(57)【要約】  電気光学活性有機ダイオード、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、アノード電極（１０２）、カソード電極（１２２）、間の電気光学活性有機層（１１０）を含む。被覆層（１２４）を、カソード層（１２２）が有機層（１１０）と被覆層（１２４）間に位置するようにカソード層（１２２）表面に接触配置する。被覆層はそれに接触するカソード層（１２２）材料に関して実質的に不活性な材料でできている。不活性材料を、全表面が覆われ表面欠陥を解消するようにカソード層（１２２）表面上に堆積する。短絡保護層（１２０）が更にカソード電極（１２２）と電気光学活性有機層（１１０）間に配置され、カソード電極（１２２）に隣接し、無機半導体材料でできている。被覆層（１２４）と短絡保護層（１２０）は共にカソード（１２２）とアノード（１０２）間に発生する短絡のリスクを減少し、電気光学活性有機ダイオードの信頼性を向上する。【選択図】図１
2009544163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極層と、
カソード電極層と、
前記電極間に配置された電気光学活性有機層と、を備えた電気光学活性有機ダイオードであって、
前記カソード層が前記電気光学活性有機層と被覆層との間に配置されるように、前記カソード電極層の表面と接触して配置された前記被覆層を備え、前記被覆層が、前記被覆層と接触しているカソード層材料に対して、実質的に不活性な材料で形成されており、前記表面全体が被覆され表面欠陥が解消されるように、前記不活性材料が前記カソード層の前記表面に配置され、
前記カソード電極層と前記電気光学活性有機層との間で、前記カソード電極層に隣接して配置された短絡保護層を更に備え、前記短絡保護層は無機半導体材料で形成されている、電気光学活性有機ダイオード。
【請求項２】
前記短絡保護層は導電性を有する、請求項１に記載の有機ダイオード。
【請求項３】
前記無機半導体材料はカソード層の材料よりも高い融点を有する、請求項１又は２に記載の有機ダイオード。
【請求項４】
前記無機半導体材料は２．７ｅＶより大きいバンドギャップ、好ましくは３ｅＶより大きいバンドギャップを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項５】
前記無機半導体材料は０．５ｅＶから３．５ｅＶの間の電子親和力を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項６】
前記無機半導体材料は１より大きい誘電率、好ましくは１０より大きい誘電率、より好ましくは３０より大きい誘電率を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項７】
前記無機半導体材料は、アルカリ土類金属又はランタノイドのカルコゲニド又は二元酸化物、好ましくはＢａＯ、ＢａＳｅ、Ｌａ2Ｏ3、又はＣｅ2Ｏ3を含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項８】
前記短絡保護層は少なくとも５０Åの厚み、好ましくは２００Åより大きい厚みを有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項９】
前記被覆層は導電性を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１０】
前記被覆層は１より大きい誘電率を有する材料、好ましくは１０より大きい誘電率を有する材料、より好ましくは３０より大きい誘電率を有する材料からなる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１１】
前記被覆層は接着剤、好ましくはエポキシ又はアクリルタイプの接着剤からなる、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１２】
前記被覆層は薄膜パッケージ材料、好ましくは窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、又は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含む、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１３】
