術分野の教科書およびその他の情報源中に見ることができる。

２．緩衝二層の第１層
第１層は、高フッ素化酸ポリマーでドープされた導電性ポリマーを含む。この層は、１つまたは複数の異なる導電性ポリマーと１つまたは複数の異なる高フッ素化酸ポリマーとを含んでもよい。ある実施形態においては、第１層は本質的に、高フッ素化酸ポリマーでドープされた導電性ポリマーからなる。

ａ．導電性ポリマー
あらゆる導電性ポリマーを新規組成物に使用することができる。ある実施形態においては、導電性ポリマーは、１０^-7Ｓ／ｃｍより大きい導電率を有する層を形成する。

新規組成物に好適な導電性ポリマーは、単独で重合させられる場合に、導電性ホモポリマーを形成する少なくとも１つのモノマーから製造される。そのようなモノマーは本明細書では「導電性前駆体モノマー」と呼ばれる。単独で重合させられる場合に導電性ではないホモポリマーを形成するモノマーは「非導電性前駆体モノマー」と呼ばれる。導電性ポリマーはホモポリマーまたはコポリマーであることができる。新規組成物に好適な導電性コポリマーは、２つ以上の導電性前駆体モノマーから、または１つまたは複数の導電性前駆体モノマーと１つまたは複数の非導電性前駆体モノマーとの組み合わせから製造することができる。

ある実施形態においては、導電性ポリマーは、チオフェン類、セレノフェン類、テルロフェン類、ピロール類、アニリン類、４−アミノ−インドール類、７−アミノ−インドール類、および多環式芳香族化合物から選択される少なくとも１つの前駆体モノマーから製造される。これらのモノマーから製造されたポリマーは、本明細書において、それぞれ、ポリチオフェン、ポリ（セレノフェン）、ポリ（テルロフェン）、ポリピロール、ポリアニリン、ポリ（４−アミノ−インドール）、ポリ（７−アミノ−インドール）、および多環式芳香族ポリマーと呼ばれる。用語「多環式芳香族」は、２つ以上の芳香環を有する化合物を意味する。これらの環は、１つまたは複数の結合によって連結している場合もあるし、互いに縮合している場合もある。用語「芳香環」は、複素環式芳香環を含むことを意図している。「多環式複素環式芳香族」化合物は、少なくとも１つの複素環式芳香環を有する。ある実施形態においては、多環式芳香族ポリマーはポリ（チエノチオフェン）である。

ある実施形態においては、新規組成物中の導電性ポリマーを形成するために使用が考慮されるモノマーは、以下の式Ｉを含み：

式中：
Ｑは、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択され；
Ｒ¹は、それぞれ同じかまたは異なるように独立して選択され、そして、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ（ａｌｋｙｔｈｉｏ）、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択されるか；あるいは両方のＲ¹基が一緒になってアルキレン鎖またはアルケニレン鎖を形成して、３、４、５、６、または７員の芳香環または脂環式環を完成させてもよく、その環は場合により、１つまたは複数の二価の窒素原子、セレン原子、テルル原子、硫黄原子、または酸素原子を含んでもよい。

本明細書において使用される場合、用語「アルキル」は、脂肪族炭化水素から誘導される基を意味し、非置換の場合も置換されている場合もある線状、分岐、および環状の基を含んでいる。用語「ヘテロアルキル」は、アルキル基中の１つまたは複数の炭素原子が窒素、酸素、硫黄などの別の原子で置き換えられているアルキル基を意味することを意図している。用語「アルキレン」は、２つの結合点を有するアルキル基を意味する。

本明細書において使用される場合、用語「アルケニル」は、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する脂肪族炭化水素から誘導される基を意味し、非置換の場合も置換されている場合もある線状、分岐、および環状の基を含んでいる。用語「ヘテロアルケニル」は、アルケニル基中の１つまたは複数の炭素原子が窒素、酸素、硫黄などの別の原子で置き換えられているアルケニル基を意味することを意図している。用語「アルケニレン」は、２つの結合点を有するアルケニル基を意味する。

本明細書において使用される場合、置換基に関する以下の用語は、以下に示す式を意味する：
「アルコール」 −Ｒ³−ＯＨ
「アミド」 −Ｒ³−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ⁶）Ｒ⁶
「アミドスルホネート」 −Ｒ³−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ⁶）Ｒ⁴−ＳＯ₃Ｚ
「ベンジル」 −ＣＨ₂−Ｃ₆Ｈ₅
「カルボキシレート」 −Ｒ³−Ｃ（Ｏ）Ｏ−Ｚまたは−Ｒ³−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｚ
「エーテル」 −Ｒ³−（Ｏ−Ｒ⁵）_p−Ｏ−Ｒ⁵
「エーテルカルボキシレート」 −Ｒ³−Ｏ−Ｒ⁴−Ｃ（Ｏ）Ｏ−Ｚまたは−Ｒ³−Ｏ−Ｒ⁴−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｚ
「エーテルスルホネート」 −Ｒ³−Ｏ−Ｒ⁴−ＳＯ₃Ｚ
「エステルスルホネート」 −Ｒ³−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｒ⁴−ＳＯ₃Ｚ
「スルホンイミド」 −Ｒ³−ＳＯ₂−ＮＨ−ＳＯ₂−Ｒ⁵
「ウレタン」 −Ｒ³−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（Ｒ⁶）₂
式中、すべての「Ｒ」基はそれぞれ同じかまたは異なるものであり：
Ｒ³は単結合またはアルキレン基であり：
Ｒ⁴はアルキレン基であり
Ｒ⁵はアルキル基であり
Ｒ⁶は水素またはアルキル基であり
ｐは０または１〜２０の整数であり
Ｚは、Ｈ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｎ（Ｒ⁵）₄、またはＲ⁵である。
上記基はいずれも、さらに非置換の場合も置換されている場合もあり、いずれの基も、過フッ素化基などのように、１つまたは複数の水素がＦで置換されていてもよい。ある実施形態においては、上記アルキル基およびアルキレン基は１〜２０個の炭素原子を有する。

ある実施形態においては、モノマー中、両方のＲ¹が一緒になって−Ｗ−（ＣＹ¹Ｙ²）_m−Ｗ−を形成し、式中、ｍは２または３であり、ＷはＯ、Ｓ、Ｓｅ、ＰＯ、ＮＲ⁶であり、Ｙ¹は、それぞれ同じかまたは異なるものであり、水素またはフッ素であり、Ｙ²は、それぞれ同じかまたは異なるものであり、水素、ハロゲン、アルキル、アルコール、アミドスルホネート、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され、ここで、これらのＹ基は部分的にまたは完全にフッ素化されていてもよい。ある実施形態においては、すべてのＹは水素である。ある実施形態においては、このポリマーはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）である。ある実施形態においては、少なくとも１つのＹ基は水素ではない。ある実施形態においては、少なくとも１つのＹ基は、少なくとも１つの水素がＦで置換された置換基である。ある実施形態においては、少なくとも１つのＹ基は過フッ素化されている。

ある実施形態においては、モノマーは式Ｉ（ａ）を有し：

式中：
Ｑは、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択され；
Ｒ⁷は、それぞれ同じかまたは異なるものであり、水素、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルコール、アミドスルホネート、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され、但し、少なくとも１つのＲ⁷が水素ではなく、
ｍは２または３である。

式Ｉ（ａ）のある実施形態においては、ｍは２であり、１つのＲ⁷は、５個を超える炭素原子のアルキル基であり、他のすべてのＲ⁷は水素である。

式Ｉ（ａ）のある実施形態においては、少なくとも１つのＲ⁷基はフッ素化されている。ある実施形態においては、少なくとも１つのＲ⁷基は少なくとも１つのフッ素置換基を有する。ある実施形態においては、そのＲ⁷基は完全フッ素化されている。

式Ｉ（ａ）のある実施形態においては、モノマー上の縮合脂環式環上のＲ⁷置換基によって、モノマーの水に対する溶解性が改善され、フッ素化酸ポリマーの存在下での重合が促進される。

式Ｉ（ａ）のある実施形態においては、ｍは２であり、１つのＲ⁷は、スルホン酸−プロピレン−エーテル−メチレンであり、他のすべてのＲ⁷は水素である。ある実施形態においては、ｍは２であり、１つのＲ⁷は、プロピル−エーテル−エチレンであり、他のすべてのＲ⁷は水素である。ある実施形態においては、ｍは２であり、１つのＲ⁷はメトキシであり、他のすべてのＲ⁷は水素である。ある実施形態においては、１つのＲ⁷は、スルホン酸ジフルオロメチレンエステルメチレン（−ＣＨ₂−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＣＦ₂−ＳＯ₃Ｈ）であり、他のすべてのＲ⁷は水素である。

