(57)【要約】  本発明は、カソードと、アノードと、カソードとアノードとの間の層系とを有するオプトエレクトロニクス部品に関し、前記層系は、電気活性層、特に電荷キャリア注入および輸送層を備え、かつ光学活性層を備え、電荷キャリア注入および輸送層自体は、水または酸素に対する拡散障壁である。
2019530254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード（２５）およびアノード（２７）と、前記カソード（２５）と前記アノード（２７）との間の層系とを有するオプトエレクトロニクス部品（１）であって、前記層系は、
前記カソードに隣接する少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層と、
少なくとも１つの電子輸送層（３３）と、
少なくとも１つの光学活性層と、
少なくとも１つの正孔輸送層（３５）と、
前記アノードに隣接する少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層とを備え、
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層および前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層は、水および／または酸素に対する拡散制限であり、
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）および前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）は、水および／または酸素に対する拡散障壁を表す
ことを特徴とする、オプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項２】
カソード（２５）と、前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層と、前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）との層の組合せが、０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有し、および／または
アノード（２７）と、前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層と、前記少なくとも１つの電子輸送層（３５）との層の組合せが、０．１ｇ／（２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）および前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）および０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電極輸送層（３３）が、１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の電子移動度、好ましくは、３〜４ｅＶのＬＵＭＯを有し、
前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の正孔移動度、好ましくは、５〜７ｅＶのＨＯＭＯを有する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）が、ドープ金属酸化物、好ましくはドット付き酸化亜鉛を有し、前記ドーピングが、好ましくは、アルミニウム、アルカリ、アルカリ土類、メタロセンで行われ、および／または有機ｎドーパントおよび前記電子輸送層（３３）が、特に好ましくは、酸化アルミニウム亜鉛を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、ドープ金属チオシアネート、好ましくは、ドープチオシアン酸銅および／またはドープ金属酸化物、好ましくは、ドープ酸化亜鉛を有し、
好ましくは、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸銀、チオシアン酸タングステン、チオシアン酸バナジウム、チオシアン酸モリブデン、チオシアン酸銅および／または他の遷移金属チオシアネートからなる群から選択される金属チオシアネートで好ましくはドープされ、
好ましくは、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化モリブデンおよび／または他の遷移金属酸化物からなる群から選択される金属酸化物で好ましくはドープされ、かつ／またはハロゲン、特に好ましくは、フッ素で好ましくはドープされる
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）が、１０〜５０ｎｍ、好ましくは、２５〜３０ｎｍの全層厚を有し、前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、１０〜４０ｎｍ、好ましくは、１０ｎｍ〜３０ｎｍ、特に好ましくは、１５〜２５ｎｍの全層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層および前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層が、１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）および１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層が、誘電性ポリマー、好ましくは、親水性ポリマーおよび／または高分子電解質、特に好ましくは、ポリオキサゾリン、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリビニルピロリドンおよびそれらのコポリマーからなる群から選択されるポリマー、最も特に好ましくは、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミンまたはエトキシル化ポリエチレンイミンを含む
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層が、誘電性ポリマー、好ましくは、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｉおよび／または−Ｂｒからなる群から選択される官能基を有するポリマー、特に好ましくは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）またはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）およびそれらのコポリマーを含む
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは、５ｎｍ〜７ｎｍの全層厚を有し、
前記少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは、５ｎｍ〜７ｎｍの全層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１２】
前記部品（１）が、少なくとも２つの電子注入層（２９）または電子抽出層と、少なくとも２つの電子輸送層（３３）と、少なくとも２つの正孔輸送層（３５）と、少なくとも２つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層とを有し、