前記被覆層上に配置された第２被覆層を更に備えた、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の有機ダイオードを備えた照明デバイス、例えばランプ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の有機ダイオードを備えた、ディスプレイデバイス。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の有機ダイオードを備えた、有機太陽電池デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に有機太陽電池内で使用されるような、及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）として使用される電気光学活性有機ダイオードに関する。より特定的には、本発明は、アノード電極、カソード電極、及びこれら電極間に配置された電気光学活性有機層を備えた電気光学活性有機ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学的にアクティブな有機ダイオード（電気光学活性有機ダイオード）は、例えば、照明デバイス、ディスプレイデバイス、及び有機太陽電池デバイス内の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）として使用される。有機太陽電池デバイス内の有機ダイオードは光から電気を生成するように構成され、他方、照明デバイスでは、有機ダイオードは電気から光を生成するように構成されている。それにもかかわらず、ある電気光学活性有機材料に関連する共通の基本的特性が異なる現れ方となっている。したがって、１つの分野（例えば、照明デバイス及びＯＬＥＤの分野）での進歩及び進展は、他の分野（例えば、有機太陽電池デバイスの分野）での改良に用いることができる。
【０００３】
この努力は、光の発生のためのデバイス、特にＯＬＥＤにほとんど費やされてきた。これは、部分的には、特に従来の太陽電池デバイスで達成されたことに鑑み、これまでのところ実行可能な有機太陽電池デバイスの達成可能な効率、信頼性、及び作動寿命が貧弱と考えられていたことに起因する。これらの特性が照明適用デバイスの分野でも改良されることが望ましいが、これらの要求は、十分には高くないことが多く、すでに市場で入手可能な製品（例えば、ＯＬＥＤ技術に基づくディスプレイ）が存在する。これは、部分的には、ＯＬＥＤが光を放出し、したがって、従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようにバックライトを必要としないことに起因する。一般に、電気光学活性有機ダイオードの他のいくつかの有利な点は、例えば、比較的製造が簡単で費用効率が高く、薄く可撓性のある層に形成することができ、透明にできることである。
【０００４】
最近の電気光学活性有機ダイオードは、特に効率及び寿命において大きな進歩を見せているが、あるケースでは、向上した寿命は、信頼性に関する問題を引き起こしている。一般に、信頼性は電気光学活性有機ダイオードの分野における問題であり、動作寿命の改善についての一般的な要求が存在する。多くの望ましく有益な特性は有機特性によるものであるが、これに付随するいくつかの欠点がある。例えば、一般に有機材料は、多くの無機材料と比べて、過酷な物理的処理及び高温に対してより敏感である。
【０００５】
信頼性についての１つの既知の理由は、反応性のカソードである。電子注入のため及び効率的であるため、典型的には低い仕事関数の電極材料が望ましい。しかしながら、これらは生来的に反応性を有する。その結果、高い仕事関数を有しより悪い効率のカソード材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ））が代わりに使用されてきた。これは、環境的に安定で、従来の半導体産業から公知で詳しく研究された導電材料であるという有利な点も有している。効率を改善するため、そのようなより高い仕事関数のカソード層には、しばしば付加的な薄い無機注入層が設けられる。例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）がカソード層と電気光学活性有機層の間に設けられる。
【０００６】
米国特許第６，５２５，４６６号は、信頼性があり、注入層を必要としないＯＬＥＤを提供している。このＯＬＥＤは、金属と絶縁体（例えば、ＡｌとＬｉＦ）の混合物、合金、又は合成物から構成されており、電気光学活性有機層と接触している。環境保護のため、カソードの上部にＡｌのオプションの導電性キャッピング層があり、即ち、カソードは電気光学活性有機層とキャッピング層との間に位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，５２５，４６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
結論として、従来技術では、電気光学活性有機ダイオードの信頼性の改善と寿命の向上のための多くの方法が存在し、提案されている。しかしながら、更なる改善に対する要求が依然として存在する。
【０００９】
本発明は、従来技術の問題を解消又は軽減することを目的としている。特に、電気光学活性有機ダイオードの信頼性を改善することを目的としている。本発明は、添付の独立請求項によって定義される。好ましい実施形態は、従属請求項、及び以下の明細書及び図面に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