ある実施形態においては、新規組成物中の導電性ポリマーを形成するために使用が考慮されるピロールモノマーは以下の式ＩＩを含む。

式ＩＩにおいて：
Ｒ¹は、それぞれ同じかまたは異なるように独立して選択され、そして、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ（ａｌｋｙｔｈｉｏ）、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、アミドスルホネート、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択されるか；あるいは両方のＲ¹基が一緒になってアルキレン鎖またはアルケニレン鎖を形成して、３、４、５、６、または７員の芳香環または脂環式環を完成させてもよく、その環は場合により、１つまたは複数の二価の窒素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子、または酸素原子を含んでもよく；
Ｒ²は、それぞれ同じかまたは異なるように独立して選択され、そして、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルカノイル、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される。

ある実施形態においては、Ｒ¹は、それぞれ同じかまたは異なるものであり、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、アミドスルホネート、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、ウレタン、エポキシ、シラン、シロキサン、ならびに、１つまたは複数のスルホン酸、カルボン酸、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、またはシロキサン部分で置換されたアルキルから独立して選択される。

ある実施形態においては、Ｒ²は、水素、アルキル、ならびに、１つまたは複数のスルホン酸、カルボン酸、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、またはシロキサン部分で置換されたアルキルから選択される。

ある実施形態においては、上記ピロールモノマーは置換されておらず、Ｒ¹およびＲ²の両方が水素である。

ある実施形態においては、両方のＲ¹が一緒になって、アルキル、ヘテロアルキル、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される基でさらに置換された６員または７員の脂環式環を形成する。これらの基は、モノマーおよび結果として得られるポリマーの溶解性を改善することができる。ある実施形態においては、両方のＲ¹が一緒になって、アルキル基でさらに置換された６員または７員の脂環式環を形成する。ある実施形態においては、両方のＲ¹が一緒になって、少なくとも１つの炭素原子を有するアルキル基でさらに置換された６員または７員の脂環式環を形成する。

ある実施形態においては、両方のＲ¹が一緒になって−Ｏ−（ＣＨＹ）_m−Ｏ−を形成し、式中、ｍは２または３であり、Ｙは、それぞれ同じかまたは異なるものであり、水素、アルキル、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、アミドスルホネート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される。ある実施形態においては、少なくとも１つのＹ基は水素ではない。ある実施形態においては、少なくとも１つのＹ基は、少なくとも１つの水素がＦで置換された置換基である。ある実施形態においては、少なくとも１つのＹ基は過フッ素化されている。

ある実施形態においては、本発明の組成物中の導電性ポリマーを形成するために使用が考慮されるアニリンモノマーは以下の式ＩＩＩを含む。

式中：
ａは０または１〜４の整数であり；
ｂは１〜５の整数であり、但しａ＋ｂ＝５であり；
Ｒ¹は、それぞれ同じかまたは異なるように独立して選択され、そして、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ（ａｌｋｙｔｈｉｏ）、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択されるか；あるいは両方のＲ¹基が一緒になってアルキレン鎖またはアルケニレン鎖を形成して、３、４、５、６、または７員の芳香環または脂環式環を完成させてもよく、その環は場合により、１つまたは複数の二価の窒素原子、硫黄原子、または酸素原子を含んでもよい。

重合すると、このアニリンモノマー単位は、以下に示す式ＩＶ（ａ）または式ＩＶ（ｂ）、あるいは両方の式の組み合わせを有することができる。

式中、ａ、ｂ、およびＲ¹は前出の定義の通りである。

ある実施形態においては、上記アニリンモノマーは置換されておらず、ａ＝０である。

ある実施形態においては、ａは０ではなく、少なくとも１つのＲ¹はフッ素化されている。ある実施形態においては、少なくとも１つのＲ¹は過フッ素化されている。

ある実施形態においては、新規組成物中の導電性ポリマーを形成するために使用が考慮される縮合多環式複素環式芳香族モノマーは、２つ以上の縮合芳香環を有し、その環の少なくとも１つが複素環式芳香族である。ある実施形態においては、この縮合多環式複素環式芳香族モノマーは式Ｖを有し：

式中：
Ｑは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、またはＮＲ⁶であり；
Ｒ⁶は、水素またはアルキルであり；
Ｒ⁸、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰、およびＲ¹¹は、それぞれ同じかまたは異なるように独立して選択され、そして、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ（ａｌｋｙｔｈｉｏ）、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され；
Ｒ⁸とＲ⁹、Ｒ⁹とＲ¹⁰、およびＲ¹⁰とＲ¹¹、のうち少なくとも１つがアルケニレン鎖を形成して５または６員の芳香環を完成させ、その環は、場合により１つまたは複数の二価の窒素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子、または酸素原子を含むことができる。

ある実施形態においては、上記縮合多環式複素環式芳香族モノマーは、式Ｖ（ａ）、Ｖ（ｂ）、Ｖ（ｃ）、Ｖ（ｄ）、Ｖ（ｅ）、Ｖ（ｆ）、Ｖ（ｇ）、Ｖ（ｈ）、Ｖ（ｉ）、Ｖ（ｊ）、およびＶ（ｋ）からなる群から選択される式を有し：

式中：
Ｑは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、またはＮＨであり；
Ｔは、それぞれ同じかまたは異なるものであり、Ｓ、ＮＲ⁶、Ｏ、ＳｉＲ⁶ ₂、Ｓｅ、Ｔｅ、およびＰＲ⁶から選択され；
ＹはＮであり；
Ｒ⁶は、水素またはアルキルである。

上記縮合多環式複素環式芳香族モノマーは、アルキル、ヘテロアルキル、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される基でさらに置換されていてもよい。ある実施形態においては、これらの置換基はフッ素化されている。ある実施形態においては、これらの置換基は完全フッ素化されている。

ある実施形態においては、上記縮合多環式複素環式芳香族モノマーはチエノ（チオフェン）である。このような化合物は、たとえば、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，３４，５７４６−５７４７（２００１）；およびＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，３５，７２８１−７２８６（２００２）において説明されている。ある実施形態においては、このチエノ（チオフェン）は、チエノ（２，３−ｂ）チオフェン、チエノ（３，２−ｂ）チオフェン、およびチエノ（３，４−ｂ）チオフェンから選択される。ある実施形態においては、チエノ（チオフェン）モノマーは、アルキル、ヘテロアルキル、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される少なくとも１つの基でさらに置換されている。ある実施形態においては、これらの置換基はフッ素化されている。ある実施形態においては、これらの置換基は完全フッ素化されている。

ある実施形態においては、本発明の組成物中のポリマーを形成するために使用が考慮される多環式複素環式芳香族モノマーは式ＶＩを含み：

式中：
Ｑは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、またはＮＲ⁶であり；
Ｔは、Ｓ、ＮＲ⁶、Ｏ、ＳｉＲ⁶ ₂、Ｓｅ、Ｔｅ、およびＰＲ⁶から選択され；
Ｅは、アルケニレン、アリーレン、およびヘテロアリーレンから選択され；
Ｒ６は、水素またはアルキルであり；
Ｒ¹²は、それぞれ同じかまたは異なるものであり、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ（ａｌｋｙｔｈｉｏ）、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択されるか；あるいは両方のＲ¹²基が一緒になってアルキレン鎖またはアルケニレン鎖を形成して、３、４、５、６、または７員の芳香環または脂環式環を完成させてもよく、その環は場合により１つまたは複数の二価の窒素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子、または酸素原子を含んでもよい。

ある実施形態においては、本発明の導電性ポリマーは、前駆体モノマーと少なくとも１つの第２のモノマーとのコポリマーである。コポリマーに望まれる性質に悪影響を及ぼさないのであれば、あらゆる種類の第２のモノマーを使用することができる。ある実施形態においては、第２のモノマーは、モノマー単位の総数を基準にして、ポリマーの５０％以下を構成する。ある実施形態においては、第２のモノマーは、モノマー単位の総数を基準にして、３０％以下を構成する。ある実施形態においては、第２のモノマーは、モノマー単位の総数を基準にして、１０％以下を構成する。

第２のモノマーの代表的な種類としては、アルケニル、アルキニル、アリーレン、およびヘテロアリーレンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。第２のモノマーの例としては、限定するものではないが、フルオレン、オキサジアゾール、チアジアゾール、ベンゾチアジアゾール、フェニレンビニレン、フェニレンエチニレン、ピリジン、ジアジン類、およびトリアジン類が挙げられ、これらすべてがさらに置換されていてもよい。