前記電子注入層（２９）または電子抽出層および前記電子輸送層（３３）、ならびに前記正孔注入層（３１）または正孔抽出層および前記正孔輸送層（３５）が、交互の配置である
ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１３】
前記アノード（２７）が、金属、金属酸化物、金属チオシアネート、金属ナノワイヤ、ハロゲンおよび／またはこれらの金属の混合物を含み、好ましくは、前記金属ナノワイヤが、銀ナノワイヤおよび／または金属酸化物ナノワイヤであり、前記金属酸化物が、好ましくは、遷移金属酸化物であり、金属ドープ金属酸化物、特に好ましくはインジウムスズ酸化物を有し、またはハロゲンドープ金属酸化物を有し、好ましくは、フッ素化酸化亜鉛および前記金属チオシアネートが、好ましくは、遷移金属チオシアネート、特に好ましくは、チオシアン酸タングステンおよび／またはチオシアン酸銅である
ことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１４】
前記アノード（２７）が、５０〜５００ｎｍの層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１５】
前記カソード（２５）が、金属、金属酸化物、金属チオシアネート、金属ナノワイヤおよび／またはこれらの材料の混合物を含み、前記金属が、好ましくは、アルミニウム、銅、ガリウム、インジウム、スズ、コバルト、ニッケルからなる群から選択され、前記金属ナノワイヤが、好ましくは、銀ナノワイヤおよび／または金属酸化物ナノワイヤであり、前記カソードが、特に好ましくは、金属でドープされた金属酸化物、特に好ましくは、アルミニウムでドープされた酸化亜鉛を含む
ことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１６】
前記カソード（２５）が、５０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１７】
前記光学活性層が、好ましくは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲に発光スペクトルを有するエミッタ層（１５）である
ことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１８】
前記光学活性層が、好ましくは、３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の吸収スペクトルを有する吸収層である
ことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１９】
前記電子注入層（２９）、前記電子輸送層（３３）、前記光学活性層、前記正孔輸送層（３５）および／または前記正孔注入層（３１）が、湿式化学法および／または熱的蒸発法で適用され、前記層が、スクリーン印刷、スピンコーティング、オフセット印刷、および／またはグラビア印刷によって、特に好ましくは、インクジェット印刷法によって適用されることが特に好ましく、前記カソードおよびアノードが、特に好ましくは、スプレー法で適用される
ことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソードと、アノードと、カソードとアノードとの間の層系とを有するオプトエレクトロニクス部品に関し、前記層系は、電気活性層、特に電荷キャリア注入および輸送層を備え、かつ光学活性層を備え、電荷キャリア注入および輸送層自体は、水または酸素に対する拡散障壁である。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、オプトエレクトロニクス部品の分野に関する。オプトエレクトロニクス部品、例えば有機または無機層で作られる有機系またはハイブリッド部品は、技術において広く使用されている。
【０００３】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は通常、サンドイッチ構造からなり、２つの電極の間に有機半導体材料の複数の層が見られる。特に、ＯＬＥＤは、１つまたは複数のエミッタ層（ＥＬ）を備え、好ましくは、可視範囲の電磁放射線は、電子と電子正孔との再結合によって生成される。電子および電子正孔は各々、カソードまたはアノードによって提供され、好ましくは、いわゆる注入層は、注入障壁を下げることによってプロセスを容易にする。したがって、ＯＬＥＤは通常、電子注入層または正孔注入層を有する。さらに、ＯＬＥＤは、一般に、電子および正孔のエミッタ層への拡散方向を支持する電子輸送層（ＥＴＬ）および正孔輸送層（ＨＴＬ）を有する。ＯＬＥＤでは、これらの層は、有機材料で形成され、ハイブリッドオプトエレクトロニクス部品では、層は、部分的に有機材料および部分的に無機材料で作ることができる。
【０００４】
従来の無機ＬＥＤと比較して、ＯＬＥＤおよびハイブリッドＬＥＤは、薄くて柔軟な層構造によってそれら自体を区別する。このため、ＯＬＥＤおよびハイブリッドＬＥＤは、従来の無機ＬＥＤよりもはるかに多様な用途を有することができる。その柔軟性のために、ＯＬＥＤは、例えばスクリーン、電子ペーパーまたは室内照明に非常によく使用することができる。
【０００５】
光発生のための有機半導体材料（ＯＬＥＤまたはハイブリッドＬＥＤ）を備えるオプトエレクトロニクス部品の有利な特性はまた、発電に移すことができる。したがって、有機太陽電池またはハイブリッド太陽電池はまた、従来の無機太陽電池と比較して可能な用途を著しく増加させる薄層構造によって区別される。有機太陽電池またはハイブリッド太陽電池の構造は、ＯＬＥＤまたはハイブリッドＬＥＤと類似している。
【０００６】
しかしながら、エミッタ層の代わりに、光活性層として１つまたは複数の吸収層がある。入射電磁放射線のために、電子−正孔対が吸収層に自由電荷キャリアとして発生する。他の層は、電子輸送層および正孔輸送層、ならびに電子抽出層および正孔抽出層を備える。これらは有機材料からなるか、または有機および無機材料のハイブリッドの場合、それらの電気化学電位が供与体および受容体層としてシフトして内部電界を太陽電池に発生し、自由電荷キャリアを電極に消散させる。電磁放射線の入射の結果として、電圧または電流を発生させるために、電子がカソードに提供され、電子正孔がアノードに提供される。
【０００７】
薄層構造のために、有機太陽電池は安価に製造することができ、フィルムコーティングとして広い範囲にわたって建物に適用することができる。
【０００８】
有機または無機−有機層で作られるオプトエレクトロニクス部品のさらなる可能な用途は、例えば光検出器である。これらはまた、光電効果を利用し、電子−正孔対は、光活性層に生成される。太陽電池におけるように電気を発生させる代わりに、これらは、例えばカメラ用の光を検出するために使用される。
【０００９】
上述のオプトエレクトロニクス部品の薄層構造は、日常生活において著しくより柔軟な使用を可能にするだけでなく、費用効果の高い製造オプションによって従来のＬＥＤ、太陽電池または光検出器と比較して特徴付けられる。
【００１０】
