JP2015510698A - 光電気デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
光電気デバイス（１０）は、アノード及びカソード層（２２、２４）並びに両層の間に配置された光電気層（２６）を有するとともに、光透過面（２８）を有する光電気層構造（２０）を備え、両層のうちのカソード層が光透過面に最も近い。光電気層構造の、光透過面とは反対の側には、二重導電層構造（４０）が配置される。二重導電層構造は、第１の電気絶縁層（４６）により相互に絶縁された第１及び第２の導電層（４２、４４）を有し、両層のうちの第１の導電層が光電気層構造に最も近い。発光層構造と二重導電層構造の間には、第２の電気絶縁層（５０）が配置され、第１の導電層は、第１の横断導電体（６２）により、第２の電気絶縁層を介してアノード層と電気的に接続され、第２の導電層は、第２の横断導電体（６４）により、第１の電気絶縁層、第１の導電層、第２の電気絶縁層、アノード電極層及び発光層を介してカソード層と電気的に接続される。【選択図】図１
Description
本発明は、光電気デバイスに関する。
本発明はさらに、光電気デバイスの製造方法に関する。
ＷＯ２０１１／１０８９２１は、カバー、障壁構造、光電気構造、及び複数の横断導電体を備えた光電気デバイスを開示している。この光電気デバイスにおいて、カバーは、金属箔と、金属箔に支持され、且つこの金属箔から電気的に絶縁されたパターン付き導電層とを備える。光電気構造は、カバーと障壁構造間に挟まれており、少なくとも１つの光電気層及び透明導電層を備える。また、光電気構造は、カバーに対向した第１の主表面を有する。複数の横断導電体は、カバーの金属箔又はパターン付き導電層から少なくとも１つの光電気層を通って透明導電層まで延びている。カバーは、光電気構造の第１の主表面を超えて延びている。大面積の光電気デバイスにおいて、横断導電体は、透明導電層の表面全体における電圧の規則的な分布を可能にする。これにより、一様な照明を実現可能である。大面積の光起電デバイスにおいては、この構成によって、抵抗損失が抑えられる。
現在、ＯＬＥＤの研究開発において、最も有望且つ最も広く用いられている正孔注入材料は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（４−スチレンスルホナート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）分散液である。
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、水中の分散液として数多くの等級が市販されている（通常は、１〜３質量％の固体）。ただし、この分散液には、いくつかの欠点がある。この分散液は、酸性状態のＰＳＳの投入量が多いため、強い酸性を示す。このため、塗布時に問題となる可能性があり、有機基板を濡らすには、バインダ又は錯体製剤の投入量を増やす必要がある。しかしながら、バインダを用いると、得られる膜の導電率が低下してしまう。さらに、多くのエレクトロニクス用途においては、水分の存在を許容できない。
金属基板上にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ分散液を直接用いる場合の重大な欠点として、デバイスの急速な劣化がある。これは、金属基板と、ＰＥＤＯＴの存在によって触媒される上部電極との間の金属移動による可能性が最も高い。ＯＬＥＤにおいては、ＯＬＥＤ層と金属基板との間に中間層としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物層を用いることにより、金属基板の導電率を高くして電圧の規則的な分布を可能にしつつ、上記のような望ましくない相互作用を防止することが知られている。ただし、このような金属酸化物は、脆弱かつ高価であり、真空中で付着させる必要がある。このことは、特に可撓性の光電気製品のロールツーロール製造の場合に多大な不都合となる。
本発明の目的は、上述の問題を回避しつつ、ＰＥＤＯＴの使用が可能な光電気デバイスを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、上記のような光電気デバイスの製造方法を提供することにある。
本発明の第１の態様によれば、アノード層及びカソード層並びに当該アノード層とカソード層との間に配置された光電気層を有するとともに、光透過面を有する光電気層構造を備えた光電気デバイスが提供される。ここでは、アノード及びカソード層のうちのカソード層が光透過面に最も近い。