ある実施形態においては、本発明のコポリマーは、最初に構造Ａ−Ｂ−Ｃを有する中間前駆体モノマーを形成することによって製造され、式中、ＡおよびＣは、同じかまたは異なっていてもよい前駆体モノマーを表し、Ｂは第２のモノマーを表す。このＡ−Ｂ−Ｃ中間前駆体モノマーは、ヤマモト（Ｙａｍａｍｏｔｏ）、スティル（Ｓｔｉｌｌｅ）、グリニャール（Ｇｒｉｇｎａｒｄ）メタセシス、スズキ（Ｓｕｚｕｋｉ）、およびネギシ（Ｎｅｇｉｓｈｉ）カップリングなどの標準的な合成有機技術を使用して調製することができる。次に、この中間前駆体モノマー単独で酸化重合させる、または１つまたは複数の別の前駆体モノマーとともに酸化重合させることによって、本発明のコポリマーが形成される。

ある実施形態においては、導電性ポリマーは、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリマー縮合多環式複素環式芳香族化合物、そのコポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。

ある実施形態においては、導電性ポリマーは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンオキシチアチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジチアチオフェン）、非置換ポリピロール、ポリ（チエノ（２，３−ｂ）チオフェン）、ポリ（チエノ（３，２−ｂ）チオフェン）、およびポリ（チエノ（３，４−ｂ）チオフェン）からなる群から選択される。

ｂ．高フッ素化酸ポリマー
高フッ素化酸ポリマー（「ＨＦＡＰ」）は、高フッ素化されている、そして酸性プロトンを持った酸性基を有するあらゆるポリマーであることができる。酸性基は、イオン化可能なプロトンを供給する。ある実施形態においては、酸性プロトンは３未満のｐＫａを有する。ある実施形態においては、酸性プロトンは０未満のｐＫａを有する。ある実施形態においては、酸性プロトンは−５未満のｐＫａを有する。酸性基は、ポリマー主鎖に直接結合していてもよいし、ポリマー主鎖上の側鎖に結合していてもよい。酸性基の例としては、カルボン酸基、スルホン酸基、スルホンイミド基、リン酸基、ホスホン酸基、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。酸性基はすべてが同じものである場合もあるし、ポリマーが２種類以上の酸性基を有することもできる。ある実施形態においては、酸性基は、スルホン酸基、スルホンアミド基、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。

ある実施形態においては、本発明のＨＦＡＰは少なくとも９５％フッ素化されており；ある実施形態においては、完全フッ素化されている。

ある実施形態においては、ＨＦＡＰは水溶性である。ある実施形態においては、ＨＦＡＰは水に分散性である。ある実施形態においては、ＨＦＡＰは有機溶剤でぬらすことができる。用語「有機溶剤でぬらすことができる」は、フィルムに成形された場合に、有機溶剤と６０°以下の接触角を有する材料を意味する。ある実施形態においては、ぬらすことができる材料は、５５°以下の接触角でフェニルヘキサンによってぬらすことができるフィルムを形成する。接触角の測定方法は周知である。ある実施形態においては、ぬらすことができる材料は、単独ではぬらすことができないが、選択的な添加剤でそれをぬらすようにすることができるポリマー酸から製造することができる。

好適なポリマー主鎖の例としては、すべてが高フッ素化されている；ある実施形態においては完全フッ素化されている、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド、ポリアクリルアミド、ポリスチレン、およびそれらのコポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

一実施形態においては、酸性基は、スルホン酸基またはスルホンイミド基である。スルホンイミド基は次式を有し：
−ＳＯ₂−ＮＨ−ＳＯ₂−Ｒ
式中、Ｒはアルキル基である。

一実施形態においては、酸性基はフッ素化側鎖上にある。一実施形態においては、フッ素化側鎖は、アルキル基、アルコキシ基、アミド基、エーテル基、およびそれらの組み合わせから選択され、そのすべては完全にフッ素化されている。

一実施形態においては、ＨＦＡＰは、ペンダント高フッ素化アルキルスルホネート、高フッ素化エーテルスルホネート、高フッ素化エステルスルホネート、または高フッ素化エーテルスルホンイミド基を持った、高フッ素化オレフィン主鎖を有する。一実施形態においては、ＨＦＡＰは、パーフルオロ−エーテル−スルホン酸側鎖を有するパーフルオロオレフィンである。一実施形態においては、このポリマーは、１，１−ジフルオロエチレンと２−（１，１−ジフルオロ−２−（トリフルオロメチル）アリルオキシ）−１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホン酸とのコポリマーである。一実施形態においては、このポリマーは、エチレンと２−（２−（１，２，２−トリフルオロビニルオキシ）−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロポキシ）−１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホン酸とのコポリマーである。これらのコポリマーは、相当するスルホニルフロオリドポリマーとして製造することができ、次にスルホン酸形態に変換することができる。

一実施形態においては、ＨＦＡＰは、フッ素化されたおよび部分スルホン化されたポリ（アリーレンエーテルスルホン）のホモポリマーまたはコポリマーである。このコポリマーはブロックコポリマーであることができる。

一実施形態においては、ＨＦＡＰは、式ＩＸを有するスルホンイミドポリマーであり：

式中：
Ｒ_fは、１つまたは複数のエーテル酸素で置換されていてもよい、高フッ素化アルキレン、高フッ素化ヘテロアルキレン、高フッ素化アリーレン、および高フッ素化ヘテロアリーレンから選択され；
ｎは少なくとも４である。

式ＩＸの一実施形態においては、Ｒ_fはパーフルオロアルキル基である。一実施形態においては、Ｒ_fはパーフルオロブチル基である。一実施形態においては、Ｒ_fはエーテル酸素を含有する。一実施形態においては、ｎは１０より大きい。

一実施形態においては、ＨＦＡＰは、高フッ素化ポリマー主鎖と式Ｘを有する側鎖とを含み：

式中：
Ｒ¹⁵は、高フッ素化アルキレン基または高フッ素化ヘテロアルキレン基であり；
Ｒ¹⁶は、高フッ素化アルキル基または高フッ素化アリール基であり；
ａは０または１〜４の整数である。

一実施形態においては、ＨＦＡＰは式ＸＩを有し：

式中：
Ｒ¹⁶は、高フッ素化アルキル基または高フッ素化アリール基であり；
ｃは独立して０または１〜３の整数であり；
ｎは少なくとも４である。

ＨＦＡＰの合成は、たとえば、Ａ．Ｆｅｉｒｉｎｇら、Ｊ．Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２０００、１０５、１２９−１３５；Ａ．Ｆｅｉｒｉｎｇら、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２０００、３３、９２６２−９２７１；Ｄ．Ｄ．Ｄｅｓｍａｒｔｅａｕ、Ｊ．Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍ．１９９５、７２、２０３−２０８；Ａ．Ｊ．Ａｐｐｌｅｂｙら．、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９３、１４０（１）、１０９−１１１；およびＤｅｓｍａｒｔｅａｕ、米国特許第５，４６３，００５号明細書に記載されてきた。

一実施形態においては、ＨＦＡＰはまた、少なくとも１つの高フッ素化エチレン系不飽和化合物から誘導される繰り返し単位を含む。パーフルオロオレフィンは２〜２０個の炭素原子を含む。代表的なパーフルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）、パーフルオロ−（２−メチレン−４−メチル−１，３−ジオキソラン）、ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＦ₂）_tＣＦ＝ＣＦ₂、（式中、ｔは１または２である）、およびＲ_f”ＯＣＦ＝ＣＦ₂（式中、Ｒ_f”は、１〜約１０個の炭素原子の飽和パーフルオロアルキル基である）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。一実施形態においては、コモノマーはテトラフルオロエチレンである。

一実施形態においては、本発明のＨＦＡＰはコロイド形成性ポリマー酸である。本明細書において使用される場合、用語「コロイド形成性」は、水に対して不溶性であり、水性媒体中に分散させた場合にコロイドを形成する材料を意味する。コロイド形成性ポリマー酸は、通常、約１０，０００〜約４，０００，０００の範囲内の分子量を有する。一実施形態においては、このポリマー酸は約１００，０００〜約２，０００，０００の分子量を有する。コロイドの粒度は、通常２ナノメートル（ｎｍ）〜約１４０ｎｍの範囲内である。一実施形態においては、このコロイドは２ｎｍ〜約３０ｎｍの粒度を有する。酸性プロトンを有するあらゆる高フッ素化コロイド形成性ポリマー材料を使用することができる。

本明細書で上に記載されるポリマーの幾つかは、非酸の形態で、たとえば、塩、エステル、またはスルホニルフルオリドの形態で形成することができる。それらは、以下に記載される導電性組成物の製造のために酸の形態に変換される。

ある実施形態においては、ＨＦＡＰは、高フッ素化炭素主鎖と式
−（Ｏ−ＣＦ₂ＣＦＲ_f ³）_a−Ｏ−ＣＦ₂ＣＦＲ_f ⁴ＳＯ₃Ｅ⁵
で表される側鎖とを含み、
式中、Ｒ_f ³およびＲ_f ⁴は独立して、Ｆ、Ｃｌまたは１〜１０個の炭素原子を有する高フッ素化アルキル基から選択され、ａ＝０、１または２である。ある場合においてはＥ⁵は、Ｌｉ、Ｎａ、またはＫなどの陽イオンであることができ、酸形態に変換することができる。

