(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射により光電流増倍現象を起こす光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と、
電流注入により発光する電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部と、
を設けた有機光−光変換デバイスであって、
該光導電性有機半導体が高分子半導体であることを特徴とする上記有機光−光変換デバイス。
【請求項２】
電界発光性有機半導体が高分子半導体である請求項１記載の有機光−光変換デバイス。
【請求項３】
a)前記光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と、
b)同一基板上の該受光部と異なる位置に載置された、前記電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部と、
c)同一基板上に敷設された、該受光部と該発光部とを接続する導電層と、
を備える請求項１又は２に記載の有機光−光変換デバイス。
【請求項４】
前記受光部と発光部との間に遮光部材を設けた請求項３に記載の有機光−光変換デバイス。
【請求項５】
前記受光部と発光部との間に、受光部へのフィードバック光の流入を抑制し、かつ完全には遮断しない透過率を有する透光部材を設けた請求項３に記載の有機光−光変換デバイス。
【請求項６】
前記光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部とを積層一体化させた請求項１又は２のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
【請求項７】
前記高分子半導体が、下記式（１）で示される繰り返し単位を１種類以上含み、ポリスチレン換算の数平均分子量が１×１０3〜１×１０8である請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
0004781819.tif 000023
（式中、Ａｒ1及びＡｒ2はそれぞれ独立にアリーレン基又は２価の複素環基を示す。Ｘ1は−ＣＲ1＝ＣＲ2−、−Ｃ≡Ｃ−又は−Ｎ（Ｒ3）−を示す。Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を示す。Ｒ3は、水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、アリールアルキル基又は置換アミノ基を示す。ｍ、ｎ及びｑはそれぞれ独立に０又は１の整数を示す。ｐは０〜２の整数を示し、ｍ＋ｎ及びｐ＋ｑは１以上である。Ａｒ1、Ｘ1、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3がそれぞれ複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。）。
【請求項８】
前記光導電性有機半導体を含む層及び／又は電界発光性有機半導体を含む層が、上記式（１）で示される繰り返し単位を１種類以上含む高分子半導体を２種類以上含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイスを複数個配列して成ることを特徴とするイメージインテンシファイア。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイスと、電界発光性有機半導体を含む層の両端にかかる電圧を測定し出力する手段とを備えることを特徴とする光センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機光−光変換デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光導電性有機半導体からなる層に、該光導電性有機半導体とは異なる材料（例えば金属、有機半導体、無機半導体）からなる導電性の層（異種材料導電層）を接触させ、電圧を印加しつつその光導電性有機半導体からなる層に光を照射すると、入射したフォトン数以上の数の電子による光電流が観測される現象（光電流増倍現象）が観測されることが知られている（非特許文献１及び特許文献１参照）。【０００３】
これは、光の照射によって、光導電性有機半導体からなる層と異種材料導電層との界面付近の光導電性有機半導体に光の照射により生成した電子−ホール（正孔）対のうち一方の電荷（例えばホール）が蓄積され、この電荷が形成する高電界によって異種材料導電層から蓄積された電荷とは反対の極性を持つ電荷（例えば電子）が大量に光導電性有機半導体にトンネル注入される現象である。このような現象を用いる光導電性有機半導体からなる層と異種材料導電層との組み合わせを有する素子を本明細書では光電流増倍素子とよぶ。【０００４】
そして、光電流増倍素子を応用したデバイスとして、
光照射により光電流増倍現象を起こす光導電性有機半導体を含む層（光電流増倍層）を有する受光部と、
電流注入により発光する電界発光性有機半導体を含む層（有機ＥＬ発光層）を有する発光部と
を設けた有機光−光変換デバイスが知られている。
このデバイスにおいては、受光部に光を照射することにより、発光部から、光を発生するが、この光は、照射した光より増幅されたものであり、その波長は、照射光と同一又は異なるものとなり得る。【０００５】
このような、有機光−光変換デバイスの例として、
光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部を同一基板上に積層一体化させたデバイス（非特許文献２）；
光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と、該同一基板上の該受光部と異なる位置に載置された、上記有機電界発光体を含む層を有する発光部とを有するデバイス（非特許文献３）
が知られている。【０００６】
そして、これらのデバイスの光電流増倍層及び有機ＥＬ発光層に使用される、光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体は、いずれも有機顔料等の低分子化合物であり、これらは、単独で、又は樹脂に分散して、これらの層に用いられていた。
【特許文献１】特開2002-341395号公報
【非特許文献１】M．Hiramoto，T. Imahigashi and M．Yokoyama：Applied Physics Letters，Vol.64 187（1994）
【非特許文献２】「応用物理」Vol．64（1995），1036
【非特許文献３】第49回応用物理学会連合講演会  講演予稿集    ２８ｐ−Ｍ−１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体として低分子化合物を用いた上記の有機光−光変換デバイスは、光電流増倍層及び有機ＥＬ発光層にピンホールが発生しやすいため短絡しやすく、また、樹脂に低分子化合物を分散したものを用いた場合には、低分子化合物が凝集しやすいなどの問題があり、いずれにしてもデバイス特性が未だ不十分であった。【０００８】