任意の特定の理論によって束縛されることを望むものではないが、本発明は、従来の信頼性の低い電気光学活性有機ダイオード（特に、大面積の）となる大きな要因が、カソード電極とアノード電極との間で発生する短絡（ショート）、及び、間に配置された有機材料に対するそのような短絡による損傷の程度と考えられるという発見に部分的に基づいている。さらに、このような短絡を生じさせる１つの要因が、カソード内の意図しない物理的欠陥に起因するカソード内の高い電界強度の発生と考えられる。物理的欠陥は、特に、シャープエッジを有するものであり、これは非常に高い局所的な電界強度を生じさせ得る。例えば、このシャープエッジは、ピンホール、又は、粗く又は損傷を受けた（例えば、不要な粒子の存在に起因）又は他の任意の欠陥によるカソード表面に存在する。増大した電界強度により、局所的な温度上昇が発生し、しばしばカソード材料を軟化及び融解させる。電気光学活性有機ダイオードで使用されている有機材料、及び一般に有機材料は、比較的低温にしか耐えることができず、多くは比較的低い融点／熱分解温度を有しているので、上昇した温度は、電気光学活性有機層材料を劣化及び／又は軟化させ、これにより、しばしばカソードとアノード間の大バール（bar）の高い静電圧との組み合わせで、典型的には、例えば上述の理由に起因して電気光学活性有機層が何らかの理由で薄くなり又は損傷を受けたスポットにおいて、有機材料の損傷、及びこの有機材料を経るカソードとアノード間の短絡のリスクが増大する。その結果、比較的高電流が発生し、これは、より高い温度及び大きな損傷を引き起こす。
【００１１】
したがって、上述の及び以下の記載から明らかな他の目的は、アノード電極層と、カソード電極層と、これら電極間に配置された電気光学活性有機層とを備えた電気光学活性有機ダイオードによって達成される。被覆層は、カソード層の表面と接触して配置されており、カソード層が電気光学活性有機層と被覆層との間に位置する。前記被覆層は、この被覆層と接触するカソード材料に対して実質的に不活性な材料で形成されており、この不活性な材料は、カソード層の表面全体が覆われ、表面欠陥が解消されるように、カソード層の表面に堆積されている。さらに、短絡保護層が、前記カソード電極層と前記電気光学活性有機層との間であって、前記カソード電極層に隣接して配置されており、前記短絡保護層は、無機半導体材料で形成されている。
【００１２】
ここで、”電気光学活性”とは、光を電気に変換し、及び／又は、電気を光に変換する能力をいう。層を記載するのに使用されるときは、典型的には、この層がこの能力を有する材料を例えば副層（sub-layer）の形式で含むことを意味し、ダイオードを記載するのに使用されるときは、典型的には、このダイオードがこの能力を有する材料を例えば層の形式で含むことを意味し、これは例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の場合である。
【００１３】
”アノード電極”は、典型的には、正孔注入のための電極であり、例えば、キャリア又は基板上に堆積されたベース層の形式を取る。
【００１４】
”カソード電極”は、典型的には、電子注入のための電極であり、例えば、堆積されたトップ層の形式を取る。
【００１５】
被覆層が堆積され、カソード表面を覆うとき、表面欠陥（例えば、ピンホール、他のボイド、及びシャープ欠陥）は充填及び被覆され、そのような欠陥により高電界強度の発生するリスクが低減する。これは、短絡を引き起こす条件のリスクを低減する。差し迫った短絡の状況が依然として存在する場合には、カソード層と有機層との間の直接接触を防止する短絡保護層が、有機層に対する悪影響のリスク、及びカソードとアノード間に発生する短絡のリスクを低減する。無機材料は、典型的には、有機材料ほどは敏感でなく、したがって、保護目的のためにより適している。さらに、半導体材料は、典型的には、良好な透明性を有し、これは、カソード電極層と有機層との間に配置する層としては望ましい特性である。
【００１６】
短絡保護層は導電性を有することができる。無機半導体が短絡保護層を形成するとき（すなわち、典型的には熱蒸発により蒸着された後）、使用される材料それ自体が半導体であるにもかかわらず、典型的にはこの層はカソードよりは導電性が低いが導電性を有する。導電性を有することは、より厚い層とすることを可能にし、このことは保護目的のためには有益である。典型的には、より良好な導電性は、より厚い層が可能であり、よってより良好な短絡保護が可能であることを意味する。この厚さは、短絡が差し迫った状況で増大しがちな有害な電流を低減するために有益な導通を達成するのに用いることができる。
【００１７】
無機半導体材料は、好ましくは、カソード層材料よりも高い融点を有する。これにより、有機ダイオードは、熱の発生により電極材料が溶融する危険のある状況により耐えることが可能となる。そのような状況で損傷せず剛体のままである短絡保護層は、さらに有機層を電極材料と直接接触することから保護し、大面積にわたって有機層にかけられる力及び圧力を分散する。このことは、有機層が、圧縮され損傷を受けるリスクを低減する。