しかしながら、逆に、薄層構造の不利な点は、これらのオプトエレクトロニクス部品の寿命が従来の構造と比較して概して低いことである。特に、電子活性層の水蒸気または酸素による低下は、磨耗の兆候および減少した効率係数をもたらす。従来の構造とは異なり、薄層構造は、ガラスまたは他の耐水性または耐酸性材料で被覆されていない。有機またはハイブリッド部品の化学的炭化水素化合物はまた、化学的または物理的分解プロセスに対してより敏感である。
【００１１】
このため、有害な水蒸気の透過または酸素による酸化を防止するために、オプトエレクトロニクス部品をカプセル化するための様々な技術が既知の従来技術において使用されている。
【００１２】
例えば、国際公開第２０１１／０１８３５６号には、感圧接着剤を障壁層として電子装置の周囲に適用する方法が記載されている。障壁層は、透過物の浸透を防止し、ＯＬＥＤの寿命を延ばすためのカプセルとして機能する。
【００１３】
また、国際公開第２０１４／０４８９７１号は、無機物質混合物で作られるオプトエレクトロニクス部品のカプセル化を開示しており、これは接着剤層としても適用される。カプセル化は、特に水蒸気または酸素に対して、ＯＬＥＤまたは太陽電池の電気活性領域の気密封止を達成することを意図している。
【００１４】
既知の従来技術では、オプトエレクトロニクス部品は、最初に（通常は窒素で作られる）保護雰囲気下で製造される。この目的のために、溶媒ベースのプロセスおよび真空中での熱蒸着が使用される。実際の有機またはハイブリッドオプトエレクトロニクス部品の製造後、これを特別なフィルムまたはガラスで再びカプセル化し、特に酸素および水の影響から保護する。また、吸収性材料の薄層、いわゆるゲッター材料も通常、部品と障壁カプセル（例えばガラスまたは特別なプラスチックフィルムで作られる）との間に配置することができる。これは、既に存在している水または酸素を結合するように働く。カプセル化のための障壁層として、ガラスは、水への低い透過性を特徴とする。しかしながら、ガラスは、柔軟ではない。例えばディスプレイ、センサ、トランジスタ、太陽電池などのための柔軟な薄い電子機器が必要とされる用途のために、したがってカプセル化は通常、障壁層を形成する特別なコーティングを有するプラスチックフィルムで行われる。プラスチックフィルム、例えばＰＥＴ、ＰＥＮなどは通常、それ自体では十分な障壁効果を提供しない。したがって、これらのフィルムの障壁特性は、特別なコーティングおよび以下の現象：水または酸素分子は通常、無機ブロッキング層を透過することができないということに基づいている。しかしながら、完全に薄い無機ブロッキング層は製造されないが、大部分の場合、小さなナノメートルサイズの欠陥が現れるか、孤立した分子を通って拡散するか、またはそれらを通って移動する。拡散制限であり、個々の無機ブロッキング層の間に配置される第２の層は、再び第２のブロッキング層の欠陥に達するまで個々の水または酸素分子の（拡散）経路長を増加させるように働く。したがって、障壁フィルムは通常、許容範囲のブロッキング特性をもたらし、したがって水蒸気または酸素の透過を防止する、交互のブロッキング層または拡散障壁および拡散制限層を有する構造を備える。従来技術では、透過は通常、蒸気透過率（ＶＴＲ）によって、または具体的には水については水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）によって規定される。通常、従来技術による障壁フィルムまたは障壁基板についてのＷＶＴＲおよびＶＴＲ値は、１〜１０−６グラム水／（２４時間＊ｃｍ２障壁表面）またはｃｍ３蒸気／（２４時間＊ｃｍ２障壁表面）である。カプセル化用の市販の障壁フィルムまたは障壁基板の厚さは、２５〜１００ミクロン（μｍ）である。柔軟な用途のために、障壁フィルムは、しばしば自己接着的にオプトエレクトロニクス部品の両面に適用される。従来技術では、障壁フィルムの個々の層および障壁フィルム自体全体は、電荷キャリアの伝導のための電気特徴を有さないが、水または酸素による分解プロセスから部品を保護するためだけに働く。
【００１５】
既知の方法および障壁フィルムの使用の不利な点は、特に高い層厚である。必要なキャリア基板、すなわち通常プラスチックフィルム、ならびに機能性障壁層、すなわち上記の無機ブロッキング層（拡散障壁）ならびに拡散制限層のために、障壁フィルムの全体の厚さは、少なくとも５０μｍである。カプセル化されるオプトエレクトロニクス部品自体は通常、約５０μｍの厚さしかない。両側をカプセル化すると、カプセル化はしたがって、可能な５０μｍと比較して、部品の厚さを１５０μｍの合計最小厚さへと３倍にする。その結果、カプセル化される部品は剛性が増加し、その柔軟性は減少する。結果として、可能な用途は、例えば電子ペーパーに関しては著しく制限される。また、部品のカプセル化において、結合される部品の端部における障壁フィルムに関して問題が起こり得る。これらの点では、柔軟性のために、機械的負荷が増大し、接着剤層および接着剤にもかかわらず障壁フィルムが剥がれ落ちる可能性があり、これは保護の低下および耐用年数の短縮をもたらす。また、カプセル化中、すなわち特に障壁フィルムの粘着中、障壁フィルムと部品との間にガスポケットが生じることがある。これは、製造されたオプトエレクトロニクス部品の故障率、ひいてはコストを増加させる。障壁フィルムの比較的高いコスト、および欠陥が発生する可能性を増大させる追加のプロセスステップの必要性のために、製造コストはさらに増加する。また、光学特性は、障壁フィルムの透過率の低下およびより高い分散のために制限される可能性がある。
【００１６】
障壁様特性を有する個々の機能性要素、例えば電極を有する層状ＯＬＥＤも従来技術から知られている。しかしながら、水および酸素に対するすべての障壁様特性をも有する、関連する個々の注入または抽出層および輸送層を有するＯＬＥＤは知られていない。さらに、そのようなＯＬＥＤを構成するために印刷方法を使用することは知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０１８３５６号
【特許文献２】国際公開第２０１４／０４８９７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明の目的は、従来技術の上記の欠点を改善するオプトエレクトロニクス部品を提供することであった。特に、費用効果の高い製造、高い耐久性および薄い厚さによる高い柔軟性によって従来技術と区別されるオプトエレクトロニクス部品が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明による目的は、独立請求項に記載のオプトエレクトロニクス部品および前記部品を製造するための方法によって達成される。独立請求項は、本発明の好ましい実施形態を表す。
【００２０】
好ましい実施形態では、本発明は、カソードおよびアノードと、カソードとアノードとの間の層系とを有するオプトエレクトロニクス部品に関し、層系は、カソードに隣接する少なくとも１つの電子注入層または電子抽出層と、少なくとも１つの電子輸送層と、少なくとも１つの光学活性層と、少なくとも１つの正孔輸送層と、アノードに隣接する少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層とを備え、少なくとも１つの電子注入層または電子抽出層および少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層は、水および／または酸素に対する拡散制限であり、少なくとも１つの電子輸送層および少なくとも１つの正孔輸送層は、水および／または酸素に対する拡散障壁を表すことを特徴とする。
