(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互接続性液晶ポリマーネットワークを含む光起電力電池であって、セルが光吸収性成分、電子供与性成分、および電子受容性成分を含み、そのうち少なくとも１種の成分が相互接続性液晶ポリマーネットワークである光起電力電池。
【請求項２】
セルが、セルの後側に反射コーティングが施されて提供される、請求項１に記載の光起電力電池。
【請求項３】
電子供与性および／または電子受容性の相互接続性液晶ポリマーネットワークが、個々の反応性メソゲンまたは反応性メソゲンの混合物の重合によって形成される、請求項１に記載の光起電力電池。
【請求項４】
相互接続性液晶ポリマーネットワークを含むセルが、電子供与性成分と電子受容性成分のブレンドの重合によって形成され、相互貫入ポリマーネットワークを形成する、請求項１ないし３のいずれかに記載の光起電力電池。
【請求項５】
成分が反応性メソゲンである、請求項４に記載の光起電力電池。
【請求項６】
セルが、ブレンドの電子供与モノマー成分および電子受容モノマー成分の逐次重合および個別の重合によって形成される相互接続性液晶ポリマーネットワークを含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の光起電力電池。
【請求項７】
成分が反応性メソゲンである、請求項６に記載の光起電力電池。
【請求項８】
セルが、種々の速度での、ブレンドの電子供与モノマー成分および電子受容モノマー成分の重合によって形成される相互接続性液晶ポリマーネットワークを含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の光起電力電池。
【請求項９】
成分が反応性メソゲンである、請求項８に記載の光起電力電池。
【請求項１０】
セルがゲルの逐次形成と、それに続く非重合可能成分の除去および別の成分によるそれの置換によって形成される相互接続性液晶ポリマーネットワークを含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の光起電力電池。
【請求項１１】
成分が反応性メソゲンであり、置換成分が重合されて第２の相互接続性液晶ポリマーネットワークが形成される、請求項１０に記載の光起電力電池。
【請求項１２】
セルが、部分架橋された相互接続性液晶ポリマーネットワークの逐次形成と、それに続く重合されていないモノマーの除去および別の成分によるそれの置換によって形成されるポリマーネットワークを含む、請求項１ないし１１のいずれかに記載の光起電力電池。
【請求項１３】
成分が反応性メソゲンであり、置換成分が重合されて第２の相互接続性液晶ポリマーネットワークが形成される、請求項１２に記載の光起電力電池。
【請求項１４】
相互接続性液ポリマーネットワークが、基板に接触結合できるシートまたはタイルとして製造される、請求項１ないし１３のいずれかに記載の光起電力電池。
【請求項１５】
相互接続性液晶ポリマーネットワークが単純なコーティング技術によって非平面表面、例えば、曲面に塗布される、請求項１ないし１４のいずれかに記載の光起電力電池。
【請求項１６】
一般式Ｉの反応性メソゲンの混合物から形成された、架橋された相互接続性液晶ポリマーネットワークを含む、請求項１ないし１５のいずれかに記載の光起電力電池：
Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂ （一般式１）
［式中、
Ａは発色団であり、
Ｓはスペーサであり、
Ｂは光重合を起こしやすい末端基である］。
【請求項１７】
請求項１ないし１５のいずれかに記載の光起電力電池に用いるための光吸収性相互接続性液晶ポリマーネットワークの製造における、一般式Ｉの反応性メソゲンの使用：
Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂ （一般式Ｉ）
［式中、Ａは発色団であり、
Ｓはスペーサであり、
Ｂは重合、特に熱重合または光重合を起こしやすい末端基である］。
【請求項１８】