本発明の目的は、デバイス特性にすぐれた有機光−光変換デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の少なくとも一方を高分子半導体にすることにより、デバイス特性に優れた有機光−光変換デバイスが得られることを見い出し、本発明を完成した。【００１０】
（１）  光照射により光電流増倍現象を起こす光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と、
電流注入により発光する電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部と、
を設けた有機光−光変換デバイスであって、
該光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の少なくとも一方が高分子半導体であることを特徴とする上記有機光−光変換デバイス。
（２）  光導電性有機半導体が高分子半導体である（１）記載の有機光−光変換デバイス。
（３）  電界発光性有機半導体が高分子半導体である（１）記載の有機光−光変換デバイス。
（４）  光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体が高分子半導体である（１）〜（３）のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
（５）  a)前記光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と、
b)同一基板上の該受光部と異なる位置に載置された、前記電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部と、
c)同一基板上に敷設された、該受光部と該発光部とを接続する導電層と、
を備える（１）〜（４）のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
（６）  前記受光部と発光部との間に遮光部材を設けた（５）に記載の有機光−光変換デバイス。
（７）  前記受光部と発光部との間に、受光部へのフィードバック光の流入を抑制し、かつ完全には遮断しない透過率を有する透光部材を設けた（５）に記載の有機光−光変換デバイス。
（８）  前記光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部とを積層一体化させた（１）〜（４）のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
（９）  前記高分子半導体が、下記式（１）で示される繰り返し単位を１種類以上含み、ポリスチレン換算の数平均分子量が１×１０3〜１×１０8である（１）〜（８）のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
0004781819.tif 000002
（式中、Ａｒ1及びＡｒ2はそれぞれ独立にアリーレン基又は２価の複素環基を示す。Ｘ1は−ＣＲ1＝ＣＲ2−、−Ｃ≡Ｃ−又は−Ｎ（Ｒ3）−を示す。Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を示す。Ｒ3は、水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、アリールアルキル基又は置換アミノ基を示す。ｍ、ｎ及びｑはそれぞれ独立に０又は１の整数を示す。ｐは０〜２の整数を示し、ｍ＋ｎ及びｐ＋ｑは１以上である。Ａｒ1、Ｘ1、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3がそれぞれ複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。）。
（１０）  前記光導電性有機半導体を含む層及び/又は電界発光性有機半導体を含む層が、上記式（１）で示される繰り返し単位を１種類以上含む高分子半導体を２種類以上含む（１）〜（９）のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイス。
（１１）  （１）〜（１０）のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイスを複数個配列して成ることを特徴とするイメージインテンシファイア。
（１２）  （１）〜（１０）のいずれか一項に記載の有機光−光変換デバイスと、電界発光性有機半導体を含む層の両端にかかる電圧を測定し出力する手段とを備えることを特徴とする光センサ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機光−光変換デバイスは光−光変換効率等のデバイス特性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の有機光−光変換デバイスは、光照射により光電流増倍現象を起こす光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と、
電流注入により発光する電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部と
を設けた有機光−光変換デバイスであって、
該光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の少なくとも一方が高分子半導体であることを特徴とする。【００１３】
本発明の有機光−光変換デバイスの実施態様としては、
（Ａ）光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と、同一基板上の該受光部と異なる位置に載置された、上記電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部とを備えるものであって、該光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の少なくとも一方が高分子半導体であるもの
が挙げられる。
この場合、受光部と発光部とを同一基板上に敷設された導電層で電気的に接続する。なお、基板上に敷設する導電層は、基板上の全面を覆うものであってもよいし、受光部と発光部とを電気的に接続する必要最小限の形状であってもよい。【００１４】
受光部と発光部との間に電圧を印加するために、受光部及び／又は発光部の基板側とは反対側の面には電極を設ける。また、受光部には、光電流増倍現象を起こさせるため、光導電性有機半導体からなる層に接触させて、該光導電性有機半導体とは異なる材料からなる導電性の層（異種材料導電層と呼ぶ）を設ける。
ここで異種材料導電層に用いられる材料としては、光電流増倍現象により光導電性有機半導体に大量にトンネル注入される極性の電荷を供給できるだけの導電性を有しており、光増倍現象を起こしやすいように選ばれればよく、例えば金属、有機半導体、無機半導体などが挙げられ、高い導電性を有することから金属が好ましい。光電流増倍素子の上記異種材料導電層は、基板側の導電層で代用してもよいし、その反対側の電極で代用してもよい。【００１５】