【００２１】
本発明によるオプトエレクトロニクス部品は、好ましくは、電極（すなわちアノードまたはカソード）と、光学活性層と、電気活性層（すなわち特に電荷キャリア注入層または電荷キャリア抽出層および電荷キャリア輸送層）とを備えることを特徴とする。オプトエレクトロニクス部品の機能は、好ましくは、特に光または電気を発生するように働く光学活性層を特徴とする。本発明の目的のために、電気活性層は、好ましくは、部品の電気機能性を確実にし、光学活性層と電極との間に配置される層を指す。本発明の目的のために、電荷キャリア注入層または電荷キャリア抽出層および電荷キャリア輸送層は、電気活性層である。さらに、本発明の目的のために、電荷キャリアは、好ましくは、電子または電子正孔を指す。以下では、正孔および電子正孔という用語は、好ましくは、同義的に使用される。当業者は、光学活性層に依存してオプトエレクトロニクス部品の所望の機能を達成するためにどのように電気活性層を配置するかを知っている。
【００２２】
本質的に、本発明は、好ましくは、２つの群のオプトエレクトロニクス部品に関する。第１の群において、光学活性層は、好ましくは、光を発生するように働くエミッタ層である。この場合、オプトエレクトロニクス部品は、好ましくは、有機またはハイブリッド発光ダイオード（ＬＥＤ）として使用される。第２の群において、光学活性層は、好ましくは、自由電荷キャリアが電磁放射線の吸収により発生する吸収層である。したがって、第２の群において、オプトエレクトロニクス部品は、好ましくは、有機またはハイブリッド太陽電池または光検出器である。
【００２３】
上述のように、電気層は、部品の光学活性層の機能を確実にするために選択される。
【００２４】
好ましい実施形態では、本発明は、例えば発光ダイオードとしての光を発生するためのオプトエレクトロニクス部品に関する。この好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、カソードおよびアノードと、カソードとアノードとの間の層系とを有し、層系は、カソードに隣接する少なくとも１つの電子注入層と、少なくとも１つの電子輸送層と、エミッタ層である少なくとも１つの光学活性層と、少なくとも１つの正孔輸送層と、アノードに隣接する少なくとも１つの正孔注入層とを備え、少なくとも１つの電子注入層および少なくとも１つの正孔注入層は、水および／または酸素に対する拡散制限であり、少なくとも１つの電子輸送層および少なくとも１つの正孔輸送層は、水および／または酸素に対する拡散障壁を表すことを特徴とする。
【００２５】
この好ましい実施形態では、カソードは、電子供給源として働く。好ましくは、カソードは、ＯＬＥＤの表面を横切る電子の最も均一な可能な注入を容易にするために低いシート抵抗を有する。
【００２６】
一方、電子注入層は、カソードとそれに続く層、電子輸送層の仕事関数を一致させる機能を実行する。仕事関数は、好ましくは、荷電していない固体から電子を少なくとも除去するために消費されなければならないエネルギーに対応する。カソードの仕事関数を電子輸送層に一致させることによって、電子をカソードから電子輸送層に注入するのに必要な電圧が減少する。
【００２７】
電子輸送層は、カソードと光学活性層との間の指向性電子輸送、すなわちエミッタ層の好ましい実施形態を提供する。したがって、電子輸送層は、好ましくは、電子の十分な移動または移動度（好ましくは、１０−６〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊秒））を有するべきである。また、電子輸送層の電荷輸送エネルギーレベル、すなわち電荷帯またはＬＵＭＯ（最低空分子軌道）は、好ましくは、エミッタ材料のエネルギーレベルとカソードの仕事関数との間にあるべきであり、すなわち仕事関数を実行した後、正孔と再結合する前に電子を輸送するための追加のエネルギーは必要とされない。
【００２８】
エミッタ層は、好ましくは、電気刺激により可視範囲の、すなわち好ましくは、４００〜７００ｎｍの波長範囲の光を生成する半導体有機ポリマーまたは分子からなる。エミッタ層において、カソードの電子は、好ましくは、アノードの正孔と再結合して励起子を形成する。好ましくは、一重項励起子の量が支配的であるため、光は効果的に発生する。
【００２９】
正孔輸送層は、電子輸送層の対応物であり、（電子）正孔をアノードからエミッタ層に輸送するように働く。したがって、好ましくは、正孔輸送層は、電子正孔の十分な移動または移動度、好ましくは、１０−６〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊秒）を有するべきである。また、電子正孔の輸送のエネルギーレベル、すなわち正孔輸送層の電荷帯またはＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）は、好ましくは、エミッタ材料のエネルギーレベルとアノードの仕事関数との間にあるべきである。
【００３０】
正孔注入層は、カソード側のその対応物（電子注入層）と同様に、好ましくは、強誘電性ポリマーからなり、好ましくは、絶縁体である。好ましくは、正孔注入層は、電子正孔の効果的な注入を確実にするために、アノードおよびそれに続く層、正孔輸送層のエネルギーレベルを等しくするように働く。
【００３１】
アノードは、好ましくは、電子正孔供給源であり、したがって好ましくは、カソードよりも著しく高い仕事関数を有する。さらに、アノードは、正孔に対して高い表面導電性を有することが好ましい。また、好ましくは、アノード材料が透明であり、好ましくは、アノードを通して発光を可能にすることができる。
【００３２】
この好ましい実施形態では、光学活性層は、エミッタ層であり、電気活性層は、少なくとも１つの電子注入層、少なくとも１つの電子輸送層、少なくとも１つの正孔輸送層および少なくとも１つの正孔注入層である。
【００３３】
部品による光発生の代わりに電力発生が起こるべきである好ましい実施形態の場合、当業者は、以下のように電気活性層および光学活性層を適合させることが可能である。
【００３４】
使用される光学活性層は、好ましくは、入射電磁放射線のエネルギーを光子吸収による自由電荷キャリアの発生に変換することが可能な吸収層である。電気活性層は、好ましくは、内部電界がオプトエレクトロニクス部品内に確実に生成され、対応する電極から電荷キャリアが除去されるようにする。電子は、カソードで抽出され、正孔は、アノードで抽出される。それによってもたらされる電位差は、電圧、または電荷下で電流を発生するように働く。
【００３５】
オプトエレクトロニクス部品のこの好ましい実施形態では、層構造は、好ましくは、以下の通りである。
【００３６】
オプトエレクトロニクス部品は、カソードおよびアノードと、カソードとアノードとの間の層系とを有し、層系は、カソードに隣接する少なくとも１つの電子抽出層と、少なくとも１つの電子輸送層と、吸収層である少なくとも１つの光学活性層と、少なくとも１つの正孔輸送層と、アノードに隣接する少なくとも１つの正孔抽出層とを備え、少なくとも１つの電子抽出層および少なくとも１つの正孔抽出層は、水および／または酸素に対する拡散制限であり、少なくとも１つの電子輸送層および少なくとも１つの正孔輸送層は、水および／または酸素に対する拡散障壁を表すことを特徴とする。
【００３７】