この光電気デバイスは、光電気層構造の、光透過面とは反対の側に配置された二重導電層構造をさらに備える。この二重導電層構造は、第１の電気絶縁層により相互に絶縁された第１の導電層及び第２の導電層を有し、第１及び第２の導電層のうちの第１の導電層が光電気層構造に最も近い。
発光層構造と二重導電層構造との間には、第２の電気絶縁層が配置されている。ここで、第１の導電層は、少なくとも１つの第１の横断導電体により、第２の電気絶縁層を介してアノード層と電気的に接続され、第２の導電層は、少なくとも１つの第２の横断導電体により、第１の電気絶縁層、第１の導電層、第２の電気絶縁層、アノード電極層、及び発光層を介してカソード層と電気的に接続されている。
本発明に係る光電気デバイスにおいて、正孔注入層と第１の導電層との間に第２の電気絶縁層が配置されている。これにより、正孔注入層と第１の導電層との間に信頼性の高い電気接続が得られた状態で、両層間の化学的相互作用が最小限に抑えられる。このため、上述したＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ分散液等の強酸性の分散液も使用可能となる。好適な一実施形態において、この電気接続は、第２の電気絶縁層の開口を貫通する正孔注入層の材料により得られる。このように、電気接続を適用する別個のステップは不要である。これにより、ＩＴＯ等の導電性金属酸化物層の使用を回避可能である。
第２の態様に係る光電気デバイスの製造方法は、
第１の電気絶縁層により相互に絶縁された一対の導電層を有する二重導電層構造を用意するステップと、
第１の導電層へのアクセスを可能とする少なくとも１つの第１の開口を備えた第２の電気絶縁層を第１の導電層上に設けるステップと、
アノード層を成膜するとともに、当該アノード層から第１の開口を通って第１の導電層に延びる少なくとも１つの第１の横断電気接続を用意するステップと、
アノード層及び第１の導電層を通って延びる少なくとも１つの第２の開口を第１の開口と重ならないように形成するステップと、
アノード層上に発光層を設けるステップと、
第２の導電層に向かって延びる少なくとも１つの第３の開口を形成するステップであって、第１の導電層が規定する平面において、上記少なくとも１つの第３の開口が、上記平面において第２の開口の断面により間隔を空けて囲まれた断面を有する、ステップと、
上記少なくとも１つの第２の開口内において第２の導電層に延びる少なくとも１つの第２の横断電気接続をもたらすステップと、
光電気層上にカソード層を成膜するステップと、
を含む。
第１の電気絶縁層により相互に絶縁された一対の導電層を有する二重導電層構造を用意するステップと、
第１の導電層へのアクセスを可能とする少なくとも１つの第１の開口を備えた第２の電気絶縁層を第１の導電層上に設けるステップと、
アノード層を成膜するとともに、当該アノード層から第１の開口を通って第１の導電層に延びる少なくとも１つの第１の横断電気接続を用意するステップと、
アノード層及び第１の導電層を通って延びる少なくとも１つの第２の開口を第１の開口と重ならないように形成するステップと、
アノード層上に発光層を設けるステップと、
第２の導電層に向かって延びる少なくとも１つの第３の開口を形成するステップであって、第１の導電層が規定する平面において、上記少なくとも１つの第３の開口が、上記平面において第２の開口の断面により間隔を空けて囲まれた断面を有する、ステップと、
上記少なくとも１つの第２の開口内において第２の導電層に延びる少なくとも１つの第２の横断電気接続をもたらすステップと、
光電気層上にカソード層を成膜するステップと、
を含む。
上記及びその他の態様については、図面を参照して、より詳細に説明する。
以下の詳細な説明においては、本発明の理解が十分に得られるように、多くの具体的詳細を記述する。ただし、当業者には当然のことながら、本発明は、これら具体的詳細に関わらず実施するようにしてもよい。その他の例では、本発明の態様が不明瞭となることのないように、周知の方法、手順、及び構成要素を詳細には説明していない。
図面中、層及び領域のサイズ及び相対的なサイズは、明瞭化のため誇張している場合がある。
当然のことながら、本明細書においては、様々な要素、構成要素、領域、層、及び／又は部位を説明するために、第１、第２、第３等の用語を使用する場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層、及び／又は部位は、これら用語によって限定されないものとする。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層、又は部位を別の領域、層、又は部位から区別するためだけに使用する。したがって、以下に説明する第１の要素、構成要素、領域、層、又は部位は、本発明の教示内容から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層、又は部位と称することもできる。