ある実施形態においては、ＨＦＡＰは、米国特許第３，２８２，８７５号明細書にならびに同第４，３５８，５４５号明細書および同第４，９４０，５２５号明細書に開示されているポリマーであることができる。ある実施形態においては、ＨＦＡＰは、パーフルオロカーボン主鎖と式
−Ｏ−ＣＦ₂ＣＦ（ＣＦ₃）−Ｏ−ＣＦ₂ＣＦ₂ＳＯ₃Ｅ⁵
で表される側鎖とを含み、
式中、Ｅ⁵は上に定義された通りである。この種類のＨＦＡＰは、米国特許第３，２８２，８７５号明細書に開示されており、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と過フッ素化ビニルエーテルＣＦ₂＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ₂ＣＦ（ＣＦ₃）−Ｏ−ＣＦ₂ＣＦ₂ＳＯ₂Ｆ、パーフルオロ（３，６−ジオキサ−４−メチル−７−オクテンフルホニルフルオリド）（ＰＤＭＯＦ）との共重合、続いて、スルホニルフルオリド基の加水分解によるスルホネート基への変換によって製造し、必要に応じてイオン交換してそれらを望ましいイオン形態に変換することができる。米国特許第４，３５８，５４５号明細書および同第４，９４０，５２５号明細書に開示されている種類のポリマーの例は、側鎖−Ｏ−ＣＦ₂ＣＦ₂ＳＯ₃Ｅ⁵を有し、式中、Ｅ⁵は上に定義された通りである。このポリマーは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と過フッ素化ビニルエーテルＣＦ₂＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ₂ＣＦ₂ＳＯ₂Ｆ、パーフルオロ（３−オキサ−４−ペンテンスルホニルフルオリド）（ＰＯＰＦ）との共重合、続いて加水分解および必要に応じてさらなるイオン交換によって製造することができる。

ＨＦＡＰの一種類は、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から、水性Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）分散液として市販されている。

ｃ．ドープされた導電性ポリマーの製造
ドープされた導電性ポリマーは、水性媒体中でＨＦＡＰの存在下での前駆体モノマーの酸化重合によって形成される。この重合は、米国特許出願公開第２００４／０１０２５７７号明細書、同第２００４／０１２７６３７号明細書、および同第２００５／０２０５８６０号明細書に記載されている。生じた生成物は、ドープされた導電性ポリマーの水性分散体である。

ある実施形態においては、分散液のｐＨは上げられる。ドープされた導電性ポリマーの分散液は、約２の形成されたままのｐＨから中性ｐＨまで安定であるままである。ｐＨは、陽イオン交換樹脂での処理によって調整することができる。ある実施形態においては、ｐＨは、水性塩基溶液の添加によって調整される。塩基用の陽イオンは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、およびアルキルアンモニウムであることができるが、これらに限定されるものではない。ある実施形態においては、アルカリ金属がアルカリ土類金属陽イオンよりも好ましい。

ある実施形態においては、ドープされた導電性ポリマーの分散液は、他の水溶性または水分散性材料とブレンドされる。添加することができる種類の材料の例としては、ポリマー、染料、コーティング助剤、有機および無機導電性インクおよびペースト、電荷輸送材料、架橋剤、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の水溶性または水分散性材料は、簡単な分子またはポリマーであることができる。

３．緩衝二層の第２層
緩衝二層の第２層は、第１層と直接接触している。第２層は、酸化物、硫化物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される無機ナノ粒子を含む。ある実施形態においては、第２層は本質的に、酸化物、硫化物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される無機ナノ粒子からなる。無機ナノ粒子は、絶縁性または半導性であることができる。本明細書において使用される場合、用語ナノ粒子は、蛍リン光体などの、放射性材料を含まない。

緩衝二層の第２層は連続または不連続であることができる。ナノ粒子が半導性である場合、この層は連続または不連続であることができる。ナノ粒子が絶縁性である場合、この層は不連続であることが好ましい。

ある実施形態においては、ナノ粒子は５０ｎｍ以下；ある実施形態においては、２０ｎｍ以下のサイズを有する。ナノ粒子はあらゆる形状を有することができる。幾つかの例としては、球状、細長い、鎖、針状、コア−シェルナノ粒子などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

半導性金属酸化物の例としては、アンチモン酸亜鉛およびインジウム・スズ酸化物などの、混合原子価金属酸化物、ならびに酸素欠乏三酸化モリブデン、五酸化バナジウムなどの、非化学量論的金属酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

絶縁性金属酸化物の例としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、三酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化サマリウム、酸化イットリウム、酸化セシウム、酸化第二銅、酸化第二スズ、酸化アルミニウム、酸化アンチモンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

金属硫化物の例としては、硫化カドミウム、硫化銅、硫化鉛、硫化水銀、硫化インジウム、硫化銀、硫化コバルト、硫化ニッケル、および硫化モリブデンが挙げられる。Ｎｉ／Ｃｄ硫化物、Ｃｏ／Ｃｄ硫化物、Ｃｄ／Ｉｎ硫化物、およびＰｄ−Ｃｏ−Ｐｄ硫化物などの混合金属硫化物が使用されてもよい。

ある実施形態においては、金属ナノ粒子は、硫黄および酸素の両方を含有してもよい。

金属酸化物ナノ粒子は、酸素の存在下での金属の反応性蒸着によって、選択された酸化物、および多成分酸化物の蒸着によって、または無機化合物、たとえば四塩化ケイ素の気相加水分解によって製造することができる。それはまた、加水分解性金属化合物、特に様々な元素のアルコキシドを使用して加水分解および重縮合によってどちらかと反応させて多成分および多次元網状構造酸化物を形成するゾル−ゲル化学によって製造することができる。

金属硫化物ナノ粒子は、様々な化学的および物理的方法によって得ることができる。物理的方法の幾つかの例は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化銀（Ａｇ₂Ｓ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）などの金属硫化物の蒸着、リソグラフィー法および分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）である。金属硫化物ナノ粒子の化学的製造方法は、溶液中金属イオンとＨ₂Ｓガスか水性媒体中のＮａ₂Ｓかのどちらかとの反応をベースとしている。

ある実施形態においては、ナノ粒子は、表面改質剤またはカップリング剤で表面処理される。表面改質剤の部類としては、シラン、チタネート、ジルコネート、アルミネート、およびポリマー分散剤が挙げられるが、それらに限定されるものではない。表面改質剤は化学官能性を含有し、それらの例としては、ニトリル、アミノ、シアノ、アルキルアミノ、アルキル、アリール、アルケニル、アルコキシ、アリールオキシ、スルホン酸、アクリル酸、リン酸、および上記酸のアルカリ塩、アクリレート、スルホネート、アミドスルホネート、エーテル、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、アルキルチオ、アリールチオなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

ある実施形態においては、表面改質剤は、エポキシ、アルキルビニルおよびアリールビニル基などの、架橋官能性を含有する。これらの基は、隣接層中の物質と反応させるために導入することができる。架橋基を持った表面改質剤の例としては、下の化合物１〜７が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

一実施形態においては、表面改質剤は、テトラフルオロ−エチルトリフルオロ−ビニル−エーテルトリエトキシシラン、パーフルオロブタン−トリエトキシシラン、パーフルオロオクチルトリエトキシシラン、ビス（トリフルオロプロピル）−テトラメチルジシラザン、およびビス（３−トリエトキシシリル）プロピルテトラスルフィドなどの、フッ素化されているか、または過フッ素化されている。

類似のジルコネートおよびチタネートカップリング剤もまた使用することができる。

４．緩衝二層の形成
本発明の新規緩衝二層は、
少なくとも１つの高フッ素化酸ポリマーでドープされた少なくとも１つの導電性ポリマーを含む第１層と、
第１層と接触した第２層であって、酸化物、硫化物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される無機ナノ粒子を含む第２層と
を含む。

ある実施形態においては、緩衝二層は本質的に、上記のように、第１層と第２層とからなる。

以下の説明においては、導電性ポリマー、ＨＦＡＰ、および無機ナノ粒子は、単数形で言及される。しかし、これらのいずれかまたはすべての２つ以上が使用されてもよいことが理解される。

緩衝二層は、ドープされた導電性ポリマーの層を先ず形成することによって形成される。これは次に処理されて無機ナノ粒子の不連続第２層を形成する。

第１層は、ドープされた導電性ポリマーの水性分散体の液相堆積によって形成される。連続および不連続技術などの、あらゆる液相堆積技術を用いることができる。連続堆積技術としては、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、浸漬コーティング、スロット−ダイコーティング、スプレーコーティング、および連続ノズル印刷またはコーティングが挙げられるが、これらに限定されるものではない。不連続堆積技術としては、インクジェット印刷、グラビア印刷、およびスクリーン印刷が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