前記光重合が紫外線を利用する、請求項１７に記載の使用。
【請求項１９】
光重合が直鎖重合または環化重合を含む、請求項１７または１８に記載の使用。
【請求項２０】
前記発色団（Ａ）がフルオレン、ビニレンフェニレン、アントラセン、ペリレン、ベンゾチアジアゾール、オキサジアゾール、チオフェンおよびそれらのいずれかの誘導体からなる群より選択される、請求項１７ないし１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２１】
発色団が以下から選択される、請求項２０に記載の使用：
【化１】
0005422119.tif 000007
【請求項２２】
前記スペーサ（Ｓ）が有機鎖である、請求項１７ないし２１のいずれかに記載の使用。
【請求項２３】
スペーサ基が、ヘテロ原子を場合によって含んでもよい、直鎖アルキル、分岐アルキルおよびアルケニル鎖から選択される、請求項２２に記載の使用。
【請求項２４】
前記有機鎖が脂肪族結合、アミン結合、エステル結合およびエーテル結合ならびにそれらのいずれかの誘導体からなる群より選択される、請求項２２または２３に記載の使用。
【請求項２５】
光重合が、以下に示される一般式を有する最初のラジカルを形成するための末端基（Ｂ）のラジカル化を含む、請求項１７ないし２４のいずれかに記載の使用：
Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂ・ （一般式ＩＩ）。
【請求項２６】
第１のモノマーのＢ・ラジカル化末端基が、第２のモノマーのラジカル化されていない末端基（Ｂ）と反応して環状物質を形成する、請求項２５に記載の使用。
【請求項２７】
第１のモノマーのＢ・ラジカル化末端基と、第２のモノマーのラジカル化されていない末端基（Ｂ）との反応が立体的に制御される、請求項２６に記載の使用。
【請求項２８】
末端基（Ｂ）がジエンを含む、請求項１７ないし２７のいずれかに記載の使用。
【請求項２９】
ジエンが１，４ジエン、１，５ジエンおよび１，６ジエンからなる群より選択される、請求項２８に記載の使用。
【請求項３０】
ジエンが以下のうちいずれかの構造を有する、請求項２９に記載の使用：
【化２】
0005422119.tif 000008
【請求項３１】
末端基が以下の構造を有する、請求項２９または３０に記載の使用：
【化３】
0005422119.tif 000009
【請求項３２】
ジエン官能基が脂肪族結合によって分けられる、請求項２８ないし３１のいずれかに記載の使用。
【請求項３３】
ジエン官能基がエーテル結合およびアミン結合からなる群より選択される不活性結合によって分けられる、請求項２８ないし３１のいずれかに記載の使用。
【請求項３４】
反応性メソゲンが以下の一般式を有する、請求項２８に記載の使用：
【化４】
0005422119.tif 000010
［式中、Ｒは以下の一般式を有し、
Ｘ−Ｓ２−Ｙ−Ｚ、
ＸはＯ、ＣＨ2およびＮＨからなる群より選択され、
Ｓ２はヘテロ原子を場合によって含んでもよい、直鎖アルキル、分岐アルキルおよびアルケニル鎖からなる群より選択され、
ＹはＯ、ＣＯ2およびＳからなる群より選択され、
Ｚはジエンである］。
【請求項３５】
ＸがＯであり、
Ｓ２が直鎖アルキル鎖であり、
ＹがＣＯ2であり、
Ｚが１，４、１，５および１，６ジエンからなる群より選択される、請求項３４に記載の使用。
【請求項３６】
請求項３５の一般式中、Ｒが、
【化５】
0005422119.tif 000011
およびそれらのいずれかの混合物からなる群より選択される、請求項３４または３５に記載の使用。
【請求項３７】
反応性メソゲンが以下の化合物１〜４から選択される一以上を含む、請求項３６に記載の使用：
【化６】
0005422119.tif 000012
【請求項３８】
反応性メソゲンが化合物１および化合物２の１：１混合物を含む、請求項３７に記載の使用。
【請求項３９】
反応性メソゲン混合物が２重量％混合物を含む、請求項３８に記載の使用。
【請求項４０】
反応性メソゲン混合物が化合物３および化合物２の１：１混合物を含む、請求項３７に記載の使用。