本明細書においては、本発明の理想的な実施形態（及び中間構造）の概略図である断面図を参照して本発明の実施形態を説明する。この場合、例えば製造技術及び／又は許容差の結果として、図の形状からの変形が当然考えられる。したがって、本発明の実施形態は、本明細書に示す領域の特定の形状に限定されるものとは解釈しないものとし、例えば製造の結果としての形状の偏差を含むものとする。
別段の定義がない限り、本明細書で使用するすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者が一般に理解しているのと同じ意味を有する。さらに、当然のことながら、一般的に用いられる辞書に定義されているような用語は、関連技術における意味と矛盾しない意味を有するものと解釈するものとし、本明細書において明示的な定義がない限り、理想的又は過度に形式張った意味では解釈しない。本明細書に記載のすべての刊行物、特許出願、特許、及びその他の参考文献は、その全内容を本明細書に援用する。矛盾がある場合は、定義を含めて本明細書が優先する。また、材料、方法、及び実施例は一例に過ぎず、何ら限定的なものではない。
全体を通して、類似の要素には同様の番号を付与する。
図１及び図１Ａは、光電気デバイスを示している。特に、光電気デバイスは、光電気層構造として発光層構造２０を備えた発光デバイス１０である。発光層構造は、アノード層２２及びカソード層２４並びに当該アノード層とカソード層との間に配置された光電気層を形成する発光層２６を備える。また、発光層構造２０は、光透過面、ここでは光出力面２８を有する。カソード層２４は、アノード層２２よりも光出力面２８に近い。
発光デバイス１０は、発光層構造２０の、光出力面２８とは反対の側に配置された二重導電層構造４０をさらに備える。二重導電層構造４０は、第１の電気絶縁層４６により相互に絶縁された第１及び第２の導電層４２、４４を有し、第１及び第２の導電層４２、４４のうちの第１の導電層４２が発光層構造２０に最も近い。導電層４４には、発光層構造２０に背を向ける面に別の電気絶縁層４７（点線で示す）を設けてもよい。この別の電気絶縁層４７は、ユーザのための構造的支持／処理の容易さ／電気的絶縁を提供するものであってもよい。導電層４４としては、例えば鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、モリブデン、銀、白金、金、クロム、又は真鍮等の合金といった様々な金属が適している。
発光層構造２０と二重導電層構造４０との間には、第２の電気絶縁層５０が配置されている。ここで、第１の導電層４２は、少なくとも１つの第１の横断導電体６２により、第２の絶縁層５０を介してアノード層２２と電気的に接続されている。第２の導電層４４は、少なくとも１つの第２の横断導電体６４により、第１の電気絶縁層４６、第１の導電層４２、第２の電気絶縁層５０、アノード電極層２２、及び発光層２６を介してカソード層２４と電気的に接続されている。
第１の導電層４２に使用する金属が、高い反射率を有するアルミニウム、銀、又はモリブデン等の金属であれば都合が良い。代替として、屈折率の異なる材料の積層により、反射体を形成するようにしてもよい（例えば、シリコン酸化物及びシリコン窒化物の交互層）。
通常、このデバイスには、縁部に適当な被包又はパターニングを設けて、酸素及び水分の側方漏洩、特に第１及び第２の絶縁層からの側方漏洩を防止する。
本発明の第１の態様に係る光電気デバイスの一実施形態、ここでは発光デバイスにおいて、１つ又は複数の横断導電体は、機能層構造の平面において、１０〜１００μｍの範囲の最小断面を有する。断面が実質的に５０μｍより大きい場合、例えば１００μｍより大きいと、横断導電体が視認可能となる。これは、一部の用途において望ましくない場合がある。それにも関わらず、他の用途においては、最小断面が例えば１ｍｍ又は２ｍｍとより大きな横断導電体を用いる場合がある。これには、非常に優れた導電性という利点がある。なお、最小断面を１０μｍより小さくしても、何ら付加価値はない。さらに、このような狭い横断導電体による信頼性の高い電気接続は、実現がより困難である。
１つ又は複数の横断導電体が占める相対面積は、発光層の平面により規定される断面において、１０％未満であることが好ましい。