【００１８】
無機半導体材料は、２．７ｅＶより大きなバンドギャップ、好ましくは３ｅＶより大きなバンドギャップを有することができる。これは、青色電界発光（electroluminescence）が吸収されず、よって短絡保護層と有機層との間の界面において光電子の発生が不可能であることを意味する。さらに、短絡保護層は、短絡保護層とカソード層との間の界面で発生するホットエレクトロンに対して安定となる。光電子は、短絡保護層内で熱運動化され、よって有機層を損傷させない。約２．７ｅＶよりも大きなバンドギャップの有利な副次的効果は、短絡保護層が励起子遮断層として機能することである。
【００１９】
無機半導体材料は、０．５ｅＶから３．５ｅＶの間の電子親和力を有することができる。これは、有機層の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）への電子の注入障壁を適合し最小化することができ、短絡保護層は、付加的に電子注入層として機能することができる。
【００２０】
無機半導体材料は、１より大きな誘電率、好ましくは１０より大きな誘電率、より好ましくは３０より大きな誘電率を有することができる。高誘電率の材料は、例えば、欠陥のシャープエッジでの電界強度を低減し、よって最終的には短絡を引き起こす高電界強度のリスクを減少するのに役立つ。
【００２１】
無機半導体材料は、アルカリ土類金属又はランタノイドのカルコゲニド又は二元酸化物、好ましくはＢａＯ、ＢａＳｅ、Ｌａ2Ｏ3、又はＣｅ2Ｏ3を含むことができる。
【００２２】
短絡保護層は、少なくとも５０Åの厚み、好ましくは２００Åより大きい厚みを有することができる。被覆層は、導電性を有し、及び／又は、１より大きい誘電率を有する材料、好ましくは１０より大きい誘電率を有する材料、より好ましくは３０より大きい誘電率を有する材料からなることができる。
【００２３】
被覆層は、接着剤、好ましくはエポキシ又はアクリルタイプの接着剤からなり、及び／又は、薄膜パッケージ材料、好ましくは窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、又は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含むことができる。
【００２４】
有機ダイオードは、被覆層上に配置された第２被覆層を更に備えてもよい。
【００２５】
ランプのような照明デバイス、ディスプレイデバイス又は有機太陽電池デバイスであってもよく、これらは電気光学活性有機ダイオードを含む。
【００２６】
本発明のこの又は他の特徴は、本発明の現在の好ましい実施形態を示す添付図面を参照して、より詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態による電気光学活性有機ダイオードにおける層の断面図である。
【図２ａ】図１の電気光学活性有機ダイオードにおける一例としての２層電気光学活性有機層の断面図である。
【図２ｂ】図２ａに示した有機層の改変例である２層の断面図である。
【図３】他の実施形態による電気光学活性有機ダイオードにおける層の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、実施形態による電気光学活性有機ダイオードにおける層の断面図を示している。有機ダイオードは、基板１００と、アノード層１０２と、電気光学活性有機層１１０と、無機短絡保護層１２０と、カソード層１２２と、被覆層１２４とを備えている。
【００２９】
基板１００は、典型的には透明で、例えばセラミック（例えば、ガラス又はシリコン）、プラスチック、又は金属でできている。基板は、剛体でも柔軟性を有していてもよい。
【００３０】
アノード層１０２は、正孔注入層であり、典型的には比較的高い仕事関数を有する導電性材料であり、また、光（図１には矢印で示されている）を通すために典型的には透明である。アノード層に適した透明材料の現在顕著な例は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。他の例は、金属、金属酸化物、ドープされた無機半導体、ドープされた導電性ポリマー、又は小分子を含む。アノード層１０２の厚みは、典型的には約１００Åから３０００Åの範囲にある。アノード層１０２は、当分野で公知の任意各種の薄膜用堆積技術（例えば、真空蒸着、スパッタリング、電子ビーム蒸着、又は化学気相堆積）により、基板１００に堆積することができる。
【００３１】
電気光学活性有機層１１０は、複数の副層を有していてもよいし、電気を光へ／光から電気への変換のための少なくとも１つの活性発光／吸収層であってもよい。有機層１１０の全厚は、約５００Åを超えてもよく、好ましくは１０００Åを超えてもよい。より厚い電気光学活性有機層は、短絡が発生する前のより大きなマージン、及びより多くの材料が損傷を受けて初めて短絡が発生することを意味する。粗い基礎をなす層（例えば、ＩＴＯ基板）を補償するため、有機層は、典型的にはある厚さより厚いことが必要である。一般に、基礎をなす層がより平滑であるほど、より薄い有機層が可能である。