【請求項４１】
反応性メソゲン混合物が２重量％混合物を含む、請求項４０に記載の使用。
【請求項４２】
反応性メソゲン混合物が化合物４および化合物１の１：１混合物を含む、請求項３７に記載の使用。
【請求項４３】
反応性メソゲン混合物が１重量％混合物を含む、請求項４２に記載の使用。
【請求項４４】
反応性メソゲンとして化合物１を用いる請求項３７に記載の使用。
【請求項４５】
反応性メソゲンが１重量％混合物を含む、請求項４４に記載の使用。
【請求項４６】
光重合プロセスが室温で行われる、請求項１７ないし４５のいずれかに記載の使用。
【請求項４７】
感光染料をドープすることをさらに含む、請求項１７ないし４６のいずれかに記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規の液晶ブレンドおよびその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ポリマーネットワークは、その場重合および小さな液晶分子（反応性メソゲン）の薄膜の架橋によって形成される。このような反応性メソゲンは、通常、重合可能な基を、普通は、フレキシブルな脂肪族スペーサの末端に含んでなり、このスペーサ分子はより堅い芳香族コアに結合している。
【０００３】
したがって、例えば、最新のラップトップコンピュータはこのような液晶ポリマーネットワークで作られた透明な薄膜を含む。液晶ポリマーネットワークは、通常、高い複屈折を有するが、これはラップトップにおける液晶ディスプレイの視角を最適化するよう、または不要な複屈折色を最小にするよう空間的に制御されている。
【０００４】
光起電装置、例えば、太陽電池の必須の条件は、それらが
（ｉ）太陽放射を吸収し、電子と正孔を光生成できることと、
（ｉｉ）電子と正孔を、それぞれ陽極と陰極で集めるために、電荷分離し、輸送できることである。
【０００５】
効果的な光起電装置では、これらの個々のプロセスの各々は、高度に効率的でなくてはならず、電荷再結合が最小限でなくてはならないことが最も重要である。従来知られている有機光起電システムでは、吸収は通常、励起子形成によって起こる。電荷分離は励起子がイオン化されて、電子供与性有機物と電子受容性有機物の間の界面に遊離電子と正孔が形成されることによって達成される。これは、単一のヘテロ界面で、またはより一般的には、２種の有機種のブレンドの相分離によって得られる分配された界面のいたるところで、のいずれかで起こり得る。電子は電子受容性有機体において捕捉され、正孔は電子供与性物質において捕捉される。種々の物質が相分離され、その結果、分離された担体は、異種電極によってもたらされるビルトインフィールド中の外部電極にドリフトするので異なる領域を占める。このため、再結合が避けられ、外部光電流および光電圧が生じる。約３％という電力効率が、主鎖ポリマー中に分散しているＣ60有機電子受容体に関して今日までに得られた最良の結果である1。
【０００６】
異なる電子親和力およびイオン化ポテンシャルを有する、２種の異なる種類の主鎖ポリマーもよく用いられる。このような装置の性能は、いまだ無機光起電装置に匹敵するものではないが、プラスチック製、例えば、低コスト、ロバスト性、低毒性、大きな拡張性、柔軟性などに基づく太陽電池の固有の利点が動機となって近年の間に大きく改良された2。
【０００７】
しかし、主鎖ポリマーブレンドに関する主な問題は、約１００Åという所要空間規模で混合しにくいことである。この必要条件は再結合前の励起子の拡散距離によるものである。主鎖ポリマーブレンドが混合しにくいことは電荷分離を大きく阻害し、これにより励起子は、生じ得る前に界面に出合うことが必要となる。これは主鎖ポリマーの混合の低エントロピーによって引き起こされる基本的な問題である。相分離を最小にするためには、例えば、溶媒蒸発速度を制御することによってなど多数の試みがなされてきた。しかし、装置の寿命の間中、相分離の危険は残っている。
【０００８】