受光部又は発光部の電極面から光が入射又は出射されるようにする場合は、光を透過する電極を用いる。また、基板側の面から光が入射又は出射されるようにする場合は、光を透過する基板及び導電層を用いる。光を透過する電極・導電層としては、ＩＴＯのような透明電極層の他、非常に薄い金属電極層としてもよい。【００１６】
受光部の電極と発光部の電極との間に電圧を印加し、受光部に光を照射すると、光電流増倍現象によって、入射したフォトン数以上の数の電荷（例えば電子）が異種材料導電層から光電流増倍層に注入される。これらの電荷が有機ＥＬ発光層に注入され、有機ＥＬ発光層を発光させる。これによって得られる発光部からの出射光は、入射光が増幅されたものとなる。【００１７】
上記基板は必ずしも平面状のものである必要はない。例えば、曲面状の基板を用いることにより、受光軸と発光軸とを傾斜させることができる。【００１８】
受光部と発光部が独立しているので、フィードバック光が素子の外部を伝播する。そのため、受光部と発光部との距離を調整することや、受光部と発光部の間に遮光部材を設置することなどにより、フィードバック光を制御することができる。出力光の増幅を重視する場合にはフィードバック光が光電流増倍素子に入射しやすいように、入射光に対する応答性を重視する場合にはフィードバック光が光電流増倍素子に入射し難いように調整すればよい。【００１９】
また、本発明の有機光−光変換デバイスの他の実施態様としては、
（Ｂ）光導電性有機半導体を含む層を有する受光部と電界発光性有機半導体を含む層を有する発光部を同一基板上に積層一体化させたものであって、該光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の少なくとも一方が高分子半導体であるもの
が挙げられる。
その構成例を図１に示す。光電流増倍層１２に入力光１８が基板１１側から照射されることにより、上記光電流増倍現象によって電子は電極１３から光電流増倍層１２に注入され、有機ＥＬ発光層１４に到達する。これによって有機ＥＬ発光層１４が発光し、出力光１９が得られる。なおホール輪送層１５は、有機ＥＬ発光層１４において発光する際に電子と結合するホールを供給するものであり、本発明においては、必須ではない。また、光電流増倍層１２、受光部電極１３、有機ＥＬ発光層１４、ホール輪送層１５及び発光部電極１６を図１と逆の順番で積層した構造も可能である。１７は直流電源であり、２０はフィードバック光である。【００２０】
上記（Ａ）及び（Ｂ）の実施態様の中では、受光部と発光部の材料の選択自由度が大きくなることから、（Ａ）が好ましい。【００２１】
本発明の有機光−光変換デバイスは、光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の少なくとも一方が高分子半導体であることを特徴とするが、光導電性有機半導体及び有機電界発光体の両方が高分子半導体であることが好ましい。
本発明に用いる高分子半導体は、それが用いられる受光部、発光部それぞれの機能を発現するように選択されればよく、光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体は、同一であっても異なっていてもよい。
なお、発光部からの出射光の波長は通常は、有機ＥＬ発光層に用いられる材料によって決まるので、所望の出射光の波長に合わせて有機ＥＬ発光層の材料を選択すればよい。【００２２】
本発明の有機光−光変換デバイスは、入射光と出射光の波長を独立に選択できるだけでなく、入射光から出射光への光−光変換効率が１以上になることを特徴とする。光−光変換効率は、出射光として出力されたフォトンの数を、入射光として入力されたフォトンの数で除した値で定義され、有機光−光変換デバイスに用いる光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の組み合わせを最適化することにより高い光−光変換効率を得ることができる。光−光変換効率として１０倍以上が得られる光導電性有機半導体及び電界発光性有機半導体の組み合わせが好ましく、さらに好ましくは５０倍以上、特に好ましくは２００倍以上の組み合わせである。【００２３】
電界発光性有機半導体として高分子半導体が用いられている場合、光導電性有機半導体としては、高分子半導体以外の有機半導体を用いてもよい。そのような有機半導体としては、例えば3，4，9，10−ペリレンテトラカルボキシリック3，4，9，10−ビス（メチルイミド）（略称Ｍe−PTC）、3，4，9，10−ペリレンテトラカルボキシリック3，4，9，10−ビス（フェニルエチルイミド）、3，4，9，10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、イミダゾール・ペリレン、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン、バナジルフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、無金属フタロシアニン、ナフタロシアニン、ナフタレン、2，9−ジメチルキナクリドン、無置換キナクリドン、ペンタセン、6，13−ペンタセンキノン、5，7，12，14−ペンタセンテトロン等やそれらの誘導体を挙げることができる。【００２４】
光導電性有機半導体として高分子半導体が用いられている場合、高分子半導体からなる層と上記高分子半導体以外の有機半導体からなる層を積層して用いてもよい。この場合、高分子半導体以外の有機半導体からなる層の厚みを高分子半導体からなる層の厚みより薄くした方が好ましい。【００２５】
また、光導電性有機半導体として高分子半導体が用いられている場合、電界発光性有機半導体として高分子半導体以外の有機半導体を用いてもよい。そのような有機半導体としては、例えば、アルミニウム・キノリノール錯体（略称  Alｑ3）が挙げられる。【００２６】
電流注入により発光する電界発光体性有機半導体を含む層（有機ＥＬ発光層）を有する発光部は、有機ＥＬ発光層のみによって構成することも可能である。しかし、有機ＥＬ発光層）における発光は、受光部から供給された電荷（例えば電子）と有機ＥＬ発光層中の反対の極性を持つ電荷（例えばホール）との結合により生じるため、発光部としては、有機ＥＬ発光層にホール又は電子を輸送する材料を含む層を積層させて用いることもできる。【００２７】
ホールを輸送する材料としては、例えばトリフェニルジアミン、3，5−ジメチル−3，5−ジ三級ブチル−4，4−ジフェノキノン、2−（4−ビフェニル）−5−（4−三級ブチルフェニル）−1,3，4−オキサジアゾール、N，N，N’，N’−テトラ−（m−トルイル）−m−フェニレンジアミン等やそれらの誘導体を用いることができる。【００２８】
電子を輸送する材料としては、例えばオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体などを用いることができる。【００２９】
有機ＥＬ発光層、ホール又は電子を輸送する材料を含む層に、ホール又は電子の注入をしやすくするためホール注入層又は電子注入層を積層して用いてもよい。ホール注入層としては、