図示の実施形態において、第１の導電層４２は、第１の導電副層４２１及び第２の副層４２２を備える。第２の副層４２２は、第１の導電副層上に成膜されている。第１の副層４２１が導電体として機能するため、第２の副層４２２は相対的に薄くすることができる。したがって、この第２の副層の材料の選択は、材料のコストによる制約を受けない。例えば、第１の副層４２１は厚さ５０μｍのステンレス鋼層であってもよく、第２の副層４２２は厚さ１００ｎｍの銀層である。これにより、第２の副層４２２は、発光層２６による放射光に対して、高い反射率すなわち少なくとも８０％の反射率を有する。この場合、第２の副層４２２は導電性を有するが、必須のことではない。例えば、第２の副層４２２は、屈折率の異なる材料の積層、シリコン酸化物副層及びシリコン窒化物副層が交互する積層により形成してもよい。
図１及び図１Ａには、第１及び第２の横断導電体を１つずつしか示していないが、実際には、発光デバイス又は他の光電気デバイスのサイズに応じて、このような横断導電体を複数設けてもよい。一実施形態において、発光デバイス又は他の光電気デバイスは、例えば１平方メートル当たり、それぞれ１００〜５００，０００個の横断導電体を備える。典型的な一実施形態において、発光デバイスは、１平方メートル当たり、およそ５０，０００対の横断導電体を備える。
図示の実施形態において、第２の副層４２２は、少なくとも１つの第１の横断導電体６２が第１の導電層４２と電気的に接続された位置Ｐに存在しない。別の実施形態において、第２の副層４２２には、少なくとも上記位置に保護層を設ける。
少なくとも１つの第１の横断導電体６２は、アノード層２２の材料で形成されている。アノード層の材料は金属層４２２に直接接触しているが、第２の電気絶縁層が全く存在しない場合と比べて相互作用の面積が非常に小さい（すなわち、位置Ｐのみ）ため、悪影響は大きく軽減される。
図１Ｂ及び図１Ｃにより詳しく示すように、少なくとも１つの第２の横断導電体６４は、第１の導電層４２の絶縁部４２ａを通って延びる。ここで、図１Ｃは、図１ＢのＣ−Ｃ線に沿った断面である。部分４２は、間隔を空けて横断導電体６４を囲む電気絶縁材料の円筒によって、第１の導電層４２の残りの部分から絶縁されている。
図１Ｄ及び図１Ｅに示す別の実施形態において、少なくとも１つの第２の横断導電体６４は、当該第２の横断導電体６４の外周に直接隣接した電気絶縁材料の本体６５を通って延びる。
図示の実施形態において、発光デバイスは、光出力面２８に透明障壁層７０を備える。
障壁層７０は通常、副層の積層を含む。第１の実施形態において、障壁層は、第１及び第２の無機副層に挟まれた有機副層を含む積層である。この積層は、交互するさらなる有機及び無機副層を含んでいてもよい。また、有機副層は、水分ゲッタを含んでいてもよい。或いは、障壁層は、交互する異なる無機材料の副層の積層を含んでいてもよい。
以下、図２Ａ〜図２Ｔを参照して、第２の態様に係る方法の一実施形態をより詳細に説明する。これらの図は対で提供しており、上側は半製品の詳細を断面で示しており、下側は半製品のより大きな部分を断面又は上面視で示している。
図２Ａ及び図２Ｂは、この方法の第１のステップＳ１を示しており、第１の電気絶縁層４６により相互に絶縁された一対の導電層４２、４４を有する二重導電層構造４０を用意する。図２Ｂは、図２Ａの矢視Ｂ上面図である。
導電層４２、４４には、（ステンレス）鋼、銅、アルミニウム等の様々な材料が適している。導電層４２、４４が同じ材料で構成されている必要はない。また、導電層４２、４４は、第１の電気絶縁層４６上に金属被覆として設けてもよい。通常、このような被覆の厚さは、３０ｎｍ〜１μｍの範囲である。金属被覆は、例えば絶縁層上への材料のスパッタリング若しくは電気メッキ、又は導電性インクの印刷によって得られる。或いは、導電層４２、４４は、絶縁層の両面に一対の金属箔を積層することにより設けてもよい。このような金属箔の厚さは通常、１０μｍ〜２００μｍである。金属層の少なくとも一方が良好な酸素及び水分障壁性を有していれば、別個の障壁層が不要となるため好ましい。上側金属層４２は、非常に高い反射率（＞８０％）を有するのが望ましく、少なくとも９０％であるのが好ましい。一実施形態によれば、上側金属層４２は、厚さが例えば３０ｎｍ〜１μｍの範囲であるアルミニウム又は銀等の高反射材料の第２の副層４２２に被覆された第１の副層４２１を備える。また、絶縁層４６と副層４２２、４２１との組み合わせを用いて、上層４２の形態を調整することも可能である。例えば、パターン付き形態を用いることにより、デバイス構造からの光放射の散乱量ひいては角度依存性の制御及び／又は例えばサイネージデバイスの局所パターニング領域の作成を行うことも可能である。絶縁層又は導電層をパターニングする技術としては、例えば金属層又は絶縁層の完全なリフローを禁止して滑らかな表面を構成する方法でのエンボス加工、インプリンティング、又は印刷が含まれる。副層４２１に凸凹した金属箔を使用しつつも滑らかな反射表面が必要な場合は、溶液からの印刷又は被覆等の成膜技術により反射副層４２２を設けることによって、ある程度の滑らかさを実現可能となる場合がある。