こうして形成された第１層フィルムは平滑で、比較的透明であり、１０^-7〜１０^-3Ｓ／ｃｍの範囲の導電率を有することができる。第１層フィルムの厚さは、緩衝二層の意図される使用に依存して変わることができる。ある実施形態においては、第１層は１０ｎｍ〜２００ｎｍ；ある実施形態においては、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の厚さを有する。

第２層は次に、第１層の上に、それと接触して形成される。第２層の製造方法としては、酸化物または硫化物ナノ粒子の下塗り、金属ターゲットの反応性スパッタリング、金属酸化物または硫化物の熱蒸着、金属酸化物の有機金属前駆体の原子層蒸着などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

ある実施形態においては、第２層は蒸着によって形成される。

ある実施形態においては、第２層は、液体媒体中のナノ粒子の分散液の液相堆積によって形成される。液体媒体は、水性または非水性であることができる。ある実施形態においては、ナノ粒子は、０．１〜２．０重量％；ある実施形態においては、０．１〜１．０重量％；ある実施形態においては、０．１〜０．５重量％で分散液中に存在する。

ある実施形態においては、第２層は第１層より薄い。ある実施形態においては、第２層の厚さは分子単層から７５ｎｍである。

ある実施形態においては、第２層は不連続である。これは、ナノ粒子が堆積されている領域においてはそれらが均一に分布しているが、濃度が第１層を完全に覆うには不十分であることを意味する。ある実施形態においては、被覆率は約９０％未満である。ある実施形態においては、被覆率は約５０％未満である。この被覆率は少なくとも２０％であるべきである。ある実施形態においては、被覆率は２０％〜５０％である。ナノ粒子が絶縁性である場合、第２層は不連続であることが好ましい。

ある実施形態においては、ナノ粒子は半導性であり、第２層は連続である。

フッ素化酸でドープされた導電性ポリマーの水性分散体から製造された緩衝層は、たとえば、米国特許出願公開第２００４／０１０２５７７号明細書、同第２００４／０１２７６３７号明細書、および同第２００５／０２０５８６０号明細書に以前に開示されている。しかし、これらの緩衝層は非常に低い表面エネルギーを有し、デバイスを形成する場合にそれらの上に追加の層をコートすることが困難である。本明細書に記載される緩衝層は、より高い表面エネルギーを有し、より容易にコートされる。本明細書において使用される場合、用語「表面エネルギー」は、材料から単位面積の表面を生成するために必要とされるエネルギーである。表面エネルギーの特徴は、所与の表面エネルギーの液体材料が十分により低い表面エネルギーの表面をぬらさないことである。相対的な表面エネルギーを測定する一方法は、異なる材料の層上で所与の液体の接触角を比較することである。本明細書において使用される場合、用語「接触角」は図１に示される角度Φを意味することを意図している。液体媒体の液滴については、角度Φは、表面の面と、液滴の外側端部から表面までの線との交差部分で定義される。さらに、角度Φは、液滴が適用された後に表面上で平衡位置に達した後に測定され、すなわち「静的接触角」である。より高い接触角はより低い表面エネルギーを示す。様々な製造業者が接触角を測定することができる機器を製造している。

一実施形態においては、本明細書に記載されるような緩衝二層は、第１層単独上での第１の液体との接触角より少なくとも５°低い同じ液体との接触角を有する。ある実施形態においては、緩衝二層は、５０°未満の；ある実施形態においては、４０°未満のトルエンとの接触角を有する。

５．電子デバイス
本発明の別の実施形態においては、２つの電気接触層の間に配置された少なくとも１つの電気活性層を含む電子デバイスであって、新規緩衝層をさらに含むデバイスが提供される。用語「電気活性」は、層または材料に関する場合、電子または電気放射特性を示す層または材料を意味することを意図している。電気活性層材料は、放射線を受けつつあるときに放射線を発するかまたは電子−正孔ペアの濃度の変化を示すことができる。

典型的なデバイスの一例が図２に示される。デバイス１００は、アノード層１１０、緩衝二層１２０、電気活性層１３０、およびカソード層１５０を有する。任意選択の電子注入／輸送層１４０がカソード層１５０に隣接している。緩衝二層は、第１層１２１と第２の連続層１２２とを有する。

典型的なデバイスの第２の例が図３に示される。デバイス２００は、アノード層１１０、緩衝二層１２０、電気活性層１３０、およびカソード層１５０を有する。任意選択の電子注入／輸送層１４０がカソード層１５０に隣接している。緩衝二層は、第１層１２１と第２の不連続層１２３とを有する。

本発明のデバイスは、アノード層１１０またはカソード層１５０に隣接することができる支持体または基体を含むことができる。ほとんどの場合、支持体はアノード層１１０に隣接している。支持体は、可撓性であることも剛性であることも、有機であることも無機であることもできる。支持体材料の例としては、ガラス、セラミック、金属、およびプラスチックフィルムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

アノード層１１０は、カソード層１５０よりも正孔の注入が効率的な電極である。アノードは、金属、混合金属、合金、金属酸化物、または混合酸化物を含有する材料を含むことができる。好適な材料としては、２族元素（すなわち、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）の混合酸化物、１１族元素、４族、５族、および６族の元素、ならびに８〜１０族の遷移元素が挙げられる。アノード層１１０を光透過性にするためには、インジウム・スズ酸化物などの１２族、１３族、および１４族の元素の混合酸化物を使用することができる。本明細書において使用される場合、語句「混合酸化物」は、２族元素、あるいは１２族、１３族、または１４族の元素から選択される２つ以上の異なる陽イオンを有する酸化物を意味する。アノード層１１０の材料の一部の非限定的な具体例としては、インジウム・スズ酸化物（「ＩＴＯ」）、インジウム・亜鉛酸化物、アルミニウム・スズ酸化物、金、銀、銅、およびニッケルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。アノードはまた、有機材料、特に「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｓｏｌｕｂｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ」、Ｎａｔｕｒｅ ｖｏｌ．３５７、ｐｐ ４７７−４７９（１９９２年６月１１日）に記載されているような例示的な材料をはじめとする、ポリアニリンなどの導電性ポリマーを含むことができる。アノードおよびカソードの少なくとも１つは、発生した光を観察できるように少なくとも部分的に透明であるべきである。

アノード層１１０は、化学蒸着法または物理蒸着法、あるいはスピンキャスト法によって形成することができる。化学蒸着は、プラズマ化学蒸着（「ＰＥＣＶＤ」）または金属有機化学蒸着（「ＭＯＣＶＤ」）として行うことができる。物理蒸着としては、イオンビームスパッタリングなどのスパッタリング、ならびにｅビーム蒸発、および抵抗蒸発のあらゆる形態を挙げることができる。物理蒸着の具体的な形態としては、高周波マグネトロンスパッタリング、および誘導結合プラズマ物理蒸着（「ＩＭＰ−ＰＶＤ」）が挙げられる。これらの堆積技術は、半導体製造分野においては周知である。

一実施形態において、アノード層１１０は、リソグラフィー作業中にパターン化される。このパターンは、希望に応じて変更することができる。これらの層は、第１の電気接触層材料を適用する前に、第１の可撓性複合バリア構造上にパターンニングされたマスクまたはレジストを配置することなどによってパターンを形成することができる。あるいは、これらの層は、全体の層として適用することができ（ブランケット堆積とも呼ばれる）、続いて、たとえば、パターン化されたレジスト層と湿式化学エッチングまたはドライエッチング技術とを使用してパターン化することができる。当技術分野において周知の他のパターニング方法を使用することもできる。

緩衝層１２０は、本明細書に記載される新規な二層である。図２において、この二層は第１層１２１と第２の連続層１２２とを有する。図３において、この二層は第１層１２１と第２の不連続層１２３とを有する。ＨＦＡＰでドープされた導電性ポリマーから製造された緩衝層は、一般に有機溶剤によってぬらすことができない。本明細書に記載される緩衝二層はよりぬらすことができ、従って非極性有機溶剤からの次の層でより容易にコートされる。