電気活性層は、吸収層の機能および電荷キャリアの効果的な抽出を確実にするように設計されている。この好ましい実施形態では、光学活性層は、吸収層であり、電気活性層は、少なくとも１つの電子抽出層、少なくとも１つの電子輸送層、少なくとも１つの正孔抽出層および少なくとも１つの正孔輸送層である。
【００３８】
本発明によれば、オプトエレクトロニクス部品の耐用年数を延ばすために、特に水または水蒸気および酸素の損傷作用からの光学活性層の保護が行われるべきであることが見出された。大部分の従来技術において全部品のカプセル化が行われるが、本発明によれば、電気活性層は、水または酸素に対するブロッキング機能を果たすために使用される。
【００３９】
発光部品において、少なくとも１つの電子注入層および少なくとも１つの正孔注入層は、水および／または酸素に対する拡散制限である。少なくとも１つの電子輸送層および少なくとも１つの正孔輸送層は、水および／または酸素に対する拡散障壁を形成する。
【００４０】
逆に、発電部品の場合、電子抽出層および正孔抽出層は、水および／または酸素に対する拡散制限である。少なくとも１つの電子輸送層および少なくとも１つの正孔輸送層はまた、水および／または酸素に対する拡散障壁を形成する。
【００４１】
水および酸素に対する透過障壁として、ならびに電荷キャリアの指向性電流を支持するための両方としての電気活性層のこの二重の機能性のために、部品は、大幅によりコンパクトに構成され得る。従来技術では、障壁フィルムを使用することが必要であり、それによって部品の全体の厚さはしばしば３倍に増加するが、これは本発明による層構造において有利に排除される。したがって、オプトエレクトロニクス部品は、大幅により柔軟となり、柔軟に実装することができる。また、障壁フィルムの適用のための追加の製造ステップは存在せず、それによって製造プロセスは、著しく単純化されてより安価にされる。電気活性層を拡散制限層または拡散障壁として使用することによって、部品は、従来技術において可能であるよりもより確実にかつ費用効果的に製造することができる。本発明によって達成される技術的進歩は、同じ電力消費でより高い強度およびより良好な光学特性（より低い分散、単色光）を有する、または同じ強度の太陽放射線でより大きな電力を生成するより強力な部品においてさらに示される。ここで、本発明者らの革新的な研究および方法論的アプローチは、酸素および水に対する障壁として電気活性層を使用することによって成果を上げており、そして新しい道が開かれた。
【００４２】
驚くべきことに、電荷電流を誘導するためのブロッキング機能と電気機能の両方を可能にする電気活性層を提供することができた。電気機能を有する各個々の層が酸素および水に対するブロッキング機能も担うという事実により、これらに対する驚くほど効果的な障壁を達成することができる。したがって、各個々の層の障壁機能は、オプトエレクトロニクス部品の寿命を大幅に延ばす。異なる障壁層の相互作用によって達成することができる効果は、単一の障壁層のものよりも著しく大きい。障壁特性を有する層がより多く上下に配置されるほど、それらの非線形相互作用の効果は大きくなり、いくつかの障壁層の組合せは、好ましくは、個々の層の障壁効果の合計で達成されるよりも高い障壁効果を有する。これは、相乗効果を示している。これに関連して、障壁特性およびブロッキング特性は、拡散制限特性と拡散ブロッキング特性の両方を指す。
【００４３】
障壁フィルムの使用とは対照的に、部品の端部にも問題はない。障壁フィルムに生じるような巨視的なガス含有物は、障壁フィルムの巨視的な構造とは対照的に、電気活性層の微視的な構造により効果的に防止することができる。
【００４４】
驚くべきことに、電気活性層の障壁特性および所望の電気特性が、以下に記載されるように、特に適切な材料および層厚を選択することによって達成することができた。
【００４５】
本発明の目的のために、「水および／または酸素に対する拡散制限」という特性は、好ましくは、対応する注入層または抽出層が水および／または酸素分子の拡散を著しく減少させることを意味する。したがって、好ましくは、分子が光学活性層に達しないように、層の水および酸素分子の経路長を拡散制限層によって増加させることができる。
【００４６】
好ましい実施形態では、拡散制限層は、１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有する。
【００４７】
本発明の目的のために、「拡散障壁」という特性は、好ましくは、対応する電子輸送層または正孔輸送層が水および／または酸素分子の透過を防止または著しく減少させることを意味すると理解される。好ましい実施形態では、拡散障壁としての電子輸送層または正孔輸送層は、０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有する。
【００４８】
しかしながら、電極と共に電気活性層のブロッキング特性が、水または酸素の透過から光学活性層を効果的に保護する条件を満たすことが特に好ましい。
【００４９】
さらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、カソードと、少なくとも１つの電子注入層または電子抽出層と、少なくとも１つの電子輸送層との層の組合せが、０．０１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有し、および／またはアノードと、少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層と、少なくとも１つの電子輸送層との層の組合せが、０．０１ｇ／（２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有することを特徴とする。それらの組成および厚さに応じて、層は、上記の透過率を達成することができるように当業者によって日常的に適合させることができる。
【００５０】
好ましくは、個々の拡散制限層または拡散障壁は、定量的ブロッキング特性、特に好ましくは電極と電気活性層から光学活性層との層の組合せを満たさなければならないことが認識されている。したがって、電極と、注入層または抽出層と、輸送層との組合せが、好ましくは、０．０１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲまたはＯＴＲを有することが好ましい場合がある。しかしながら、部品が、好ましくは、複数の交互の注入層または抽出層および輸送層を備えることも好ましい場合があり、層の組合せ、例えばカソードとすべての電子注入層および電子輸送層は、０．０１ｇ  ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲまたはＯＴＲを有する。他の電気活性層についても、同様に同じことが当てはまる。すなわちアノードとすべての正孔注入層および正孔輸送層との層の組合せが０．０１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲまたはＯＴＲを有することも好ましい場合がある。太陽電池または光検出器などの発電部品の実施形態では、注入層は、層の組合せにおいて抽出層によって置き換えられるべきである。
【００５１】
驚くべきことに、０．０１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の層の組合せに対するＷＶＴＲまたはＯＴＲの前記値は、光学活性層の特に有効な保護をもたらす。したがって、好ましい実施形態では、好ましい太陽電池またはＬＥＤの寿命は、大幅に延びる。
【００５２】