２つの金属層間の絶縁材料としては、例えば接着剤、ＰＥＴ又はＰＥＮ箔等のプラスチック箔（通常、１μｍ〜２００μｍの範囲の厚さを有する）、溶液から付着させて硬化により固体層を構成したプラスチック材料（フォトレジスト等）、シリコン窒化物、シリコン酸化物、若しくはアルミニウム酸化物等の無機材料の積層、又は有機材料及び無機材料の積層等が考えられる。デバイスの屈曲に際して、すべての層が機械的に安定しているのが好ましい。被覆として貼り付ける際の絶縁層４６は、例えば１０ｎｍ〜５０μｍの範囲のより薄いものであってもよい。
図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、及び図２Ｆは、第２のステップＳ２を示す。ここで、図２Ｄは、図２Ｃの矢視Ｄ上面図であり、図２Ｆは、図２Ｅの矢視Ｆ上面図である。この第２のステップにおいては、第１の導電層４２上に第２の電気絶縁層５０を設ける（図２Ｃ及び図２Ｄ）。第２の電気絶縁層５０は、デバイスの光学微小空洞の一部を形成する。したがって、その厚さは、１ｎｍ〜１μｍの範囲であるのが好ましい。
図２Ｅ及び図２Ｆにさらに示すように、第２の電気絶縁層５０には、例えばレーザ穴あけ加工によって、第１の導電層４２へのアクセスを可能とする少なくとも１つの第１の開口５２を設ける。或いは、この第１の開口は、例えばフォトリソグラフィ又はリフトオフ技術によって設けるようにしてもよい。第２の電気絶縁層５０及び少なくとも１つの第１の開口５２は、本実施形態に示す第１及び第２のサブステップによって設けるようにしてもよい。或いは、例えば印刷プロセスによって、パターン付きの第２の電気絶縁層５０を単一のステップで成膜してもよい。開口は、任意の形状を有し、任意のパターンに従って形成可能である。このように、サイネージ用途向けのパターンも作成可能である。一実施形態において、開口は、第２の電気絶縁層５０の平面において、長さ／幅比が少なくとも１０である矩形の断面を有する。これにより、必要な開口が引っ掻きにより容易に形成可能でありながら、これら開口に配置する横断導電体の導電性を高くすることができる。
図２Ｅ及び図２Ｆからさらに明らかなように、第２の副層４２２は、少なくとも１つの第１の横断導電体６２（図２Ｇ参照）が第１の導電層と電気的に接続される位置において、局所的に除去される。或いは、少なくとも上記位置において、第２の副層４２２上に保護層を貼り付けてもよい。このような保護層は、上記位置にだけ貼り付けるのであれば、高い反射率を有している必要はない。この目的に適した金属は、例えばステンレス鋼又はモリブデンである。或いは、絶縁材料の薄層（例えば、≦１ｎｍ）を貼り付けてもよい。後者によれば、金属移動が軽減される一方、アノードの電源供給を行うのに十分な導電性が保たれる。
図２Ｇ及び図２Ｈは、第３のステップＳ３を示す。ここで、図２Ｈは、図２ＧのＨ−Ｈ線に沿った断面図である。この第３のステップにおいては、厚さが１０ｎｍ〜１μｍの範囲のアノード層２２を成膜する。アノード層の成膜材料は、少なくとも１つの第１の開口５２に入り込んで、アノード層から開口を通って第１の導電層４２に延びる少なくとも１つの第１の横断電気接続を構成する。このように、アノード層２２と第１の導電層４２との間に横断導電体６２を設ける別個のステップを回避しつつ、少なくともデバイスの光電気活性領域、例えば、デバイスの発光又は光起電領域において、アノード層２２の成膜材料と第１の導電層４２との間の化学的相互作用に起因する悪影響は軽減される。また、アノード層２２の被覆の均一性に悪影響を及ぼし得る形態が層４２に存在する場合は、電気絶縁層５０によって、ある程度の平坦化が可能となる場合がある。
図２Ｉ及び図２Ｊは、第４のステップＳ４を示す。ここで、図２Ｊは、図２ＩのＪ−Ｊ線に沿った断面図である。この第４のステップにおいては、アノード層２２、第２の絶縁層５０、第１の導電層４２、及び第１の絶縁層４６を通って延びる少なくとも１つの第２の開口８０を設ける。第２の開口８０は、例えばレーザ穴あけ加工、リソグラフィ、又はリフトオフ技術により得るようにしてもよい。或いは、アノード層２２を通って延びる開口の部分は、例えば印刷によりこれらの開口を予め含むパターンに応じたこの層の位置によって形成してもよい。