任意選択の層（図示せず）が、緩衝層１２０と電気活性層１３０との間に存在することができる。この層は、正孔輸送材料を含むことができる。正孔輸送材料の例は、たとえば、Ｗａｎｇ，Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｏｕｒｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．１８，ｐ．８３７−８６０，１９９６にまとめられている。正孔輸送分子および正孔輸送ポリマーの両方を使用することができる。一般に使用される正孔輸送分子としては：４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）；４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−エチルフェニル）−［１，１’−（３，３’−ジメチル）ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＥＴＰＤ）；テトラキス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−２，５−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）；α−フェニル−４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチレン（ＴＰＳ）；ｐ−（ジエチルアミノ）−ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）；トリフェニルアミン（ＴＰＡ）；ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）メタン（ＭＰＭＰ）；１−フェニル−３−［ｐ−（ジエチルアミノ）スチリル］−５−［ｐ−（ジエチルアミノ）フェニル］ピラゾリン（ＰＰＲまたはＤＥＡＳＰ）；１，２−ｔｒａｎｓ−ビス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）シクロブタン（ＤＣＺＢ）；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＴＢ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）ベンジジン（α−ＮＰＢ）；および銅フタロシアニンなどのポルフィリン系化合物が挙げられるがこれらに限定されるものではない。一般に使用される正孔輸送ポリマーとしては、限定するものではないが、ポリビニルカルバゾール、（フェニルメチル）ポリシラン、ポリ（ジオキシチオフェン）、ポリアニリン、およびポリピロールが挙げられる。ポリスチレンやポリカーボネートなどのポリマー中に上述のものなどの正孔輸送分子をドープすることによって正孔輸送ポリマーを得ることもできる。

デバイスの用途に依存して、電気活性層１３０は、印加電圧によって励起される発光層（発光ダイオードまたは発光電気化学セル中など）、放射エネルギーに応答し、そして印加バイアス電圧を使用してまたは使用せずに信号を発生する材料の層（光検出器中など）であることができる。一実施形態においては、電気活性材料は、有機エレクトロルミネセンス（「ＥＬ」）材料である。小分子有機蛍光化合物、蛍光性およびリン光性の金属錯体、共役ポリマー、およびそれらの混合物を含むが、これらに限定されない、あらゆるＥＬ材料を本発明のデバイスに使用することができる。蛍光化合物の例としては、ピレン、ペリレン、ルブレン、クマリン、それらの誘導体、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。金属錯体の例としては、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの金属キレート化オキシノイド化合物；Ｐｅｔｒｏｖらの米国特許第６，６７０，６４５号明細書、ならびに国際公開第０３／０６３５５５号パンフレットおよび国際公開第２００４／０１６７１０号パンフレットに開示されるような、フェニルピリジン配位子、フェニルキノリン配位子、またはフェニルピリミジン配位子を有するイリジウムの錯体などのシクロメタレート化イリジウムおよび白金エレクトロルミネッセンス化合物、ならびに、たとえば、国際公開第０３／００８４２４号パンフレット、国際公開第０３／０９１６８８号パンフレット、および国際公開第０３／０４０２５７号パンフレットに記載されているような有機金属錯体、ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。電荷輸送ホスト材料と金属錯体とを含むエレクトロルミネッセンス発光層が、Ｔｈｏｍｐｓｏｎらによる米国特許第６，３０３，２３８号明細書、ならびにＢｕｒｒｏｗｓおよびＴｈｏｍｐｓｏｎによる国際公開第００／７０６５５号パンフレットおよび国際公開第０１／４１５１２号パンフレットに記載されている。共役ポリマーの例としては、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリ（スピロビフルオレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレン）、それらのコポリマー、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

任意選択の層１４０は、電子の注入／輸送の両方を促進する機能を果たすことができ、かつ、層界面での消光反応を防止するための閉じ込め層としても機能することもできる。より具体的には、層１４０は、電子の移動を促進し、そしてこの層がなければ層１３０および１５０が直接接触する場合の消光反応の可能性を減少させることができる。任意選択の層１４０用の材料の例としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニル−フェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡＩＱ）およびトリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃）；テトラキス（８−ヒドロキシキノリナト）ジルコニウムなどの金属キレート化オキシノイド化合物；２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、および１，３，５−トリ（フェニル−２−ベンズイミダゾール）ベンゼン（ＴＰＢＩ）などのアゾール化合物；２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリンなどのキノキサリン誘導体；９，１０−ジフェニルフェナントロリン（ＤＰＡ）および２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＤＤＰＡ）などのフェナントロリン誘導体；ならびにそれらの１つまたは複数のあらゆる組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。あるいは、任意選択の層１４０は無機であってよく、ＢａＯ、ＬｉＦ、Ｌｉ₂Ｏなどを含むことができる。

カソード層１５０は、電子または負電荷キャリアの注入に特に有効な電極である。カソード層１５０は、第１の電気接触層（この場合、アノード層１１０）よりも低い仕事関数を有するあらゆる金属または非金属であってよい。本明細書で使用される際、用語「低い仕事関数」は、約４．４ｅＶ以下の仕事関数を有する材料を意味することを意図している。本明細書で使用される際、「高い仕事関数」は、少なくとも約４．４ｅＶの仕事関数を有する材料を意味することを意図している。

カソード層の材料は、１族のアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ，）、２族金属（たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａなど）、１２族金属、ランタニド（たとえば、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕなど）、およびアクチニド（たとえば、Ｔｈ、Ｕなど）から選択することができる。アルミニウム、インジウム、イットリウム、およびそれらの組み合わせなどの材料を使用することもできる。カソード層１５０の材料の非限定的な具体例としては、バリウム、リチウム、セリウム、セシウム、ユウロピウム、ルビジウム、イットリウム、マグネシウム、サマリウム、ならびにそれらの合金および組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

通常、カソード層１５０は、化学蒸着法または物理蒸着法によって形成される。ある実施形態においては、カソード層は、アノード層１１０に関して上に議論されたように、パターン化される。

本発明のデバイス中のその他の層は、このような層によって果たされるべき機能を考慮してこのような層に有用であることが知られているあらゆる材料でできていることができる。

ある実施形態においては、封入層（図示せず）が、デバイス１００中への水および酸素などの望ましくない成分の進入を防ぐために接触層１５０の上に堆積される。このような成分は、有機層１３０に有害な影響を及ぼしうる。一実施形態においては、この封入層はバリア層またはフィルムである。一実施形態においては、封入層はガラス蓋である。

図示されていないが、本発明のデバイス１００が追加の層を含んでもよいことは理解される。当技術分野においてまたは別の方法で公知であるその他の層を使用することができる。さらに、上記の層のいずれも２つ以上のサブ層を含むことができるか、または薄層状構造を形成することができる。あるいは、アノード層１１０、正孔輸送層１２０、電子輸送層１４０、カソード層１５０、および他の層の幾らかまたはすべてを、デバイスの電荷キャリア輸送効率または他の物理的特性を上げるために、処理する、特に表面処理することができる。各構成層の材料の選択は、デバイスの稼働寿命を考慮して高いデバイス効率を有するデバイスを得ること、製造時間、および複雑な要因、ならびに当業者に認識されている他の問題点の目標の釣り合いを取ることによって、好ましくは決定される。最適な構成要素、構成要素の構成、および組成の決定は、当業者の日常的な作業であることは理解できるであろう。

一実施形態においては、異なる層は以下の範囲の厚さを有する：アノード１１０、５００〜５０００Å、一実施形態においては１０００〜２０００Å；緩衝層１２０、５０〜２０００Å、一実施形態においては２００〜１０００Å；光活性層１３０、１０〜２０００Å、一実施形態においては１００〜１０００Å；任意選択の電子輸送層１４０、５０〜２０００Å、一実施形態においては１００〜１０００Å；カソード１５０、２００〜１００００Å、一実施形態においては３００〜５０００Å。デバイス中の電子−正孔再結合ゾーンの位置、したがってデバイスの発光スペクトルは、各層の相対厚さによって影響されうる。したがって、電子−正孔再結合ゾーンが発光層中に存在するように、電子輸送層の厚さを選択すべきである。層の厚さの望ましい比は、使用される材料の厳密な性質に依存する。

動作中、適切な電源（図示せず）からの電圧がデバイス１００に印加される。それによって、デバイス１００の層に電流が流れる。電子が有機ポリマー層に入り、フォトンを放出する。アクティブマトリックスＯＬＥＤディスプレイと呼ばれる一部のＯＬＥＤでは、光活性有機フィルムの個別の堆積物を、電流の流れによって独立に励起させることができ、それによって個別のピクセルを発光させることができる。パッシブマトリックスＯＬＥＤディスプレイと呼ばれる一部のＯＬＥＤでは、光活性有機フィルムの堆積物は、電気接触層の横列および縦列によって励起させることができる。

実施例１
本実施例は、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）［ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）とＰＳＥＰＶＥ（３，６−ジオキサ−４−メチル−７−オクテンスルホン酸）とのコポリマー］の存在下に製造されるポリピロール（ＰＰｙ）の水性分散体の製造を例示する。この水性分散体は、不連続二層の一部として正孔注入導電性ポリマーとして使用されることになる。

本実施例においては、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）の水性分散体は、１０００のＥＷを有するポリ（ＴＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ）を水中で約２７０℃に加熱することによって製造した。この水性Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）分散液は、水中に２５％（ｗ／ｗ）のポリ（ＴＦＥ／ＰＳＥＰＶＥ）を有し、ピロールとの重合のために使用する前に脱イオン水で１１．５％に希釈した。