【００３２】
有機層１１０の構成及び材料を、図２ａ及び図２ｂに関連してさらに説明する。
【００３３】
図１では、矢印は、光が有機層１１０から放出され、アノード１０２及び基板１００を通って外部へ通り抜けることを示している。その代わりに、改変例では、放出された光は透明カソードを通り抜け、又はカソード及びアノード双方を通り抜け、又、他の改変例では光の吸収があることに留意されたい。
【００３４】
短絡保護層１２０は、約０．５ｅＶから約３．５ｅＶの間の電子親和力、約２．６ｅＶ（好ましくは約３ｅＶ）より大きなバンドギャップ、カソード層１２２の材料の融点よりも高い融点、を有する無機半導体材料であることができる。
【００３５】
短絡保護層１２０に適したことが見出された材料は、例えばアルカリ土類金属又はランタノイドのカルコゲニド又は二元酸化物に含まれており、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）又は酸化セリウム（Ｃｅ2Ｏ3）である。例示の材料が短絡保護層１２０を形成するとき（例えば、熱蒸発により蒸着された後）、典型的にはＯ又はＳｅの空位ができ、よって酸素欠乏又はセレン欠乏ができ、これが、短絡保護層がそれ自体ドープなしの半導体材料で形成されているにもかかわらず、比較的厚い層を許容する導電性を示す１つの理由である。
【００３６】
他の例は、アルカリ土類金属又はランタノイドのカルコゲニド又は二元酸化物を含む混合物、又はアルカリ土類金属のカルコゲニド又は二元酸化物と低電子親和性金属（例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び／又はランタノイド）との混合物を含むことができる。
【００３７】
無機半導体材料の誘電率は、１より大きくてよく、例えば１０又は３０よりも大きくてもよい。例えば、ＢａＯは、約３４の誘電率を有する。短絡保護層１２０の厚さは、約１０Åから５００００Åの範囲にあってよく、好ましくは約５０Åから１００００Å、典型的には約１００Åから１０００Åの範囲にあってもよい。少なくとも２００Åの厚さが多くの場合望ましい。
【００３８】
短絡保護層１２０が有機層１１０上に堆積されるとき、それは有機層に有害でない方法で行うべきである。短絡保護層１２０を堆積するそのような方法は、例えば熱蒸発を含む。アルカリ土類金属又はランタノイドの二元酸化物（例えば、ＢａＯ、Ｌａ2Ｏ3、Ｃｅ2Ｏ3）の場合、まずアルカリ土類金属又はランタノイドを例えば熱蒸発により蒸着し、次に例えば蒸発に用いられていた容器に酸素を投与することによりその場酸化を行い、アルカリ土類金属又はランタノイドを対応する二元酸化物に変換することによって、短絡保護層１２０を形成することができる。これは、二元酸化物の直接熱蒸発に必要な温度が非常に高いときに特に有用である。カソード層１２２は、典型的には金属性材料又は金属であり、比較的低仕事関数を有する材料であることができる。しかしながら、環境的に安定で低反応性であるために、典型的にはより高い仕事関数を有しより安定な材料が選択され、又は、低仕事関数材料がより安定な材料と合金にされるか組み合わされる。低仕事関数を有する材料の例は、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バリウム（Ｂａ）である。より高い仕事関数を有するがより安定である材料の例は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）である。光がカソードを経由せずアノードを経由して通過するとき、カソードの材料は、典型的には良好な鏡（すなわち、当該光に対して反射性を有する）である。例えば、Ａｌ及びＡｇは、本状況において良好な鏡材料である。それほど低くないカソードの仕事関数は、短絡保護層１２０によって、ある程度補償され、この短絡保護層１２０は付加的に電子注入層として機能することができる。
【００３９】
カソード層１２２の厚さは、約３００Åから１００００Åの範囲であってよい。カソード層１２２は、例えば熱蒸発を含む多くの従来技術の任意の１つにより、短絡保護層１２０上に堆積することができる。
【００４０】
被覆層１２４は、好ましくは、カソード層３２２に対して異なる材料であるが、実質的に化学的に不活性な材料でできている。被覆層１２４は、典型的にはカソード層３２２の一方の層表面に堆積し、完全に覆っている。例えばピンホール、ボイド、及び他の欠陥のようなシャープエッジ欠陥、及びカソード層３２２の損傷を、被覆層１２４が覆い、充填することができる。表面欠陥によってしばしば損なわれる１つの共通カソード材料は、Ａｌである。被覆層１２４の材料は、１より大きな高誘電率、例えば１０又は３０より大きな高誘電率を有していてもよい。さらにそれは導電性を有していてもよい。