少なくとも１つの第２の開口８０は、少なくとも１つの第１の横断導電体６２を配置した第１の開口５２と重なっていない。この方法の本実施形態においては、第４のステップの後にサブステップＳ４Ａが続き、例えば充填後に硬化させる硬化性樹脂等の電気絶縁材料６５を第２の開口８０に充填する。この電気絶縁材料は、酸素及び水分障壁材料であれば、基板の中央絶縁層から正孔注入層に進入する水分を阻止することにより電気的短絡を防止できるので好ましい。この目的に適した材料は、任意選択としてゲッタ材料で満たした紫外線硬化性樹脂等の樹脂である。或いは、電気絶縁材料６５で第２の開口８０を囲むように構成された障壁構造４６１を第１の電気絶縁層に作成するようにしてもよい。一例として、上記充填された開口の１つを点線で示す。この場合、第１の絶縁層を介した充填開口８０＋６５への水分の浸透が防止されるため、開口８０の材料６５は、障壁性の材料である必要がない。
サブステップＳ４Ａは、図２Ｋ及び図２Ｌに示す。ここで、図２Ｌは、図２ＫのＬ−Ｌ線に沿った断面図である。
図２Ｍ及び図２Ｎは、第５のステップＳ５を示す。ここで、図２Ｎは、図２ＭのＮ−Ｎ線に沿った断面図である。この第５のステップＳ５では、アノード層２２上に発光、光起電、又はその他の光電気層２６を設ける。光電気層又は積層の厚さは、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。
図２Ｏ及び図２Ｐには、第６のステップＳ６を示す。ここで、図２Ｐは、図２ＯのＰ−Ｐ線に沿った断面図である。この第６のステップＳ６においては、第２の導電層４４に向かって延びる少なくとも１つの第３の開口８４を形成する。第１の導電層４２により規定される平面において、この少なくとも１つの第３の開口８４は、当該平面において第２の開口８０の断面により間隔を空けて囲まれた断面を有する。図示の実施形態において、第２の開口には、電気絶縁材料６５を充填する。ただし、別の実施形態において、第２の開口は、材料無しのままであってもよい。
図２Ｑ及び図２Ｒは、第７のステップＳ７を示す。ここで、図２Ｒは、図２ＱのＲ−Ｒ線に沿った断面図である。第７のステップＳ７では、第３の開口８４に導電性材料を充填することによって、少なくとも１つの第２の横断電気接続６４を設ける。このようにして得られた電気接続６４は、ここでは電気絶縁材料６５を充填した少なくとも１つの第２の開口内において、第２の導電層４４に延びる。ここで、電気絶縁材料６５を充填した第２の開口は、第２の導電層４２において、各横断導電体６４の周りにリング状の遮断部を形成する。これにより、横断導電体の周りにおけるリング状遮断部内の第２の導電層の部分は、第２の導電層における島部を形成する。
そして、図２Ｓ及び図２Ｔに示す第８のステップＳ８においては、発光層２６上にカソード層２４を成膜する。カソード層２４又はカソード副層の積層の厚さは通常、１５ｎｍ〜５００ｎｍである。中間層４２、４６が十分に薄い場合は、カソードの成膜時に第３の開口８４を介して層４４と接触させることにより、カソード層２４と第２の導電層４４との間に電気接触を実現可能である。この場合、別の導電性充填材を適用する別個のステップＳ７は不要である。実際にこれが当てはまるのは、カソード２４と第２の導電層との間の距離Ｈが横断導電体６４の直径Ｄの５倍以下の場合である。一部の用途においては、横断導電体の直径が例えば１００μｍ未満と比較的小さく、視認不可能であるのが望ましい場合がある。距離Ｈが５００μｍ未満の場合、実現可能なＨ／Ｄ比は、高々５である。これは実際のところ、例えば数マイクロメートルオーダーの第２の電気絶縁層、数百ナノメートルの第２の導電層、並びに厚さが１００ｎｍオーダーの正孔注入層及び発光高分子層によって、容易に実現可能である。
図２Ｔは、図２ＳのＴ−Ｔ線に沿った断面図である。任意選択として、複数の副層を任意選択に含む障壁層７０をカソード層２４上に成膜する。障壁層７０の厚さは通常、１μｍ〜５００μｍの範囲である。
図３Ａ〜図３Ｈは、ステップＳ４〜Ｓ７の代替を示している。ここで、図３Ａ及び図３Ｂは、本代替実施形態の第１の代替ステップＳ１４を示す。図３Ｂは、図３ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面である。ステップＳ４と同様に、第１の開口５２と重ならず、アノード層２２及び第１の導電層４２を通って第２の導電層４４に延びる少なくとも１つの第２の開口８０を形成する。ただし、この場合、少なくとも１つの第２の開口８０は円筒孔であり、その外径の内側の材料は、内径と外径との間の外郭構造部を除いて、すべて除去されている。