ピロールモノマーを、米国特許出願公開第２００５−０２０５８６０号明細書に記載されているようにＮａｆｉｏｎ（登録商標）分散液の存在下に重合させた。重合原料は、次のモル比を有する：Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）／ピロール：３．４、Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₈／ピロール：１．０、Ｆｅ₂（ＳＯ₄）₃／ピロール：０．１。反応を３０分間進行させた。水性ＰＰｙ／ポリ（ＴＦＥ−ＰＳＥＰＶＥ）分散液を次に、直列に連結した３つのカラムを通してポンピングした。３つのカラムは、それぞれ、Ｄｏｗｅｘ（登録商標）Ｍ−３１、Ｄｏｗｅｘ（登録商標）Ｍ−４３、およびＤｏｗｅｘ（登録商標）Ｍ−３１ Ｎａ⁺を含有する。３つのＤｏｗｅｘ（登録商標）イオン交換樹脂は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ）製である。イオン交換樹脂処理分散液をその後、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｍ−１１０Ｙ（Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ））を使用して５，０００ｐｓｉにてワンパスでミクロ流動化した。ミクロ流動化分散液を次に濾過し、酸素を除去するために脱ガスした。分散液のｐＨは標準ｐＨメーターを使用して６．２であると測定され、固体％は重量測定法によって７．５％であると測定された。この分散液からスピン−コートされ、次に空気中１３０℃で１０分間焼き付けたフィルムは、室温で４．６×１０^-4Ｓ／ｃｍの導電率を有する。

実施例２
本実施例は、ＰＰｙ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）−ポリ（ＴＦＥ−ＰＳＥＰＶＥ）の第１層と混合酸化物ナノ粒子の第２層とを有する不連続二層の製造を例示する。この実施例は、ＰＰｙ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）表面のぬれ性への混合酸化物層の影響を例示する。

ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）と混合酸化物ナノ粒子との不連続二層のサンプルを次の方法で製造した。実施例１において製造されたＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）分散液を先ず水中７．５％（ｗ／ｗ）から、水（７５％、ｗ／ｗ）と、１−メトキシ−２−プロパノール（１５％、ｗ／ｗ）と、１−プロパノール（１０％、ｗ／ｗ）との混合溶剤でより低い濃度に希釈した。スピン速度と組み合わせてこの希釈は、ＵＶオゾンで１０分間前処理された５０ｎｍのＩＴＯ（インジウム／スズ酸化物）表面上のＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）の約２５ｎｍ（ナノメートル）厚さを達成することを目指している。Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから購入したＩＴＯは、５０オーム／スクエアのシート抵抗および８０％光透過率を有する。薄いフィルムＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）サンプルを次に空気中１４０℃で７分間焼き付けた。このサンプルの一部を、希釈ＥＬＣＯＭ ＤＵ−１０１３ＴＩＶナノ粒子分散液でトップコートするために使用し、残部を、トルエンでのぬれ性試験のためのおよび青色発光デバイス試験のための対照として使用した。

ナノ粒子分散液は、Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ（日本国、神奈川県）から入手した。製品安全データシートによれば、この分散液は、混合分散液体中に二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、およびシランカップリング剤（企業秘密）の２５〜３５％（ｗ／ｗ）混合物を含有する。混合分散媒体は、約５０〜６０％のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）および１０〜２０％のメチルアルコールから構成される。ＥＬＣＯＭ ＤＵ−１０１３ＴＶ（ロット＃０７０５１６）分散液の重量分析は、それが３３．７％（ｗ／ｗ）の混合酸化物を含有することを示す。０．１％（ｗ／ｗ）および０．２％（ｗ／ｗ）の２つの希釈分散液を、それぞれ、０．０３３７ｇのＥＬＣＯＭ ＤＵ−１０１３ＴＶを９．９６６０ｇのＭＩＢＫに、および０．０５７９ｇのＥＬＣＯＭ ＤＵ−１０１３ＴＶを９．９４７２ｇのＭＩＢＫに加えることによって製造した。この２つの希分散液を別々に使用して空気焼き付けしたＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）上に３，０００ｒｐｍ／秒加速でおよび速度で１分間スピンコートした。ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）とナノ粒子との二層サンプルを次に空気中１４０℃で９分間焼き付けた。

ナノ粒子の第２層ありおよびなしのＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）の表面を、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）で画像形成した。表面粗さ（ＲＭＳ）は、ナノ粒子の第２層の結果として約２ｎｍから約４ｎｍに増加するにすぎない。表面は、４ｎｍより下〜約１５ｎｍの範囲の垂直高さを有する混合酸化物を含有する。ＡＦＭ画像はまた、０．１％分散液（サンプル２−Ａ）で製造された表面上の粒子被覆率が０．２％分散液（サンプル２−Ｂ）で製造された表面よりはるかに低密度であることを示す。ＥＳＣＡ（Ｘ線電子分光法）は、混合酸化物が主にチタンおよびケイ素からなることを示す。

トルエンでのＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）のぬれ性を先ず、ナノ粒子の層ありおよびなしの表面上にトルエンの一液滴を置くことによって定性的に実施した。トルエン液滴は丸まって対照ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）表面から迅速に転がり去るが、二層サンプル２−Ａおよび２−Ｂの全体表面に広がった。表２は、トルエンの接触角への第２層の影響を例示する。それはまた、ぬれ性が混合酸化物ナノ粒子を使用する第２層で向上することを示す。

実施例３
本実施例は、ＰＰｙ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）−ポリ（ＴＦＥ−ＰＳＥＰＶＥ）の第１層とコロイド状シリカの第２層との不連続二層の製造を例示する。それはまた、ＰＰｙ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）表面のぬれ性への酸化物層の影響を示す。

ぬれ性および青色発光デバイス試験のためのＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）とコロイド状シリカとの不連続二層のサンプルを次の方法で製造した。コロイド状シリカで第２層を形成する前のＩＴＯ上のＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）フィルムのサンプルを先ず、実施例２に記載された手順に従って製造した。サンプルの一部を、コロイド状シリカで二層を形成するために使用し、残部を、トルエンでのぬれ性試験および青色発光デバイス試験のための対照として使用した。本実施例において使用するコロイド状シリカは、Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＵＳＡ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手したＭＩＢＫ−ＳＴである。製品安全データシートによれば、この分散液は、６９〜６８％（ｗ／ｗ）のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中に３０〜３１％（ｗ／ｗ）の非晶質シリカおよび１％（ｗ／ｗ）の添加剤（企業秘密）を含有する。粒度範囲は１０〜１５ｎｍであると述べられている。本実施例において使用されるＭＩＢＫ−ＳＴの重量分析は３１．２％（ｗ／ｗ）固体を含有する。それぞれ、０．０４０１ｇのＭＩＢＫ−ＳＴを９．９４１３ｇのＭＩＢＫに、および０．０７９２ｇのＭＩＢＫ−ＳＴを９．９６２ｇのＭＩＢＫに加えることによって０．１３％（ｗ／ｗ）および０．２５％（ｗ／ｗ）の２つの希釈シリカコロイド状分散液を製造した。この２つの希分散液を別々に使用して焼き付けたＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）上に３，０００ｒｐｍ／秒加速でおよび速度で１分間スピンコートした。ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）とシリカナノ粒子との二層サンプルを次に空気中１４０℃で９分間焼き付けた。

第２層なしのＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）の表面（対照）、０．１３％のシリカ分散液で製造された二層での表面（サンプル３−Ａ）および０．２５％シリカ分散液で製造された二層の表面（サンプル３−Ｂ）を、５００倍の倍率の光学顕微鏡および形状測定によってフィルム品質および表面粗さについて比較した。対照とサンプル３−Ａおよび３−Ｂとの間に識別できる差は全くなかった。フィルム厚さにも目に見える差が全くなかった。トルエンでのＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）のぬれ性を、コロイド状シリカの第２層ありおよびなしの表面上にトルエンの一液滴を置くことによって定性的に実施した。トルエン液滴は丸まって対照ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）表面から迅速に転がり去るが、二層３−Ａおよび３−Ｂの全体表面に広がった。この定性的試験は、ぬれ性がコロイド状シリカを使用して形成された第２層で向上することを示す。

実施例４
本実施例は、緩衝層としてＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）を単独で使用するおよびＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎと混合酸化物ナノ粒子とで製造された緩衝二層を使用する深青色発光ダイオードの製造および性能を例示する。