導電性高分子を含む層；
ホールを注入する側の電極（陽極）とホールを輸送する材料を含む層との間に設けられ、陽極材料とホール輸送層に含まれるホール輸送材料との中間の値のイオン化ポテンシャルを有する材料を含む層；
電子を注入する側の電極（陰極）と電子を輸送する材料を含む層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送層に含まれる電子輸送材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含む層
などが例示される。上記ホール注入層又は電子注入層が導電性高分子を含む層の場合、該導電性高分子の電気伝導度は、１０-5Ｓ／ｃｍ以上１０3以下であることが好ましく、二つ以上の有機光−光変換デバイスを並列に配置したときのデバイス間のリーク電流を小さくするためには、１０-5Ｓ／ｃｍ以上１０2以下がより好ましく、１０-5Ｓ／ｃｍ以上１０1以下がさらに好ましい。
通常は該導電性高分子の電気伝導度を１０-5Ｓ／ｃｍ以上１０3以下とするために、該導電性高分子に適量のイオンをドープする。ドープするイオンの種類は、ホール注入層であればアニオン、電子注入層であればカチオンである。アニオンの例としては、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオンなどが例示され、カチオンの例としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンなどが例示される。【００３０】
上記ホール注入層又は電子注入層に用いる材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体などの導電性高分子、金属フタロシアニン（銅フタロシアニンなど）、カーボンなどが例示される。【００３１】
次に本発明に用いられる高分子半導体について説明する。
本発明に用いられる高分子半導体としては、例えばポリビニルカルバゾール等の側鎖にπ共役系の基を有した高分子半導体；ポリアリーレン、ポリアリーレンビニレン等の主鎖にπ共役を有した高分子半導体、例えばポリシラン等の主鎖にσ共役を有した高分子半導体；が挙げられ、主鎖に共役を有した高分子半導体が好ましく、主鎖にπ共役を有した高分子半導体がより好ましく、下記式（１）で示される繰り返し単位を少なくとも一種類含み、ポリスチレン換算の数平均分子量が１×１０3〜１×１０8であるものがさらに好ましい。
0004781819.tif 000003
（式中、Ａｒ1及びＡｒ2はそれぞれ独立にアリーレン基又は２価の複素環基を示す。Ｘ1は−ＣＲ1＝ＣＲ2−、−Ｃ≡Ｃ−又は−Ｎ（Ｒ3）−を示す。Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を示す。Ｒ3は、水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、アリールアルキル基又は置換アミノ基を示す。ｍ、ｎ及びｑはそれぞれ独立に０又は１の整数を示す。ｐは０〜２の整数を示し、ｍ＋ｎ及びｐ＋ｑは１以上である。Ａｒ1、Ｘ1、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3がそれぞれ複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。）。【００３２】
上記式（１）のＡｒ1及びＡｒ2におけるアリーレン基の具体的な例としては、フェニレン基（例えば、下記の式１〜３）、ナフタレンジイル基（下記の式４〜１３）、アントラセニレン基（下記の式１４〜１９）、ビフェニレン基（下記の式２０〜２５）、トリフェニレン基（下記の式２６〜２８）、縮合環化合物基（下記の式２９〜３８）などが例示される。中でもフェニレン基、ビフェニレン基、フルオレン−ジイル基（下記の式３６〜３８）が好ましい。【００３３】
0004781819.tif 000004
【００３４】
0004781819.tif 000005
【００３５】
0004781819.tif 000006
【００３６】
0004781819.tif 000007
【００３７】
0004781819.tif 000008
【００３８】
上記式（１）のＡｒ1及びＡｒ2における２価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子２個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常３〜６０程度である。
ここに複素環化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素、ヒ素などのヘテロ原子を環内に含むものをいう。【００３９】
２価の複素環基の具体的な例としては、例えば以下のものが挙げられる。
ヘテロ原子として窒素を含む２価の複素環基：ピリジン−ジイル基（下図の式３９〜４４）、ジアザフェニレン基（下図の式４５〜４８）、キノリンジイル基（下図の式４９〜６３）、キノキサリンジイル基（下図の式６４〜６８）、アクリジンジイル基（下図の式６９〜７２）、ビピリジルジイル基（下図の式７３〜７５）、フェナントロリンジイル基（下図の式７６〜７８）など。
ヘテロ原子としてケイ素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含みフルオレン構造を有する基（下図の式７９〜９３）。
ヘテロ原子としてケイ素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む５員環複素環基（下図の式９４〜９８）。
ヘテロ原子としてケイ素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む５員環縮合複素環基（下図の式９９〜１１０）。
ヘテロ原子としてケイ素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む５員環複素環基でそのヘテロ原子のα位で結合し２量体やオリゴマーになっている基（下図の式１１１〜１１２）。
ヘテロ原子としてケイ素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む５員環複素環基でそのヘテロ原子のα位でフェニル基に結合している基（下図の式１１３〜１１９）。
ヘテロ原子として酸素、窒素、硫黄、などを含む５員環縮合複素環基にフェニル基やフリル基、チエニル基が置換した基（下図の式１２０〜１２５）。
中でもヘテロ原子として窒素、酸素、硫黄を含む複素環基が好ましく、フリル基を含むもの（下図の式９６、１２４、１２５）、チエニレン基を含むもの（下図の式９７、１１１〜１１３、１２２、１２３）、及びピリジン−２，５−ジイル基を含むもの（下図の式４１）がさらに好ましく、チエニレン基、置換基を有するチエニレン基が特に好ましい。【００４０】
0004781819.tif 000009
【００４１】
0004781819.tif 000010
【００４２】
0004781819.tif 000011