ここで、図３Ｃ及び図３Ｄは、本代替実施形態の第２の代替ステップＳ１５を示す。図３Ｄは、図３ＣのＤ−Ｄ線に沿った断面である。ステップＳ１５のように、開口８０には、開口８０への充填後に硬化する紫外線硬化性樹脂等の電気絶縁材料６５を充填する。ただし、この場合、電気絶縁材料６５は、孔８０の内径と外径との間の外郭構造部を除いて、外半径の内側の全空間に充填される。
図３Ｅ及び図３Ｆには、代替ステップＳ１６を示す。ここで、図３Ｆは、図３ＥのＦ−Ｆ線に沿った断面図である。ステップＳ１６においては、第２の導電層４４に向かって延びる少なくとも１つの第３の開口８４を形成する。この場合の開口は、電気絶縁材料６５から材料を除去して形成する。
図３Ｇ及び図３Ｈには、代替ステップＳ１７を示す。ここで、図３Ｈは、図３ＧのＨ−Ｈ線に沿った断面図である。ステップＳ１７においては、横断導電体６４を形成する導電性材料を第３の開口に充填する。また、中間層４２、４６が十分に薄いことを前提として、カソードの成膜時に第３の開口８４を介して層４４と接触させることにより、カソード層２４と第２の導電層４４との間に電気接触を実現可能である。この場合、別の導電性充填材を適用する別個のステップＳ１７は不要である。
以上をまとめると、本発明に係る光電気デバイス１０は、アノード及びカソード層２２、２４並びに当該アノード層とカソード層との間に配置された光電気層２６を有するとともに、光透過面２８を有する光電気層構造２０を備える。ここでは、アノード及びカソード層のうちのカソード層が光透過面に最も近い。光電気層構造の、光透過面とは反対の側には、二重導電層構造４０が配置されている。この二重導電層構造は、第１の電気絶縁層４６により相互に絶縁された第１及び第２の導電層４２、４４を有し、第１及び第２の導電層のうちの第１の導電層４２が光電気層構造に最も近い。発光層構造２０と二重導電層構造４０との間には、第２の電気絶縁層５０が配置されている。ここで、第１の導電層４２は、少なくとも１つの第１の横断導電体６２により、第２の絶縁層を介してアノード層２２と電気的に接続されている。第２の導電層４４は、少なくとも１つの第２の横断導電体６４により、第１の電気絶縁層４６、第１の導電層４２、第２の電気絶縁層５０、アノード電極層２２、及び発光層２６を介してカソード層２４と電気的に接続されている。
以上、図面及び上記説明において、本発明を詳細に図示及び説明したが、これらの図示及び説明は、一例及び例示に過ぎず、何ら限定的なものではない。本発明は、開示した実施形態に限定されない。
当業者であれば、図面、本開示内容、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、請求された発明の実施において、開示した実施形態のその他の変形例を理解し、実行可能である。例えば、一実施形態において、光電気デバイスは光起電デバイスである。この実施形態における光透過面２８は光入射面であり、これを通して、光起電デバイスは外部の光子放射を受光する。また、光電気層構造２０は、光電気層２６としての光起電層を備えた光起電構造であり、光入射面を介した光子放射を電気エネルギーに変換して、各電極層２２、２４から収集する。
特許請求の範囲において、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外するものではない。特許請求の範囲に列挙する複数の項目の機能は、単一のプロセッサ又はその他のユニットにより実行するようにしてもよい。相互に異なる特許請求の範囲において特定の手段を列挙しているからといって、これら手段の組み合わせが有利に使用できない、ということではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、範囲を限定するものと解釈すべきではない。
Claims (13)
- アノード層（２２）及びカソード層（２４）並びに前記アノード層と前記カソード層との間に配置された光電気層（２６）を有するとともに、光透過面（２８）を有する光電気層構造（２０）であって、前記アノード層及び前記カソード層のうちの前記カソード層が前記光透過面に最も近い、光電気層構造（２０）と、