実施例２において製造されたＩＴＯ／ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）サンプルを使用して深青色発光デバイスを製造した。ＩＴＯ／ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）対照ならびにサンプル２−Ａおよび２−Ｂを、ジアルキルフルオレンとトリフェニルアミンとの架橋性コポリマーである正孔輸送ポリマーの希トルエン溶液で不活性チャンバーにおいてトップコートした。このコーティングは、２７０℃で３０分間焼き付けた後に２０ｎｍ厚さを有した。この焼き付けは、溶剤を除去するため、および次層溶液加工の溶剤に溶けないようにポリマーを架橋させるためである。冷却後に、この基材を、１３：１の蛍光性ホスト：青色蛍光性ドーパントを含有する放出層溶液でスピンコートし（４８ｎｍ）、その後１１５℃で２０分間加熱して溶剤を除去した。層厚さは約４８ｎｍであった。基材を次にマスクし、真空チャンバーに入れた。電子輸送層としてのＺｒＱ［テトラキス−（８−ヒドロキシキノリン）ジルコニウム］の２０ｎｍ厚さの層を、熱蒸着によって蒸着させ、続いてＬｉＦの０．５ｎｍ層および１００ｎｍのアルミニウムカソード層を蒸着させた。

ＯＬＥＤサンプルを、それらの（１）電流−電圧（Ｉ−Ｖ）曲線、（２）エレクトロルミネセンス輝度対電圧、および（３）エレクトロルミネセンススペクトル対電圧を測定することによって特徴づけた。全３つの測定は同時に行い、コンピューターで管理した。ある一定電圧でのデバイスの電流効率（ｃｄ／Ａ）は、ＬＥＤのエレクトロルミネセンス輝度を、デバイスを運転するために必要とされる電流密度で割ることによって測定する。電力効率（Ｌｍ／Ｗ）は、作動電圧で割った電流効率である。結果を表３に示す。結果は、二層緩衝の使用がデバイス電圧、色、効率、および寿命に関して対照緩衝層と比べてデバイス性能を有意に低下させなかったことを示す。緩衝二層サンプル２−Ｂで製造されたデバイスは、効率のわずかな損失および寿命の１０％損失があった。このデータは、混合酸化物ナノ粒子の重量％が０．２％以下に保たれるべきであることを示唆する。

実施例５
本実施例は、緩衝層としてＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）を単独で使用するおよびＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎとコロイド状シリカナノ粒子とで製造された緩衝二層を使用する深青色発光ダイオードの製造および性能を例示する。

実施例３において製造されたＩＴＯ／ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）サンプルを使用して深青色発光デバイスを製造した。ＩＴＯ／ＰＰＹ／Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）対照ならびにサンプル３−Ａおよび３−Ｂを次に、実施例４におけるものと同じ材料および同じ製造条件を用いて深青色発光デバイスへ二次加工し、実施例４に記載されたように試験した。デバイス性能結果を表４にまとめる。結果は、二層緩衝の使用がデバイス電圧、色、効率、および寿命に関して対照緩衝層と比べてデバイス性能を有意に低下させなかったことを示す。緩衝二層サンプル３−Ｂで製造されたデバイスは、色の点でわずかな損失変化があった。このデータは、シリカナノ粒子の重量％が０．３％以下に保たれるべきであることを示唆する。

概要または実施例において前述したすべての行為が必要なわけではなく、特定の行為の一部は不要である場合があり、１つまたは複数のさらに別の行為が、前述の行為に加えて実施される場合があることに留意されたい。さらに、行為が列挙されている順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。

以上の明細書において、具体的な実施形態を参照しながら本発明の概念を説明してきた。しかし、当業者であれば、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱せずに種々の修正および変更を行えることが理解できよう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく説明的なものであると見なすべきであり、すべてのこのような修正は本発明の範囲内に含まれることを意図している。

特定の実施形態に関して、利益、その他の利点、および問題に対する解決法を以上に記載してきた。しかし、これらの利益、利点、問題の解決法、ならびに、なんらかの利益、利点、または解決法を発生させたり、より顕著にしたりすることがある、あらゆる特徴が、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての重要、必要、または本質的な特徴であるとして解釈すべきではない。

明確にするために、別々の実施形態の状況において本明細書に記載されている特定の特徴は、１つの実施形態の中で組み合わせても提供できることを理解されたい。逆に、簡潔にするために、１つの実施形態の状況において記載される種々の特徴も、別々に提供したり、あらゆる副次的な組み合わせで提供したりすることができる。

本明細書において明記される種々の範囲内の数値が使用される場合、記載の範囲内の最小値および最大値の両方の前に単語「約」が付けられているかのように近似値として記載されている。この方法では、記載の範囲よりもわずかに上およびわずかに下のばらつきを使用して、その範囲内の値の場合と実質的に同じ結果を得ることができる。また、これらの範囲の開示は、ある値の一部の成分を異なる値の一部の成分と混合した場合に生じうる分数値を含めて、最小平均値と最大平均値との間のすべての値を含む連続した範囲であることを意図している。さらに、より広い範囲およびより狭い範囲が開示される場合、ある範囲の最小値を別の範囲の最大値と一致させること、およびその逆のことが本発明の意図の範囲内となる。

Claims (20)

1. 少なくとも１つの高フッ素化酸ポリマーでドープされた少なくとも１つの導電性ポリマーを含む第１層と、酸化物、硫化物およびそれらの組み合わせからなる群から選択される無機ナノ粒子を含む第２層と、を含む緩衝二層。
2. 前記無機ナノ粒子が半導性であり、前記第２層が連続である、請求項１に記載の緩衝二層。
3. 前記第２層が不連続である、請求項１に記載の緩衝二層。
4. 前記導電性ポリマーが、ポリチオフェン、ポリ（セレノフェン）、ポリ（テルロフェン）、ポリピロール、ポリアニリン、多環式芳香族ポリマー、そのコポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の二層。
5. 前記導電性ポリマーが、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリ（４−アミノ−インドール）、ポリ（７−アミノ−インドール）、ポリマー縮合多環式複素環式芳香族化合物、そのコポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項４に記載の二層。
6. 前記導電性ポリマーが、非置換ポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンオキシチアチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジチアチオフェン）、非置換ポリピロール、ポリ（チエノ（２，３−ｂ）チオフェン）、ポリ（チエノ（３，２−ｂ）チオフェン）、およびポリ（チエノ（３，４−ｂ）チオフェン）からなる群から選択される、請求項５に記載の二層。
7. 前記高フッ素化酸ポリマーが少なくとも９５％フッ素化されている、請求項１に記載の二層。
8. 前記高フッ素化酸ポリマーがスルホン酸およびスルホンイミドから選択される、請求項１に記載の二層。
9. 前記高フッ素化酸ポリマーが、パーフルオロ−エーテル−スルホン酸側鎖を有するパーフルオロオレフィンである、請求項１に記載の二層。
10. 前記高フッ素化酸ポリマーが、１，１−ジフルオロエチレンと２−（１，１−ジフルオロ−２−（トリフルオロメチル）アリルオキシ）−１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホン酸とのコポリマー、およびエチレンと２−（２−（１，２，２−トリフルオロビニルオキシ）−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロポキシ）−１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホン酸とのコポリマーからなる群から選択される、請求項１に記載の二層。
11. 前記高フッ素化酸ポリマーが、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ（３，６−ジオキサ−４−メチル−７−オクテンスルホン酸）とのコポリマー、およびテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（３−オキサ−４−ペンテンスルホン酸）とのコポリマーから選択される、請求項１に記載の二層。
12. 前記ナノ粒子が、アンチモン酸亜鉛、酸化インジウムスズ、酸素欠乏三酸化モリブデン、五酸化バナジウム、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の二層。
13. 前記ナノ粒子が、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、三酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化サマリウム、酸化イットリウム、酸化セシウム、酸化銅、酸化第二スズ、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の二層。
14. 前記無機ナノ粒子が、硫化カドミウム、硫化銅、硫化鉛、硫化水銀、硫化インジウム、硫化銀、硫化コバルト、硫化ニッケル、硫化モリブデン、Ｎｉ／Ｃｄ硫化物、Ｃｏ／Ｃｄ硫化物、Ｃｄ／Ｉｎ硫化物、およびＰｄ−Ｃｏ−Ｐｄ硫化物からなる群から選択される、請求項１に記載の二層。
15. 前記ナノ粒子が表面改質剤で表面処理されている、請求項１に記載の二層。
16. 前記表面改質剤が、シラン、チタネート、ジルコネート、アルミネート、およびポリマー分散剤からなる群から選択される、請求項１５に記載の二層。
17. 前記表面改質剤が架橋官能性を有する、請求項１６に記載の二層。
18. 前記表面改質剤が下記の化合物１〜化合物７：
    

    

    

    

    

    

    

    

    からなる群から選択される、請求項１５に記載の二層。
19. 請求項１に記載の緩衝二層を含む電子デバイス。
20. 請求項１９に記載のデバイスであって、
    前記デバイスはさらに、アノード、電気活性層、およびカソードを含み、
    前記緩衝二層が前記アノードと前記電気活性層との間に配置されることを特徴とするデバイス。

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