発光性液晶ポリマーは既知である。したがって、例えば、米国特許出願第２００３／０１８０９７号には、光重合が、ラジカル光重合プロセスを受けやすい末端基を有する反応性メソゲンを用いて実施される、発光ポリマーの形成方法が記載されている。
【０００９】
米国特許出願第２００３／００２７０１７号には、側鎖ポリマー骨格と結合している、ケイ皮酸エステルまたはクマリン発色団を含むディスプレイのための発光体が記載されている。
【００１０】
本発明者らは、以上に記載された液晶ポリマーネットワークとは完全に異なる、未開拓の適用を実現した。詳しくは、それらは、太陽放射を電気出力に変換できる、大きな表面積を有する、強固なポリマーネットワークという形態の光起電フィルムを低コストで製造できる。
【００１１】
うまく達成できれば、再生可能エネルギー資源という重要な領域における容易に製造可能な、低コストの、完全に新規な技術による実質資産の創造の可能性がある。効率の低い装置には、消費者製品のための低コストの電源として多数の適用がある。
【００１２】
本発明の新規のアプローチの１つの利点は、フレキシブル基板、例えば、プラスチック基板との適合性である。さらに、反応性メソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）のブレンドからのポリマーネットワークの形成には、主鎖ポリマーブレンドにとって必要なものとは完全に異なる条件が必要である
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明者らは、本発明者らの完全に新規なアプローチが何故、これまでに開発された有機材料と比べて全く異なる課題および多数の可能性ある利点を提供するかを以下に示す。
【００１４】
したがって、本発明によれば、本発明者らは相互接続性ポリマーネットワークを含む光起電力電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような光吸収性ネットワークには種々の実用性があり得るが、光起電力電池、例えば、太陽電池の製造において特に有用である。このような光起電力電池は、種々の波長の光、例えば、紫外線、赤外線、可視光などに対して反応性であり得る。
【００１６】
反応性メソゲンの使用によって、少なくとも４つの新規で、別個の装置構成が発明される。
【００１７】
最も基本的な構成は、弱い光源レベルでの使用に適している。電子供与性および電子受容性反応性メソゲンを、相分離していない同一液晶相中の小分子として十分に混合する。均質な架橋されたネットワークが形成され、光重合または熱重合によって保持する。弱い光源レベルでの照射の結果、電子と正孔がそれぞれ電子受容性部分および電子供与性部分によって捕捉される。担体が外部電極にドリフト／拡散する。担体は空間的に分離されず、その結果、電子と正孔が出合い、再結合する確率が高いために強い光源レベルでは効率が低下する。ブレンドの成分の一方が反応性メソゲンであれば十分であり得る。２番目のものは主鎖ポリマーまたは小分子であってもよい。
【００１８】
異なる重合可能末端基、例えば、アクリレートおよび共役ジエンを含む電子供与性および電子受容性反応性メソゲンを、相分離していない同一液晶相中の小分子として十分に混合する。
【００１９】
次いで、紫外線光を照射することによってか、熱架橋することによってのいずれかで相互貫入ポリマーネットワークを形成する。異なる重合可能末端基が、異なる速度で、または異なる開始剤の作用によってのいずれかで重合する。例えば、熱の作用によってアクリレートモノマー（反応性メソゲン）をまず架橋させ、拡散されたジエン反応性メソゲンを含有するゲル様ポリマーネットワークを形成することができる。次いで、紫外線光を用いて開始することによってジエンモノマーを重合することができる。したがって、間に大きな接触表面領域を有し、それによって電荷分離が最大となる、２種の相互貫入ポリマーネットワークが形成される。この手順はナノ相分離に対応しており、相分離の空間規模は種々の光反応性基、照射条件、温度などを用いて数十Åからの長さ規模にわたって制御できる。
【００２０】