【００４３】
0004781819.tif 000012
【００４４】
0004781819.tif 000013
【００４５】
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【００４６】
0004781819.tif 000015
【００４７】
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【００４８】
0004781819.tif 000017
【００４９】
0004781819.tif 000018
（ここで上記式１〜１２５におけるＲは、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基又は１価の複素環基を表す。Ｒが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。）【００５０】
Ａｒ1及びＡｒ2における置換基のなかで、アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状であり、通常炭素数１〜２０程度であり、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロドデシル基などが挙げられ、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、シクロヘキシル基が好ましい。【００５１】
アルコキシ基は、通常炭素数１〜２０程度であり、そのアルキル部分は、直鎖状、分岐状又は環状であり、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ラウリルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基などが例示され、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、が好ましい。【００５２】
アルキルチオ基としては、通常炭素数１〜２０程度であり、アルキル部分は、直鎖状、分岐状又は環状であり、メチルチオ基、エチルチオ基、ｎ−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ｎ−ブチルチオ基、イソブチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、ラウリルチオ基、シクロプロピルチオ基、シクロブチルチオ基、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基、シクロヘプチルチオ基などが例示され、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、デシルチオ基、シクロヘキシルチオ基が好ましい。【００５３】
アリール基としては、フェニル基、４−Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニル基（Ｃ1〜Ｃ12は、炭素数１〜１２であることを示す。以下も同様である。）、４−Ｃ1〜Ｃ12アルキルフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基などが例示される。【００５４】
１価の複素環基としては２−チエニル基、２−ピロリル基、２−フリル基、２−、３−又は４−ピリジル基などが例示される。【００５５】
Ａｒ1及びＡｒ2における置換基として好ましくは、アルコキシ基である。【００５６】
高分子半導体の有機溶媒に対する溶解性の観点からは、Ａｒ1及びＡｒ2のいずれか又は両方が２つ以上の置換基を有することが好ましく、それらの置換基が全て異なることがより好ましい。また、同じ炭素数を有する置換基で比較すると、アルキルに関しては直鎖状のものよりは枝分かれのある置換基がより好ましい。【００５７】
式（１）のＸ1は−ＣＲ1＝ＣＲ2−、−Ｃ≡Ｃ−又は−Ｎ（Ｒ3）−を示し、−ＣＲ1＝ＣＲ2−及び−Ｎ（Ｒ3）−が好ましい。Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を示す。Ｒ3は、水素原子、アルキル基、アリール基、１価の複素環基、アリールアルキル基又は置換アミノ基を示す。Ｒ3がアリール基、一価の複素環基、アリールアルキル基の場合は、さらに置換アミノ基を置換基として有していてもよい。【００５８】
ここに、アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状であり、通常炭素数１〜２０程度であり、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロドデシル基などが挙げられ、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、シクロヘキシル基が好ましい。【００５９】
アリール基としては、フェニル基、４−Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニル基、４−Ｃ1〜Ｃ12アルキルフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基などが例示される。【００６０】
１価の複素環基としては２−チエニル基、２−ピロリル基、２−フリル基、２−、３−又は４−ピリジル基などが例示される。
置換カルボキシル基とは、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は１価の複素環基で置換されたカルボキシル基をいい、通常炭素数２〜６０程度であり、好ましくは炭素数２〜４８である。置換カルボキシル基の炭素数には置換基の炭素数は含まれない。置換カルボキシル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、ｔ−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、２−エチルヘキシロキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、３，７−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基、などが挙げられる。なお該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は１価の複素環基は置換基を有していてもよい。【００６１】
アリールアルキル基は、炭素数は通常７〜６０程度であり、好ましくは７〜４８である。具体的には、フェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル基、Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル基、Ｃ1〜Ｃ12アルキルフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル基、１−ナフチル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル基、２−ナフチル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル基などが例示され、Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル基、Ｃ1〜Ｃ12アルキルフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル基が好ましい。【００６２】