【００４１】
実際、被覆層１２４の望ましい被覆及び充填特性が、表面欠陥及びそれらの悪影響を解消し、典型的には気相堆積による無機及び有機の多くの異なる材料の１つによって達成されることが分かった。それにもかかわらず、この材料は、好ましくは薄膜パッケージ材料又は接着剤である。薄膜パッケージ材料の例は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、又は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）であり、典型的にはプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、例えば誘導結合型プラズマ化学気相成長法（ＩＣ−ＰＥＣＶＤ）により堆積される。接着剤は、好ましくは典型的には２液性の室温硬化型のエポキシタイプ、又は、典型的にはエポキシ又はアクリルタイプの１液性のＵＶ硬化型接着剤である。接着剤が使用されるとき、適用されるときの接着剤の粘性を低減させることにより（例えば、室温よりも高く、例えば７０℃に加熱することにより）、充填及び被覆特性は高まる。
【００４２】
充填及び被覆特性に加えて、被覆層１２４は、環境保護特性を有していてもよい。例えば、酸素と湿度に対して不活性であることにより、有害であるが製造環境及び使用環境において避けることが難しいこれら又は他の物質から内側層（例えばカソード層３２２及び短絡保護層３２０）を保護する。
【００４３】
一般に、欠陥を充填しカソード層３２２の表面を覆うように十分に材料が堆積している限り、被覆層１２４の厚さは重大ではない。しかしながら、その厚さは、約１０００Å又はそれ以上であることができる。
【００４４】
図２ａは、一例として、電気光学活性有機層１１０の断面図を図示している。ここで、電気光学活性有機層１１０は、２層構造を有し、例えばN，N’‐ジフェニル‐N，N’‐ビス（l−ナフチル）‐l，l’ビフェニル‐４，４’’ジアミン（ａＮＰＤ）である正孔輸送層１１３（ＨＴＬ）と、例えばＡｌｑ３である結合した電子輸送及び放出層１１５（ＥＴＬ／ＥＭＬ）とを含む。例示の構造それ自体は公知であり、従来のＯＬＥＤに使用されている。これはいわゆる小分子構造の一例である。そのような構造を採用するＯＬＥＤは、小分子発光ダイオード（ｓｍｏＬＥＤ又はＳＭ‐ＬＥＤ）と呼ばれる。ｓｍｏＬＥＤの有機層１１３，１１５は、典型的には熱蒸発又は有機気相堆積法で堆積される。
【００４５】
ここに記載されてきたことに加えて、ｓｍｏＬＥＤ電気光学活性有機層１１０はより多くの又はより少ない層、及び他の有機材料の層（例えば従来のｓｍｏＬＥＤで使用されているような層）を有することができることを理解すべきである。
【００４６】
図２ｂは、電気光学活性有機層２１０の断面図を示しており、これは図２ａの電気光学活性有機層１１０と別の２層構成を有している。この場合、この有機層２１０は、有機ＨＩＬ２１１、例えばポリ（３，４‐エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）と、組み合わされたＥＴＬ／ＥＭＬ２１５、例えばポリフルオレン（ＰＦ）である。この例示構造自体は、公知で従来のＯＬＥＤに使用されている。これは、いわゆる高分子構造、すなわちポリマー構造の例である。このような構造を備えるＯＬＥＤは、ポリマー発光ダイオード（ポリマーＬＥＤ又はＰＬＥＤ）と呼ばれる。ポリマーＬＥＤ内の有機層２１１，２１５は、典型的にはスピンコート又は印刷技術により堆積される。
【００４７】
ここに記載されてきたことに加えて、ポリマー有機層はより多くの又はより少ない層、及び他の有機材料の層（例えば従来のポリマーＬＥＤで使用されているような層）を有することができることを理解すべきである。
【００４８】
したがって、本発明は、任意の特定の電気光学活性有機層、電気光学活性有機層構造、電気光学活性有機層の組成または材料に依存するものではなく、また、本発明の原理は、従来のＯＬＥＤ及び他の電気光学活性有機ダイオードのような圧倒的多数の電気光学活性有機層に適用可能且つ互換性を有することを理解すべきである。
【００４９】
図３は、一実施形態による電気光学活性有機ダイオードにおける層の断面図を示しており、第２被覆層３２６が堆積され且つ被覆層３２４を覆っている。残りの層３００，３０２，３１０，３２０，３２２は、図１に関連して説明した実施形態の層１００，１０２，１１０，１２０，１２２にそれぞれ対応する。第２被覆層３２６は、典型的には、被覆層３２４に対して化学的に不活性で、且つ、特に酸素、湿度、及び使用及び製造環境において完全には避けることが困難な他の雰囲気物質に対して環境的に安定で耐久性のある材料でできた環境保護層である。接着剤を被覆層３２４に使用するとき、この接着剤は、付加的に第２被覆層３２６（例えば、水の内部拡散に対しての保護として、例えばふたをする接着ガラスカバー）を付着させるために使用することができる。
【００５０】