第３の装置構成は、電子受容性物質から陰極までと、電子供与性物質から陽極までの完全に連続する経路を有するブレンドをもたらし、担体が捕捉され得る、一方の種の相分離された島領域は形成されない。この構成では、おそらくは必ずしも同一の芳香族コアを有するわけではないが、電子供与性反応性メソゲンと非重合可能液晶が溶液から蒸着される。それらを相分離のない同一液晶相中の小分子として十分に混合する。得られた薄膜に紫外線光を照射すると、反応性メソゲンが架橋されゲル様ネットワークが形成され、重合可能な液晶と非重合可能液晶がナノメートル空間規模で相分離する。同様の結果を熱重合によって得ることができる。適した有機溶媒で洗浄することによって可溶性液晶を除去し、その結果、ナノグルーブが入った正孔伝達性物質のスポンジ様ネットワークが残る。第２のステップは、例えば、電子受容性反応性メソゲンのスピンコーティングによる蒸着であり、これによってナノグルーブが埋まり、電子供与性液晶および電子受容性液晶の相互貫入ポリマーネットワークが形成される。光重合または熱重合によって電子受容性有機物が架橋され、完全に不溶性のフィルムが形成される。この構成は、垂直に分離されたブレンドとして、または分散界面を有する二層光起電力電池として記載できる。あるいは、主鎖ポリマーまたは電子受容分子性ガラスを最上層に使用してもよい。
【００２１】
第４の装置構成は、垂直に分離されたブレンドへの代替アプローチを提供する。分散界面を有する二層光起電力電池とも考えられる。電子供与物質の薄膜を蒸着し、熱重合または光重合によって部分架橋する。適切な溶媒でリンスすることによって、一部の架橋されていない物質を除去し、その結果、大きな表面積を有するナノグルーブ加工された表面が得られる。分散界面は電子受容物質が最上部に蒸着されるときに形成される。
【００２２】
本発明の特に好ましい態様では、本発明者らは、セルの後側に反射コーティングが提供されている、以上に記載されたような光起電力電池を提供する。このような反射コーティングはセルを通って伝達された何らかの光を反射するのに適しており、したがって光吸収ひいてはセルの全体的効率を最大にする。
【００２３】
種々の相互接続性ポリマーネットワークが本発明の光起電力電池にとって適したものであり得るが、本発明者らは、例えば、参照することにより本明細書の一部として組み込まれる米国特許出願第２００３／０１８０９７号という先行技術に記載されるような相互接続性ポリマーネットワークを特に選ぶ。
【００２４】
しかし、先行技術の前記化合物の光吸収性液晶としての使用自体は新規であることは理解されなくてはならない。
【００２５】
したがって、本発明の好ましい態様によれば、本発明者らは、光吸収性液晶の製造における式Ｉの反応性メソゲンの使用を提供する。
Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂ  （一般式Ｉ）
［式中、
Ａは発色団であり、
Ｓはスペーサであり、
Ｂは重合を起こしやすい末端基である］。
【００２６】
重合の結果、通常、架橋されたポリマー主鎖によって間隔があいている発色団（例えば、一軸配列した）の配列を含む発光ポリマーが得られる。
【００２７】
適した発色団（Ａ）基としては、フルオレン、ビニレンフェニレン、アントラセン、ペリレン、ベンゾチアジアゾール、オキサジアゾール、チオフェンおよびそれらのいずれかの誘導体が挙げられる。
【００２８】
有用な発色団は、Ａ．Ｄｒａｆｔ、Ａ．Ｃ．ＧｒｉｍｓｄａｌｅおよびＡ．Ｂ．Ｈｏｌｍｅｓ、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇ．［１９９８］、３７、４０２に記載されている。
【００２９】
適したスペーサ（Ｓ）基は、例えば、フレキシブル脂肪族結合、アミン結合、エステル結合またはエーテル結合をはじめとする有機鎖を含む。この鎖は飽和であっても不飽和であってもよく、直鎖であっても分岐していてもよい。脂肪族スペーサが好ましい。スペーサ基の存在は、発光ポリマーの溶解性を促進し、融点を低下させ、それによってそのスピンコーティングに役立つ。
【００３０】