上述の値を有するこの実施形態は、個々の層の組合せから生じる強力で相乗的な障壁特性のために、特にメンテナンスフリーの部品を表す。
【００５３】
部品の発光構造は、印刷製品における使用にとって重要な役割を果たす。ここに提示された実施形態は、紙印刷において特に誤りが少ない傾向があることが証明されている。
【００５４】
さらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、カソードと、少なくとも１つの電子注入層または電子抽出層と、少なくとも１つの電子輸送層との層の組合せが、０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有し、および／またはアノードと、少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層と、少なくとも１つの電子輸送層との層の組合せが、０．１ｇ／（２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有することを特徴とすることも好ましい場合がある。したがって、電極と、注入層または抽出層と、輸送層との組合せが、好ましくは、０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲまたはＯＴＲを有することが好ましい場合がある。しかしながら、部品が、好ましくは、複数の交互の注入層または抽出層および輸送層を備えることも好ましい場合があり、層の組合せ、例えばカソードとすべての電子注入層および電子輸送層は、０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲまたはＯＴＲを有する。他の電気活性層についても、同様に同じことが当てはまる。すなわちアノードとすべての正孔注入層および正孔輸送層との層の組合せが０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲまたはＯＴＲを有することも好ましい場合がある。太陽電池または光検出器などの発電部品の実施形態では、注入層は、層の組合せにおいて抽出層によって置き換えられるべきである。
【００５５】
特定の実施形態では、層の組合せに対する前記値を実現することで十分であり得ることを認識することによって、特に薄い層を使用して所望の機能を達成することができる。
【００５６】
驚くべきことに、０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満または０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の層の組合せについての前記ＷＶＴＲまたはＯＴＲ値は、事前に決定することができ、同時に酸素および水に対して十分に保護される、特に信頼性がある電気特性を有する部品をもたらす。さらに、同時に良好な保護特性、したがって部品の長い寿命を有する特に薄い層を使用することが可能である。このようにして、驚くほど長寿命で柔軟な部品が実現される。
【００５７】
このようにして、特に有利な審美的特性（光学的光沢）を有する発光部品も実現することができる。したがって、上述の特性を有する発光部品は、光学効果（例えば、自動車広告用の点滅光）を達成するために、日刊紙のような非常に薄い紙にも使用することができる。
【００５８】
本発明の目的のために、水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）が、単一の層または層の組合せを通る水蒸気または水分子の透過性についての測定値を表すことが好ましい。ＷＶＴＲ値を決定するためには、２４時間以内に層の面積を通って拡散する水分子の質量を決定することが好ましい。この場合、好ましい単位は、ｇ／（ｍ２＊ｄ）でのＷＶＴＲであり、ＳＩ単位ｇは、グラムを表し、ｄは、日、すなわち２４時間を表し、ｍ２は、層または層の組合せの面積の平方メートルを表す。
【００５９】
同様に、本発明の目的のために、酸素透過率（ＯＴＲ）が、単一の層または層の組合せを通る酸素分子の透過性についての測定値を表すことが好ましい。ＯＴＲ値を決定するためには、２４時間以内に層の面積を通って拡散する酸素分子のガス量を決定することが好ましい。この場合、好ましい単位は、ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）でのＯＴＲであり、ＳＩ単位ｃｍ３は、立方センチメートルを表し、ｄは、日、すなわち２４時間を表し、ｍ２は、平方メートル、すなわち層または層の組合せの面積を表す。
【００６０】
当業者は、薄いフィルムのＯＴＲおよびＷＶＴＲを実験的に決定することができ、したがってこれらの特性に従って層を選択することができることを知っている。
【００６１】
オプトエレクトロニクス部品の薄層のＯＴＲおよびＷＶＴＲを決定するための実験的試験は、例えば、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）のＡＳＴＭ  Ｄ１６５３−１３の下、有機コーティングフィルムの水蒸気透過率の標準試験方法というタイトルで開示されている。試験の説明に関するドキュメントは、２０１６年９月１２日にｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｓｔｍ．ｏｒｇ／Ｓｔａｎｄａｒｄｓ／Ｄ１６５３．ｈｔｍからダウンロードされた。
【００６２】
本発明の好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電子輸送層および少なくとも１つの正孔輸送層が、０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）および０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有することを特徴とする。有利には、個々の輸送層に関するこれらのパラメータ値は、水または酸素分子の透過を効果的に回避することにつながる。電子輸送層および正孔輸送層は、これらが光学活性層を直接取り囲むので、この点に関して特に重要であることが本発明者らによって見出された。特に信頼性があり長寿命な部品は、上述の値を用いて利用可能にすることができる。
【００６３】
本発明のさらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電子輸送層および少なくとも１つの正孔輸送層が、１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）および０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有することを特徴とする。有利には、特にこのように特徴付けられた正孔輸送層を用いて、所望の電気特性を特に確実に達成することができ、同時に長い寿命に必要とされる層系の障壁特性を達成することができる。さらに、製造プロセスがしたがって容易になり、製造コストが削減される。
【００６４】
本発明の好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電極輸送層が、１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１０ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の電子移動度、好ましくは、３〜４ｅＶのＬＵＭＯを有し、少なくとも１つの正孔輸送層が、１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の正孔移動度、好ましくは５〜７ｅＶのＨＯＭＯを有することを特徴とする。