第２被覆層３２６の他の材料の例は、金属、ぺルフルオロ化オイルのような有機疎水性材料、水のためのゲッターを有する又は有しない接着剤（例えばエポキシ）である。
【００５１】
本発明による電気光学活性有機ダイオードは、照明デバイス、有機太陽電池デバイスに使用することができ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であることができ、ランプ、表示デバイス（例えば、フラットＴＶ、コンピュータモニター、デジタルカメラ、携帯電話、他の多くの電子装置）に使用することができる。
【００５２】
更にいくつかの特定の実施形態を例示する。
【００５３】
第１例では、ＯＬＥＤは、ガラス基板上に１５０ｎｍ厚のＩＴＯ層が蒸着され、１００ｎｍ厚のａＮＰＤ層、８０ｎｍ厚のＡｌｑ３層が堆積される。２０ｎｍ厚のＢａＯ層がＡｌｑ３層上に蒸着され、１００ｎｍ厚のＡｌ層がさらに堆積される。蒸発された２０ｎｍ厚のＡｌｑ３層がＡｌ層を覆い、その表面の欠陥を解消する。Ａｌ蒸発に使用される容器は、Ａｌｑ３層の蒸着前にベントされた。
【００５４】
第２例では、ＯＬＥＤは、ガラス基板上に１５０ｎｍ厚のＩＴＯ層が蒸着され、１００ｎｍ厚のａＮＰＤ層、８０ｎｍ厚のＡｌｑ３層が堆積される。２０ｎｍ厚のＢａＯ層がＡｌｑ３層上に蒸着され、１００ｎｍ厚のＡｌ層がさらに堆積される。スピンコートされた１００ｎｍ厚のＰＥＤＯＴ層が、１５分間真空オーブン内で乾燥され、Ａｌ層を覆い、その表面の欠陥を解消する。
【００５５】
第３例では、ＯＬＥＤは、ガラス基板上に１５０ｎｍ厚のＩＴＯ層が蒸着され、１００ｎｍ厚のａＮＰＤ層、８０ｎｍ厚のＡｌｑ３層が堆積される。２０ｎｍ厚のＢａＯ層がＡｌｑ３層上に蒸着され、１００ｎｍ厚のＡｌ層がさらに堆積される。ＰＥＣＶＤで堆積された１００ｎｍ厚のＳｉＮ層が、Ａｌ層を覆い、その表面の欠陥を解消する。
【００５６】
第４例では、ＯＬＥＤは、ガラス基板上に１５０ｎｍ厚のＩＴＯ層が蒸着され、１００ｎｍ厚のａＮＰＤ層、８０ｎｍ厚のＡｌｑ３層が堆積される。２０ｎｍ厚のＢａＯ層がＡｌｑ３層上に蒸着され、１００ｎｍ厚のＡｌ層がさらに堆積される。ＰＥＣＶＤで堆積された３００ｎｍ厚のＳｉＮ層が、Ａｌ層を覆い、その表面の欠陥を解消する。エポキシ接着剤の第２被覆層が、ＳｉＮ層上に堆積される。ガラスシートが接着剤層上に配置される。
【００５７】
第５例では、ＯＬＥＤは、ガラス基板上に１５０ｎｍ厚のＩＴＯ層が蒸着され、１００ｎｍ厚のａＮＰＤ層、８０ｎｍ厚のＡｌｑ３層が堆積される。２０ｎｍ厚のＢａＯ層がＡｌｑ３層上に蒸着され、１００ｎｍ厚のＡｌ層がさらに堆積される。３０ｎｍ厚のＣｒ層が、Ａｌ層を覆い、その表面の欠陥を解消し、１００ｎｍ厚のＡｌ層がＣｒ層上に堆積される。
【００５８】
第６例では、ＯＬＥＤは、ガラス基板上に１５０ｎｍ厚のＩＴＯ層が蒸着され、１００ｎｍ厚のａＮＰＤ層、８０ｎｍ厚のＡｌｑ３層が堆積される。６ｎｍ厚のＢａ層がＡｌｑ３層上に蒸着される。蒸着後、酸素が容器内に投入される（１０‐５ｍｂａｒで２分間）。そして、再び、６ｎｍ厚のＢａ層が蒸着され、酸素に晒される。これに、１００ｎｍ厚のＡｌ層が堆積される。ＰＥＣＶＤで堆積された１００ｎｍ厚のＳｉＮ層が、Ａｌ層を覆い、その表面の欠陥を解消する。
【００５９】
当業者ならば、本発明が上記実施形態及び例に制限されないことを理解するであろう。それどころか、多くの改変及び変形が添付の特許請求の範囲内で可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  基板
１０２  アノード層
１１０  電気光学活性有機層
１１３  正孔輸送層（ＨＴＬ）
１１５  電子輸送及び放出層（ＥＴＬ／ＥＭＬ）
１２０  無機短絡保護層
１２２  カソード層
１２４  被覆層
２１０  電気光学活性有機層
２１１  ＨＩＬ
２１５  ＥＴＬ／ＥＭＬ
３００  基板
３０２  アノード層
３１０  電気光学活性有機層
３２０  短絡保護層
３２２  カソード層
３２４  被覆層
３２６  第２被覆層
【図１】
2009544163.tif 000003
【図２ａ】
2009544163.tif 000004
【図２ｂ】
2009544163.tif 000005
【図３】
2009544163.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極層と、
カソード電極層と、
前記電極間に配置された電気光学活性有機層と、
前記カソード層が前記電気光学活性有機層と被覆層との間に配置されるように、前記カソード電極層の表面と接触して配置された前記被覆層と、を備え、前記被覆層が、前記被覆層と接触しているカソード層材料に対して、実質的に不活性な材料で形成されており、前記表面全体が被覆されるように、前記不活性材料が前記カソード層の前記表面に配置された電気光学活性有機ダイオードであって、
前記カソード電極層と前記電気光学活性有機層との間で、前記カソード電極層に隣接して配置された短絡保護層を更に備え、前記短絡保護層は無機半導体材料で形成されており、前記短絡保護層は導電性を有すると共に、少なくとも２００Åの厚みを有する、電気光学活性有機ダイオード。