適した末端基は光重合（例えば、通常、非偏光の紫外線を用いるラジカルプロセスによって）を起こしやすい。重合は環化重合を含む（すなわち、ラジカル重合ステップが環状物質の形成をもたらす）ことが好ましい。
【００３１】
通常の重合プロセスは一般式Ｉの反応性メソゲンを紫外線に曝露し、以下に示される一般式を有する最初のラジカルを形成することを含む：
Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂ・  （一般式ＩＩ）
［式中、Ａ、ＳおよびＢは先に定義の通りであり、Ｂ・はラジカル化末端基であり、これは別のＢ末端基と反応できる（特に、環状物質を形成する）］。Ｂ・ラジカル化末端基は、重合プロセスが立体的に制御され得るような結合型ラジカルを含むことが適している。
【００３２】
適した末端基としては、ジエン、例えば、１，４、１，５および１，６ジエンが挙げられる。ジエン官能基は脂肪族結合によって分けられ得るが、エーテルおよびアミン結合をはじめとするその他の不活性結合も使用できる。
【００３３】
末端基がジエンである場合には、反応は通常、連続分子内伝播および分子間伝播による環化重合を含む。環構造は遊離ラジカルとジエン基の第２の二重結合との反応によってまず形成される。環化重合によって二重環が得られ、これによって特に強固な骨格が提供される。一般に、この反応は立体的に制御される。
【００３４】
適した反応性メソゲンの一例は以下の一般式を有する。
【００３５】
【化１】
0005422119.tif 000002
【００３６】
［式中、Ｒは以下の一般式を有する。
Ｘ−Ｓ２−Ｙ−Ｚ
ここで、
Ｘ＝Ｏ、ＣＨ2またはＮＨであり、好ましくは、Ｘ＝Ｏであり、
Ｓ２＝場合によってヘテロ原子（例えば、Ｏ、ＳまたはＮＨ）を含んでもよい、直鎖または分岐アルキルまたはアルケニル鎖であり、好ましくはＳ２＝直鎖アルキル鎖であり、
Ｙ＝Ｏ、ＣＯ2またはＳであり、好ましくは、Ｙ＝ＣＯ2であり、
Ｚ＝ジエン（末端基）であり、好ましくは、Ｚ＝１，４、１，５または１，６ジエンである］。
【００３７】
例示的反応性メソゲンは以下の一般式を有する。
【００３８】
【化２】
0005422119.tif 000003
【００３９】
［式中、Ｒは以下である］
【００４０】
【化３】
0005422119.tif 000004
【００４１】
ある例示的反応性メソゲンは以下の式を有する。
【００４２】
【化４】
0005422119.tif 000005
【００４３】
反応性メソゲン（モノマー）の分子量は、通常、２００〜２，０００である。その粘度も低く、これがスピンコーティング特性を増強し、アニーリング時間を短縮し、それによって加工が補助されるために、低分子量モノマーが好ましい。発光ポリマーネットワークの分子量は、通常、約４，０００、一般には、４，０００〜１５，０００である。
【００４４】
光吸収性ポリマーおよび電荷輸送性ポリマー（ネットワーク）は、通常、５〜５００、好ましくは１０〜３００のモノマー単位を含む。
【００４５】
ポリマーネットワークの大きな利点は、それらをロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）プロセスを用いて製造できるということである。得られるポリエチレンのラップ様のシートは強固で、運搬ができ、フレキシブルで、接触結合によってほとんどすべての基板に転写可能であり、本質的に安価である。これは光電池の新規開発を示す。ごく最近、ポリマーネットワークに基づいた「ペインタブル（ｐａｉｎｔａｂｌｅ）」ディスプレイという概念が紹介された3。これは特に、曲面などの非平面に使用するための光起電ポリマーネットワークに適用できる可能性がある。
【００４６】
ほとんどの液晶および実質上すべての液晶ポリマーネットワークは透明液晶ディスプレイに適用するために製造されている。光電池の必要条件はかなりの差がある。可視スペクトルを変換する吸収、かなり高い電子または正孔移動度および適切なエネルギーレベル配列。これらの反応性メソゲンのいくつかは、可視スペクトル中の光を吸収する。液晶状態が非晶質有機物質よりも高い電荷移動度をもたらすことも分かっている。