【００６５】
電荷キャリアの移動度、すなわち好ましくは、電子の移動度（電子移動度）および正孔の移動度（正孔移動度）は、好ましくは、電荷キャリアのドリフト速度と電界との間の線形比例係数を示す。この電荷キャリア移動度は、材料特性であり、一般に、温度に依存する。上述のパラメータは、好ましくは、部品が好ましく使用される２５°Ｃの室温に適用される。前記電荷移動度の値により、電荷キャリアは、再結合領域（発光ダイオードの場合）または電極（太陽電池の場合）に特に効果的に輸送される。したがって、発光ダイオードまたは太陽電池は、特に効率的に製造することができる。動作中の熱発生もまた減少させることができ、したがって信頼性を高めることができる。
【００６６】
ＬＵＭＯ（最低空分子軌道）は、電子が自由電荷キャリアとして移動することができる電子輸送層の分子の最低空軌道を示す。一方、ＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）は、正孔が自由電荷キャリアとして移動することができる正孔輸送層の分子の最高被占軌道を示す。ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯについての上述のパラメータは、光学活性層のエネルギー帯に対して最適化され、好ましくは、可視範囲の電磁放射線を放出または吸収する。
【００６７】
特に、少なくとも１つの電子または正孔輸送層のための上述の電気特性、または他方では所望の障壁特性をもたらす適切な材料および層厚を選択することによって、所望のオプトエレクトロニクス特性を有する部品を実現することができ、これは同時に長い寿命である。さらに、部品の性能を向上することができる。
【００６８】
好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電子輸送層が、ドープ金属酸化物、好ましくはドット付き酸化亜鉛を有し、ドーピングが、好ましくは、アルミニウム、アルカリ、アルカリ土類、メタロセンで行われ、および／または有機ｎドーパントおよび電子輸送層が、特に好ましくは、酸化アルミニウム亜鉛を有することを特徴とする。驚くべきことに、これらの材料、特にドープ酸化アルミニウム亜鉛で作られる電子輸送層は、水および酸素分子に対する特に良好な拡散障壁によって区別され、さらにドーピングの結果として最適な電気特性を有する。電子輸送層が上述の材料から作られ、したがって３〜４ｅＶのＬＵＭＯおよび１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の電子移動度を有することが特に好ましい。発明的ではないが、上述のパラメータを有する材料を提供する方法は当業者に知られている。
【００６９】
本発明の好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの正孔輸送層が、ドープ金属チオシアネート、好ましくは、ドープチオシアン酸銅および／またはドープ金属酸化物、好ましくは、ドープ酸化亜鉛を含むことを特徴とする。これらの材料は、対応するドーピングによって所望の特性に特に有利に適合させることができる。また、それらは、酸素および水に対して所望の障壁特性を有する。さらに、これらの材料は、非常に堅牢であり、したがって信頼性がある部品の製造に寄与する。好ましくは、材料は、金属チオシアネートでドープされる。金属チオシアネートは、ドーピングに特に適している。また、ドーピングによって設定された広範囲の特性は、それらによって達成することができる。金属チオシアネートは、好ましくは、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸銀、チオシアン酸タングステン、チオシアン酸バナジウム、チオシアン酸モリブデン、チオシアン酸銅および／または他の遷移金属チオシアネートからなる群から選択される。上記の群から選択されたドーピングは、所望の電気特性の目標とする調整を可能にする。個々の場合において、ドープされた基部材料の既に良好な障壁特性のさらなる改善により、相乗効果さえも達成することができる。金属酸化物でドープすることも、有利であり得る。金属酸化物は、特に複雑ではなく、したがって信頼性がある加工性を特徴とする。好ましくは、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化モリブデンおよび／または他の遷移金属酸化物からなる群から選択されてドープされる金属酸化物が使用される。これらは、優れたドーピング効果を特徴とする。処理に必要なステップは、わずかである。しかしながら、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素のようなハロゲンでドープすることが好ましい場合がある。これらは、それらの独特の化学反応性およびそれらの自然界における高い出現率によって特徴付けられる。
【００７０】
したがって、正孔輸送層には、金属チオシアネート、特に好ましくは、チオシアン酸銅さらには金属酸化物、特に好ましくは、酸化亜鉛をドープすることが好ましい。当業者は、オプトエレクトロニクス部品の文脈におけるドーピングが、好ましくは、外来原子、ドーパントを層に導入することを意味し、導入される量が、一般に、キャリア材料と比較して少ないことを知っている。すなわちドーパントの重量百分率は、層全体の１０％未満、好ましくは、１％未満であることが好ましい場合がある。ドーパントの重量百分率が、層全体の４０％までであることも好ましい場合がある。いわゆるｐ型ドーピングでは、電子受容体がドープされ、いわゆるｎ型ドーピングでは、電子供与体がドープされる。正孔輸送層については、受容体特性を有し、好ましくは、金属チオシアネートまたは金属酸化物、好ましくは、チオシアン酸銅または酸化亜鉛のキャリアのＨＯＭＯに近いＬＵＭＯを有する材料を選択することが好ましい。例えば、有機ｐ型ドーパントは、好ましくは、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、またはさらにはヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリルでもあり得る。これらは特に有用であることが証明されている。それらは、より高い性能および信頼性ならびに高い収率などのさらなる利点をもたらし得る。
【００７１】
正孔輸送層のキャリアとして、チオシアン酸銅または酸化亜鉛を上述の適切なドーパントと共に使用することが特に好ましい。
【００７２】
驚くべきことに、特にチオシアン酸銅または酸化亜鉛を使用する正孔輸送層用の上述の材料を用いると、水または酸素の透過を特に効果的に防止することができ、同時に電子正孔を輸送するための優れた電気特性を有していた。ドーピングにより、正孔輸送帯が、１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の正孔の移動度およびキャリアを有し、ドーパントが、正孔輸送帯のＨＯＭＯが５ｅＶ〜７ｅＶになるように選択されることが特に好ましい。このようにして、光学活性部品を特に確実かつ効果的に動作させることができる。
【００７３】