置換アミノ基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は１価の複素環基から選ばれる１又は２個の基で置換されたアミノ基が挙げられる。該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は１価の複素環基はさらに置換基を有していてもよい。炭素数は該置換基の炭素数を含めないで通常１〜６０程度であり、好ましくは炭素数２〜４８である。
具体的には、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、ｔ−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、３，７−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニルアミノ基、ジ（Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニル）アミノ基、ジ（Ｃ1〜Ｃ12アルキルフェニル）アミノ基、１−ナフチルアミノ基、２−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基フェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキルアミノ基、Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキルアミノ基、Ｃ1〜Ｃ12アルキルフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキルアミノ基、ジ（Ｃ1〜Ｃ12アルコキシフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル）アミノ基、ジ（Ｃ1〜Ｃ12アルキルフェニル−Ｃ1〜Ｃ12アルキル）アミノ基、１−ナフチル−Ｃ1〜Ｃ12アルキルアミノ基、２−ナフチル−Ｃ1〜Ｃ12アルキルアミノ基などが例示される。【００６３】
式（1）で示される繰り返し単位の例としては、
0004781819.tif 000019
が挙げられる。（式中、Ａｒ1、Ａｒ2及びＸ1は式（１）と同じである。Ａｒ1’は式（１）において、ｍ＝２であり、かつ二つのＡｒ1が異なる場合のもう一方のＡｒ1を表す。）【００６４】
式（２）の具体例としては、下の式（８）及び（９）が挙げられ、式（３）の具体例としては、下の式（１０）が挙げられ、式（４）の具体例としては、下の式（１１）が挙げられ、（５）の具体例としては、下の式（１２）が挙げられ、（６）の具体例としては、下の式（１３）、（１４）及び（１５）が挙げられ、（６）の具体例としては、下の式（１６）及び（１７）が挙げられる。
0004781819.tif 000020
0004781819.tif 000021
0004781819.tif 000022
（式中、Ａｒはアリーレン基又は２価の複素環基を示す。Ｒは、水素原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基又は１価の複素環基を表す。Ｒが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＳＯ2、Ｓｅ，Ｔｅ、Ｎ−Ｒ’、ＣＲ’Ｒ”又はＳｉＲ’Ｒ”を示し、Ｒ’、Ｒ”はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、１価の複素環基、アリールアルキル基を示す。ｎは０又は１の整数を示す。Ｉは０〜２の整数、Ｊは０〜３の整数、Ｋは０〜４の整数、Ｌは０〜５の整数を示す。）。【００６５】
本発明に用いる高分子半導体が、上記式（１）で示される繰り返し単位を有するものである場合、上記式（１）で示される繰り返し単位を２種類以上含んだ、ランダム、ブロック又はグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子半導体、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。特性の優れた有機光−光変換素子を得る観点からは完全なランダム共重合体よりもブロック性を帯びたランダム共重合体やブロック又はグラフト共重合体が好ましい。主鎖に枝分かれがあり、末端部が３つ以上ある場合も含まれる。【００６６】
本発明に用いる高分子半導体の末端基は、特に限定されないが、重合活性基がそのまま残っていると、活性層に用いたときの特性が低下する可能性があるので、安定な基で保護されていることが好ましい。主鎖の共役構造と連続した共役結合を有しているものがより好ましく、例えば、ビニレン基を介してアリール基又は複素環基と結合している構造が例示される。具体的には、特開平９−４５４７８号公報の化１０に記載の置換基等が例示される。【００６７】
本発明に用いる高分子半導体は、通常は、ポリスチレン換算の数平均分子量が、１×１０3〜１×１０8である。分子量が低すぎると均質な薄膜を得るのが困難となる傾向があり、また、高すぎるとゲル化しやすくなり薄膜形成が困難となる傾向がある。成膜性の点から数平均分子量１×１０4〜２×１０7が好ましく、さらに好ましくは１×１０5〜１×１０7である。【００６８】
該高分子半導体に対する良溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、デカリン、ｎ−ブチルベンゼンなどが例示される。高分子半導体の構造や分子量にもよるが、通常はこれらの溶媒に０．１重量％以上溶解させることができる。【００６９】
本発明に用いる高分子半導体の合成法としては、主鎖にビニレン基を有する場合には、例えば特開平５−２０２３５５号公報に記載の方法が挙げられる。すなわち、ジアルデヒド化合物とジホスホニウム塩化合物との重合やジアルデヒド化合物とジ亜燐酸エステル化合物とのＨｏｒｎｅｒ−Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ−Ｅｍｍｏｎｓ法による重合などのＷｉｔｔｉｇ反応による重合、ジビニル化合物とジハロゲン化合物との又はビニルハロゲン化合物単独でのＨｅｃｋ反応による重合、ハロゲン化メチル基を２つ有する化合物の脱ハロゲン化水素法による重縮合、スルホニウム塩基を２つ有する化合物のスルホニウム塩分解法による重縮合、ジアルデヒド化合物とジアセトニトリル化合物とのＫｎｏｅｖｅｎａｇｅｌ反応による重合などの方法、ジアルデヒド化合物のＭｃＭｕｒｒｙ反応による重合などの方法が例示される。