【請求項２】
前記無機半導体材料はカソード層の材料よりも高い融点を有する、請求項１に記載の有機ダイオード。
【請求項３】
前記無機半導体材料は２．７ｅＶより大きいバンドギャップ、好ましくは３ｅＶより大きいバンドギャップを有する、請求項１又は２に記載の有機ダイオード。
【請求項４】
前記無機半導体材料は０．５ｅＶから３．５ｅＶの間の電子親和力を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項５】
前記無機半導体材料は１より大きい誘電率、好ましくは１０より大きい誘電率、より好ましくは３０より大きい誘電率を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項６】
前記無機半導体材料は、アルカリ土類金属又はランタノイドのカルコゲニド又は二元酸化物、好ましくはＢａＯ、ＢａＳｅ、Ｌａ2Ｏ3、又はＣｅ2Ｏ3を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項７】
前記被覆層は導電性を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項８】
前記被覆層は１より大きい誘電率を有する材料、好ましくは１０より大きい誘電率を有する材料、より好ましくは３０より大きい誘電率を有する材料からなる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項９】
前記被覆層は接着剤、好ましくはエポキシ又はアクリルタイプの接着剤からなる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１０】
前記被覆層は薄膜パッケージ材料、好ましくは窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、又は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１１】
前記被覆層上に配置された第２被覆層を更に備えた、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機ダイオード。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機ダイオードを備えた照明デバイス、例えばランプ。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機ダイオードを備えた、ディスプレイデバイス。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機ダイオードを備えた、有機太陽電池デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
したがって、上述の及び以下の記載から明らかな他の目的は、アノード電極層と、カソード電極層と、これら電極間に配置された電気光学活性有機層とを備えた電気光学活性有機ダイオードによって達成される。被覆層は、カソード層の表面と接触して配置されており、カソード層が電気光学活性有機層と被覆層との間に位置する。前記被覆層は、この被覆層と接触するカソード材料に対して実質的に不活性な材料で形成されており、この不活性な材料は、カソード層の表面全体が覆われるように、カソード層の表面に堆積されている。さらに、短絡保護層が、前記カソード電極層と前記電気光学活性有機層との間であって、前記カソード電極層に隣接して配置されており、前記短絡保護層は、無機半導体材料で形成されている。この短絡短絡保護層は、導電性を有し、少なくとも２００Åの厚みを有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
無機半導体が短絡保護層を形成するとき（すなわち、典型的には熱蒸発により蒸着された後）、使用される材料それ自体が半導体であるにもかかわらず、この層はカソードよりは導電性が低いが導電性を有する。導電性を有することは、より厚い層とすることを可能にし、このことは保護目的のためには有益である。典型的には、より良好な導電性は、より厚い層が可能であり、よってより良好な短絡保護が可能であることを意味する。この厚さは、短絡が差し迫った状況で増大しがちな有害な電流を低減するために有益な伝導を達成するのに用いることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
被覆層は、導電性を有し、及び／又は、１より大きい誘電率を有する材料、好ましくは１０より大きい誘電率を有する材料、より好ましくは３０より大きい誘電率を有する材料からなることができる。
【国際調査報告】
2009544163.tif 000007
2009544163.tif 000008
2009544163.tif 000009