【００４７】
電子輸送性反応性メソゲンを製造する方法は、例えば、ＵＳ２００３／００１８０９７に記載されたものに由来するものであり得る。
【００４８】
本発明者らは、２種の、一方は正孔輸送のためのものであり、もう一方は電子輸送のためのものである反応性メソゲンを混合することから形成されたポリマーネットワークブレンドの光起電力応答を測定した。３％までの量子効率と１Ｖの開路電圧が得られた。このアプローチは有意な開発および最適化を行うことができる。
【００４９】
本明細書の記載および特許請求の範囲を通じて、語句「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」およびこれらの語句の変形、例えば、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、「それだけに限らないが含むこと」を意味し、その他の部分、付加物、成分、整数またはステップを排除しようとするものではない（しない）。
【００５０】
本明細書の記載および特許請求の範囲を通じて、特に断りのない限り、単数形は複数形を包含する。詳しくは、不定冠詞が用いられる場合には、特に断りのない限り、複数ならびに単数として理解されるべきである。
【００５１】
本発明の特定の態様、実施形態または実施例に関連して記載される特徴、整数、特性、化合物、化学部分または基は、相いれない場合を除き、本明細書に記載されるいずれかのその他の態様、実施形態または実施例に適用可能であると理解されるべきであるう。
【００５２】
本発明を添付の図を参照し、単に実施例として以下に説明する。
［実施例］
【００５３】
以下の実施例では以下に示す化合物を用いた。
【００５４】
【化５】
0005422119.tif 000006
【実施例１】
【００５５】
タイプ１の装置は以下の通りに作製できる。
【００５６】
装置処理は酸素および水を含まない環境において実施する。（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の薄膜でコーティングされた、ＩｎＳｎＯ（陽極）／被覆ガラススライドを基板として使用できる。電子供与性反応性メソゲンと電子受容性反応性メソゲンの２重量％混合物（例えば、室温でネマチックである、１と２の１：１混合物）をクロロホルムに溶解し、シリンジによって基板上に移した。この基板を、ブレンドの薄膜が形成されるよう回転させた。溶媒を蒸発させ、この膜が不溶性となるまで紫外線を照射することによって反応性メソゲンを光重合させた。光重合には３２５ｎｍのＨｅＣｄレーザーからの光を用いたが、あるいは水銀ランプを使用してもよい。（膜の吸収を適当な溶媒での洗浄の前後で比較し、層が完全に不溶性であることを調べる）。陰極、５ÅのＬｉＦ／Ａｌを熱蒸発によって蒸着した。
【００５７】
光起電装置を、相当な吸収を示す波長、ここでは４００ｎｍで透明基板および陽極を通して照射した。図１に示されるように、入力光強度および波長に応じて、３％までの外部量子効率と開放電圧＞１Ｖが得られた。すべてのその他の装置タイプを同様に試験できる。
【実施例２】
【００５８】
タイプ２の装置は以下の通りに作製できる。装置処理は酸素および水を含まない環境において実施する。（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の薄膜でコーティングされた、ＩｎＳｎＯ／被覆ガラススライドを基板として使用した。電子供与性反応性メソゲンと電子受容性反応性メソゲンの２重量％混合物（例えば、３と２の１：１混合物）をクロロホルムに溶解し、シリンジによって基板上に移した。この基板を、ブレンドの薄膜が形成されるよう回転させた。次いで、溶媒を蒸発させた。８０℃で３０分間加熱することによって化合物３を熱重合させた。冷却すると、膜が不完全に不溶性となるまで紫外線を照射することによって２を光重合させた。陰極、５ÅのＬｉＦ／Ａｌを熱蒸発によって蒸着した。
【実施例３】
【００５９】