また、主鎖にビニレン基を有しない場合には、例えば該当するモノマーからＳｕｚｕｋｉカップリング反応により重合する方法、Ｇｒｉｇｎａｒｄ反応により重合する方法、Ｎｉ（０）錯体により重合する方法、ＦｅＣｌ3等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法、あるいは適当な脱離基を有する中間体の分解による方法などが例示される。【００７０】
これらのうち、Ｗｉｔｔｉｇ反応による重合、Ｈｅｃｋ反応による重合、Ｋｎｏｅｖｅｎａｇｅｌ反応による重合、及びＳｕｚｕｋｉカップリング反応により重合する方法（ＷＯ  ００／５３６５６，ＷＯ  ００／５５９２７）、Ｇｒｉｇｎａｒｄ反応により重合する方法、ニッケルゼロ価錯体により重合する方法が、構造制御がしやすいので好ましい。【００７１】
これらの高分子半導体を有機光−光変換素子に用いる場合、その純度が特性に影響を与えるため、合成後、再沈精製、クロマトグラフィーによる分別等の純化処理をすることが好ましい。【００７２】
本発明のデバイスは、光電流増倍層及び有機ＥＬ発光層に、上記式（１）で示される繰り返し単位を１種類以上含む高分子半導体を用いる場合、上記式（１）で示される繰り返し単位を１種類以上含む高分子半導体を１種用いてもよいし、式（１）で示される繰り返し単位を１種類以上含む高分子半導体を２種類以上混合して用いてもよい。また、有機光−光変換素子の特性を妨げない範囲で、式（１）で示される高分子半導体以外のポリマーを混合して用いてもよい。混合するポリマーとしては、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルなどの汎用ポリマー、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどの導電性ポリマーが挙げられる。
このとき式（１）で示される高分子半導体の比率は１０％〜１００％の範囲である。より好ましくは３０％〜１００％の範囲、さらに好ましくは５０％〜１００％の範囲である。
光電流増倍層に用いられる光導電性有機半導体としての高分子半導体としては、受光した光により生成した電子−ホール対を効率よく分離し、電極まで輸送することが要求されることから、高分子半導体として、電子又はホールのうち少なくとも一方の電荷輸送性が高いものであり、電子−ホール対の再結合確率が低いものが好ましい。また、光電流増倍現象は、異種材料導電層と光導電性有機半導体からなる層との界面で起こる現象であり、トンネル注入が起こりやすくする必要があることから、異種材料導電層材料と高分子半導体との組み合わせが重要である。これらの組み合わせは、高分子半導体のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯレベルと異種材料導電層材料の持つＨＯＭＯ、ＬＵＭＯレベル（金属の場合は仕事関数）により適宜選択されればよい。例えば、光電流増倍現象として電子のトンネル注入を用いる場合、上記（１）で示される繰り返し単位として電子輸送性の高いものを含んだ高分子半導体、例えばフルオレン、シロール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール及びそれらの誘導体などの繰り返し単位を含んだものを選択し、異種材料導電層材料としては、例えば金属の場合、金、銀、白金、アルミニウム、ＩＴＯなど比較的大きな仕事関数を持つ電極材料との組み合わせが好ましい。また、光電流増倍現象としてホールのトンネル注入を用いる場合、上記（１）で示される繰り返し単位としてホール輸送性の高いものを含んだ高分子半導体、例えばトリフェニルアミンなどの芳香族アミン、アニリン、チオフェン、ピロール、ヒドラゾン、ピラゾリン及びそれらの誘導体などの繰り返し単位を含んだものを選択し、異種材料導電層材料としては、例えば金属の場合、リチウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属など比較的小さな仕事関数を持つ電極材料との組み合わせが好ましい。
さらに、受光した光により生成した電子−ホール対を効率よく分離させる目的で、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料などの電子供与性化合物、又はペリレン系顔料、ペリノン系顔料、フラーレンなどの電子受容性化合物を混合して用いてもよい。
一方、有機ＥＬ発光層に用いられる高分子半導体としては、それぞれの電極から注入される電子及びホールを効率よく輸送し、かつ輸送されてきた電子及びホールを効率よく発光再結合させることが要求されることから、高分子半導体として、電子及びホールの両方の電荷輸送性が高いものであり、分子内での発光量子収率が高いものが好ましい。例えば、上記（１）で示される繰り返し単位として電子輸送性の高いものとホール輸送性の高いものの両方を含んだ高分子半導体、あるいは、上記（１）で示される繰り返し単位として電子輸送性の高いものを含んだ高分子半導体と上記（１）で示される繰り返し単位としてホール輸送性の高いものを含んだ高分子半導体を混合したものが好ましい。【００７３】
本発明に係る有機光−光変換デバイスを複数個、2次元的に配置することによって、肉眼では見ることができない微弱光や赤外光・紫外光等の可視光以外の光を受光部で受光し、発光部から可視光で出力する（すなわち、画像化する）イメ−ジ・インテンシファイアを構成することができる。なお、用途によっては1次元配列でも有用である。【００７４】
本発明のデバイスに印加された電圧は、受光部と発光部に分配される。受光部への入射光の強度が大きいほど、光電流増倍層に生成される電子の数が多くなり受光部の電気抵抗が低下するため、発光部に分配される電圧が増加し、出射光の強度が大きくなる。
本発明の有機光−光変換デバイスにおいては、発光部に分配される電圧を容易に測定することができるので、発光部電圧の値を、入射光及び出射光の強度を電気信号化したものとして用いることができる。これによって、入射光の強度を電気信号として検出する光センサとして用いることができる。こうして出力される電圧の値は受光部における受光量に対応したものであるため、このデバイスは光センサとして作用する。
即ち、本発明の光センサは有機光−光変換デバイスと、電界発光性有機半導体を含む層（有機ＥＬ発光層）の両端にかかる電圧を測定し出力する手段とを備えることを特徴とする。更に、例えば発光部において発光させつつ、上記電気信号を受信する外部においても何らかの電気−光変換によって発光させることができる。【００７５】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、ポリスチレン換算の数平均分子量についてはゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により次のようにして求めた。
カラム：Plgel  mix-B＋mix-C   (8mm I.d. ×30cm)、検出器：RI  (Shodex RI-101)を使用、1.0mg/mlの濃度に調整した高分子のクロロホルム溶液を50μｌ注入し、クロロホルム1.0ml/minのフローレートの条件で測定した。【００７６】
実施例１
＜高分子半導体の合成＞
ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＦＯ）は、ＷＯ  ００／５３６５６記載の方法で合成した。このＰＦＯの数平均分子量は４．８×１０4であった。ポリ（2,7-（9,9-ジオクチルフルオレン）-alt-（1,4-フェニレン-（（4-secブチルフェニル）イミノ）-1,4-フェニレン））（ＴＦＢ）は、ＷＯ  ００／５５９２７記載の方法で合成した。このＴＦＢの数平均分子量は１．８×１０4であった。【００７７】
＜有機光−光変換デバイスの作成＞
パターニングしたＩＴＯ膜を付けたガラス基板上に、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ）（Ｂａｙｅｒ製、Ｂｙｔｒｏｎ Ｐ ＴＰ ＡＩ ４０８３）の懸濁液を、スピンコートにより成膜し、ＩＴＯの上の一部を残して剥ぎ取った後、ホットプレート上で２００℃、１０分間乾燥した。その上に、ＰＦＯ及びＴＦＢのトルエン溶液を重量比で６：４の比率で混合し、０．２μｍのフィルターで濾過した塗布液を用いてスピンコート法により高分子半導体薄膜を形成した。ＰＥＤＯＴの上以外の高分子半導体薄膜を剥ぎ取り、真空蒸着装置にセットした。シャドーマスクを用いて、剥ぎ取らずに残した高分子薄膜層の上に、陰極電極としてMgAgを共蒸着法により5:0.5Å/sの速度で30nm成膜した。その上に、Agを0.6Å/sの速度で20nm成膜し、発光部を形成した。シャドーマスクを移動し、ＰＥＤＯＴ及び高分子半導体薄膜を剥ぎ取りＩＴＯが露出した部分に、光導電性有機半導体ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（Naphthalene tetracarboxylic dianhydride：ＮＴＣＤＡ）を2.5Å/sの速度で600nm成膜した。その上に電極としてAuを0.4Å/sの速度で20nm成膜し、受光部とした。【００７８】
＜有機光−光変換デバイスの特性評価＞
図２に、本発明に係るコプラナー型有機光−光変換デバイスの断面図を示す。受光部電極２３と発光部電極２６に図２のように直流電源２７を接続し、直流電源２７により、受光部３１と発光部３２の間に電圧Vaを印加した。電圧Vaは、後述のように本デバイスの特性を調べる目的で、5〜30Vの間のいくつかの値を用いた。受光部３１−発光部３２間に電圧Vaを印加した状態で、電極２３面から受光部３１に波長400nm、強度56μW/cm2の入射光２８を照射した。その結果、発光部３２の基板２１側から波長450nmの出射光２９が得られた。入射光２８と出射光２９の波長が異なり、この光−光変換デバイスの特徴の１つである波長変換がなされている。有機ＥＬ発光層２４の材料の選択によっては、更に異なる色の出射光を得ることもできる。なお、図２において２１は基板、２２は光電流増倍層、２４は有機ＥＬ発光層、２５はホール輸送層、３０は発光部と受光部を接続する導電層、３３は光検出器である。【００７９】
印加電圧Vaが5〜30Vの場合における出射光２９の強度を、フォトダイオードを用いた光検出器３３を用いて測定した結果を図３に示す。本測定では、直流電源２７の印加開始30秒後に入射光２８の照射を開始し、入射光２８の照射開始から６０秒後に入射光２８の照射を終了した。入射光２８のON/OFFにより出射光２９の強度が変化した。【００８０】
図３より、入射光照射終了後にも発光部が光を出射し続けていることがわかる。これは、前記の光フィードバック効果による。本実施例においては出射光の強度を大きくするために、光フィードバック効果を抑制する操作は行わなかった。入射光に対する応答性を重視する場合には、例えば図４に示すように受光部３１と発光部３２との距離３６を長くしたり、図５に示すように受光部３１と発光部３２との間に遮光部材３７を設置するなどの方法により、受光部３１へのフィードバック光３５の流入を抑制すればよい。上記遮光部材３７はフィードバック光３５を完全に遮断するものでもよいが、光フィードバックによる光増幅の効果も得たい場合には、受光部へのフィードバック光の流入を抑制し、かつ完全には遮断しない透過率を持つ部材（透光部材）を用いてもよい。【００８１】
次に、入射光から出射光への光−光変換効率について述べる。これは、出射光として出力されたフォトンの数を、入射光として入力されたフォトンの数で除した値で定義される。この値が1未満であれば変換中に光の損失があり、1を超えれば入力された光以上の出射光が得られたことになる。その結果を図６に示す。Va=25Vの時、280倍の光−光変換効率が得られた。【００８２】
実施例２
＜有機光−光変換デバイスの作成＞
パターニングしたＩＴＯ膜を付けたガラス基板上で、ＩＴＯ膜の一部に、ＰＥＤＯＴの懸濁液をインクジェット法によりＰＥＤＯＴ薄膜を成膜後、ホットプレート上で２００℃、１０分間乾燥する。その上に、ＰＦＯ及びＴＦＢのデカリン溶液を重量比で６：４の比率で混合し、０．２μｍのフィルターで濾過する。この濾過液を用いてインクジェット法により高分子半導体薄膜を形成し、発光部領域とする。次いで、ＰＥＤＯＴ膜が形成されていないＩＴＯ膜の上にＰＦＯのデカリン溶液の０．２μｍフィルター濾過液を用いてインクジェット法により高分子半導体薄膜形成し、受光部領域とする。この基板を真空蒸着装置にセットし、シャドーマスクを用いて発光領域の上に、陰極電極としてMgAgを共蒸着法により5:0.5Å/sの速度で30nm成膜する。その上に、Agを0.6Å/sの速度で20nm成膜する。シャドーマスクを移動し、受光部領域の上に、電極としてAuを0.4Å/sの速度で20nm成膜する。【００８３】
＜有機光−光変換デバイスの特性評価＞
実施例１と同様に、受光部−発光部間に電圧Vaを印加しながら、Au電極面から受光部に波長400nm、強度56μW/cm2の入射光２８を照射する。その結果、発光部の基板側から波長450nmの出射光が得られ、波長変換がなされている。このときの入射光から出射光への光−光変換効率としては、１０倍を超え、光増幅が行われていることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の有機光−光変換デバイスは光−光変換効率のデバイス特性に優れ、イメージインテンシファイア、光センサ等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の光−光変換デバイスの構成例を示す断面図。
【図２】本発明の光−光変換デバイスの一実施例を示す断面図。
【図３】図２に示した実施例の光−光変換デバイスの入射光照射による出射光の強度の変化を示すグラフ。
【図４】本究明の光−光変換デバイスにおいて、受光部−発光部間の距離の調整によって光フィードバック効果を抑制する方法の例を示す図。
【図５】本発明の光−光変換デバイスにおいて、遮光部材を用いて光フィードバック効果を抑制する方法の例を示す図。
【図６】図２に示す実施例の光−光変換デバイスにおける光−光変換効率を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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