前記光電気層構造の、前記光透過面とは反対の側に配置され、第１の電気絶縁層（４６）により相互に絶縁された第１の導電層（４２）及び第２の導電層（４４）を有する二重導電層構造（４０）であって、前記第１及び前記第２の導電層のうちの前記第１の導電層が前記光電気層構造に最も近い、二重導電層構造（４０）と、
前記発光層構造（２０）と前記二重導電層構造（４０）との間に配置された第２の電気絶縁層（５０）と、を備え、
前記第１の導電層（４２）が、少なくとも１つの第１の横断導電体（６２）により、前記第２の電気絶縁層を介して前記アノード層（２２）と電気的に接続され、前記第２の導電層（４４）が、少なくとも１つの第２の横断導電体（６４）により、前記第１の電気絶縁層（４６）、前記第１の導電層（４２）、前記第２の電気絶縁層（５０）、前記アノード層（２２）、及び前記光電気層（２６）を介して前記カソード層（２４）と電気的に接続された光電気デバイス（１０）において、
前記少なくとも１つの第１の横断導電体（６２）が前記アノード層（２２）の材料で形成されたことを特徴とする、光電気デバイス（１０）。 - 前記第１の導電層（４２）が、第１の導電副層（４２１）及び第２の副層（４２２）を備え、前記第２の副層が前記第１の導電副層上に成膜された、請求項１に記載の光電気デバイス。
- 前記第２の副層（４２２）が、前記光電気層（２６）による放射光に対して、少なくとも８０％の反射率を有する、請求項２に記載の光電気デバイス。
- 前記第２の副層（４２２）が、前記少なくとも１つの第１の横断導電体（６２）が前記第１の導電層（４２）と電気的に接続された位置（Ｐ）に存在しない、請求項２又は３に記載の光電気デバイス。
- 前記少なくとも１つの第２の横断導電体（６４）が、前記第１の導電層（４２）の絶縁部（４２ａ）を通って延びる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電気デバイス。
- 前記少なくとも１つの第２の横断導電体（６４）が、前記第１の導電層（４２）に配置された絶縁材料（６５）を通って延びる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電気デバイス。
- 前記光透過面（２８）に透明障壁層（７０）を備える、請求項１に記載の光電気デバイス。
- 第１の電気絶縁層により相互に絶縁された一対の導電層を有する二重導電層構造を用意するステップと、
第１の導電層へのアクセスを可能とする少なくとも１つの第１の開口を備えた第２の電気絶縁層を前記第１の導電層上に設けるステップと、
アノード層を成膜し、これにより前記アノード層の材料を前記少なくとも１つの第１の開口に入り込ませ、これにより前記アノード層から前記第１の開口を通って前記第１の導電層に延びる少なくとも１つの第１の横断導電体を形成するステップと、
前記アノード層及び前記第１の導電層を通って延びる少なくとも１つの第２の開口を前記第１の開口と重ならないように形成するステップと、
前記アノード層上に発光層を設けるステップと、
第２の導電層に向かって延びる少なくとも１つの第３の開口を形成するステップであって、前記第１の導電層が規定する平面において、前記少なくとも１つの第３の開口が、前記平面において前記第２の開口の断面により間隔を空けて囲まれた断面を有する、ステップと、
前記少なくとも１つの第２の開口内において前記第２の導電層に延びる少なくとも１つの第２の横断電気接続をもたらすステップと、
前記光電気層上にカソード層を成膜するステップと、
を含む、光電気デバイスの製造方法。 - 前記第１の導電層が、第１の導電副層及び第２の副層を備え、前記第２の副層が前記第１の導電副層上に成膜された、請求項８に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの第１の横断導電体が前記第１の導電層と電気的に接続される位置において、前記第２の副層を除去するステップを含む、請求項９に記載の方法。
- 前記発光層を成膜するステップの前に前記少なくとも１つの第２の開口を形成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの第２の開口に絶縁材料を充填し、前記絶縁材料内に前記少なくとも１つの第３の開口を形成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
- 前記第２の開口が、前記平面に内側及び外側の境界を有する環状断面を有し、前記少なくとも１つの第３の開口の断面が、前記内側の境界内において、前記少なくとも１つの第２の開口から離れて形成された、請求項８に記載の方法。
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