タイプ３の装置は以下の通りに作製できる。装置処理は酸素および水を含まない環境において実施した。（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の薄膜でコーティングされた、ＩｎＳｎＯ／被覆ガラススライドを基板として使用した。発光ゲルは、１：３の比の非重合可能ネマチック化合物４と架橋可能反応性メソゲン１の１重量％混合物を重合することによって調製した。両化合物とも電子供与性である。
【００６０】
このゲルを６０℃に加熱し、３２５ｎｍのＨｅＣｄレーザーからの光を用いて光重合させた。光重合の照射条件はＵＶ光源および強度に応じて変わる。このゲルを洗浄して、非重合可能成分をゲルの表面から除去し、スポンジ様ネットワークを形成した。原子間力顕微鏡を用いて、非重合可能成分を除去した際にネットワークのスポンジ様表面トポグラフィーのイメージを得た。このイメージは図２に示されている。ネットワークの空間規模は、重合速度および光重合が生じる温度を変更することによって改変できる。
【００６１】
熱蒸発によって、厚さ約３０ｎｍの、低分子ガラスである、電子受容性物質ＡｌＯ3を最上部に蒸着し、上記のように陰極を蒸着した。図３は、暗所における、および強度２ｍＷｃｍ-2、波長４００ｎｍの光を照射した際の光起電装置の電流−電圧特性を示す。０．１％という電力変換効率が得られた。
【実施例４】
【００６２】
タイプ４の装置は以下の通りに作製できる。装置処理は酸素および水を含まない環境において実施した。（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の薄膜でコーティングされた、ＩｎＳｎＯ／被覆ガラススライドを基板として使用した。電子供与性反応性メソゲン１の１重量％混合物をクロロホルムに溶解し、シリンジによって基板上に移した。この基板を、ブレンドの薄膜が形成されるよう回転させた。溶媒を蒸発させ、膜がほとんど不溶性になるまで、紫外線を照射することによって反応性メソゲンを光重合させた。（通常、本発明者らは完全に不溶性の層を得るのに必要とされる紫外線フルエンスの約５／６倍を用いた。）光重合の照射条件は、ＵＶ光源および強度に応じて変わる。この膜を洗浄し、膜の表面からいくらかの重合していないモノマーを除去した。原子間力顕微鏡を使用して、形成されたナノグルーブの空間規模を調べることができ、これは重合速度を変更することによって改変できる。クロロホルムに溶解し、シリンジでゲル上に移した、１重量％の溶液２からの回転形成によって、電子受容性物質を最上部に蒸着した。２を光重合させた。陰極として、熱蒸発によって、陰極、例えば、５ÅのＬｉＦ／Ａｌを蒸着した。図４は、１ｍＷｃｍ-2までの種々の光強度に対する電流−電圧特性を示す。１ｍＷｃｍ-2で、０．８％という外部量子効率および０．２％という電力変換効率が得られた。
1Ｓ．Ｅ．Ｓｈａｈｅｅｎら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８  ８４１（２００１）。
2Ｃ．Ｊ．Ｂｒａｂｅｃら、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．，１１  １５（２００１）。
3Ｒ．Ｐｅｔｅｒｍａｎら、Ｎａｔｕｒｅ  ５５  ４１７（２００２）
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】モノクロメーターを通して分散されたＨｇランプからの種々の光強度の単光色に対するタイプ１の装置の電流対電圧特性を示す図である。
【図２】相分離したＬＣゲルの表面から非重合可能成分４を除去した後に形成されたナノグルーブのＡＦＭイメージを示す図である。
【図３】暗所における、および強度２ｍＷｃｍ-2、波長４００ｎｍの光で照射した際の光起電装置の電流−電圧特性を示す図である。
【図４】暗所における（黒色四角）、および波長４００ｎｍ、種々の強度の光で照射した際のタイプ４装置の電流−電圧特性を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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