本発明の好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電子輸送層が、１０〜５０ｎｍの全層厚を有し、これは特に堅牢で信頼性があることを特徴とする。したがって、好ましくは、２５〜３０ｎｍの全層厚を有する。これは特にメンテナンスフリーで製造が容易であることが証明されており、それによってコストが削減される。少なくとも１つの正孔輸送層は、１０〜４０ｎｍの全層厚を有し、これもまた特に堅牢で信頼性がある。したがって、１０〜３０ｎｍの全層厚が好ましい。これはまた、特にメンテナンスフリーで製造が容易であることが証明されており、したがってコストが削減される。正孔輸送層の総層厚が１５〜２５ｎｍの厚さを有することが特に好ましい。これは、電気特性の改善を表す。総層厚は、好ましくは、すべての電子輸送層または正孔輸送層の厚さを示す。電子輸送層または正孔輸送層を使用する場合、厚さは、電子輸送層または正孔輸送層の厚さに対応する。本発明の目的のために、厚さは、好ましくは、電極の間の層構造に沿った、かつ電荷キャリア輸送に沿った層の範囲を示す。上述のパラメータは、一方では特に酸素および水に対する光学活性層の効果的な保護を実装するために、他方ではオプトエレクトロニクス部品の特に薄い全体構造を実装するために有利に最適化される。このようにして、特に耐久性があるが薄く、かつ柔軟な部品を提供することができる。さらに、信頼性が高められ、特に薄く目に見えない層により審美的効果を達成することができる。これらは、放出装置における審美的効果に相乗的に寄与し、また層の光透過が増加してそれらの散乱が減少するという点でも寄与する。
【００７４】
本発明のさらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電子注入層または電子抽出層および少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層が、１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）および１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有することを特徴とする。部品のこれらの外層が上述の特性を有する場合、内部要素の特に効果的な保護を確実にすることができる。この保護は、装置が特に敏感であり信頼性を高める場合、製造時に既にプラスの効果を有する。
【００７５】
部品では、電極のナノ欠陥により、部品への水分子および酸素分子の流入が起こり得る。本発明によれば、電荷キャリアの輸送層がこれらの透過物の拡散障壁を表すことが好ましい。注入層または抽出層は、好ましくは、電極と輸送層との間にあり、好ましくは、拡散制限である。特に水および酸素の拡散を制限することは、注入層または抽出層のＯＴＲおよびＷＶＴＲについての上述のパラメータを用いて達成することができる。結果として、分子の経路長は大きく延長されるので、例えば電極の欠陥による出口は、敏感な光学活性層に向かって拡散するよりもはるかに起こりやすくなる。したがって、好ましい実施形態は、部品の寿命をある程度まで延ばす。輸送層によって実現される拡散障壁と組み合わせた注入層または抽出層の拡散制限特性のために、光学活性層の特に効果的な保護を実現することができる。層の組合せから生じる拡散保護は、輸送層のみによって提供される保護よりも驚くほど高い。上述のように、この効果は相乗的であり、すなわち保護は、個々の層の保護効果の合計から予想されるよりもかなり強い。
【００７６】
本発明の好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電子注入層または電子抽出層が、誘電性ポリマーを備えることを特徴とする。これらは特定の堅牢性によって特徴付けられ、それによって長寿命な部品を達成することができる。それらの優れた障壁特性は、相乗効果を生み出し、長寿にもプラスの効果を有する。親水性ポリマーおよび／または高分子電解質を使用することが特に好ましい。これらは特に処理が容易であり、したがって時間、材料および作業段階、ひいてはコストの節約をもたらす。最も特に好ましくは、ポリマーは、ポリオキサゾリン、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリビニルピロリドンおよびこの群のコポリマーからなる群から選択される。これらは特に有用であることが証明されており、優れた電気特性によって特徴付けられる。特にポリビニルアルコール、ポリエチレンイミンまたはエトキシル化ポリエチレンイミンの使用は、これらが部品のさらなる改善および性能の向上をもたらすので好ましい。
【００７７】
上述の材料は、電子に対する注入層または抽出層の電気機能を確実にするために特に適している。したがって、電荷キャリアとしての電子は、「トンネリング」の量子効果を使用し、カソードから電子輸送層に（電子注入層の場合）、または電子輸送層からカソードに（電子抽出層の場合）ジャンプすることができる。上述の誘電性ポリマーは、好ましくは、対応する表面双極子を発生し、したがって電子に対する注入障壁を減少させる。同様に、層の酸素および水分子の移動度は、驚くべきことに大幅に減少または制限される。したがって、上述の材料は、１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＯＴＲおよび１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲについて好ましい値を特に確実に実装することを可能にする。
【００７８】
本発明の好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層が、誘電性ポリマーを備えることを特徴とする。これらは優れた障壁特性を有し、したがって信頼性を高める。これらは、好ましくは、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｉおよび／または−Ｂｒからなる群から選択される官能基を有するポリマーであり、特に堅牢でメンテナンスフリーである。したがって、少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層は、特に好ましくは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）および／またはこれらのコポリマーを含み、部品の改善および性能の向上をもたらす。
【００７９】
上述の材料は、電子正孔に対する注入層または抽出層の電気機能を確実にするために特に適している。特に、上述のポリマーは、好ましい注入特性、すなわち注入層への接触表面における電子の仕事関数の増加、したがって有効な正孔注入を果たす。さらに、材料は、水および酸素に対して優れた障壁特性を有する。上述の材料のいくつかは、既に食品用フィルムとして使用されている。驚くべきことに、部品の特にエネルギー効率の高い機能と特に長い寿命の両方を確実にする電子正孔の注入層または抽出層を、これらの材料を使用して提供することができた。
【００８０】
さらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも１つの電子注入層または電子抽出層が、０．１〜１０ｎｍの総層厚を有することを特徴とする。そのような層厚は、特に確実に処理することができ、電気および光学特性の改善に寄与する。所望の光学および電気特性の間の理想的な妥協点が一方では達成され、他方では製造方法の品質の向上が達成されるので、５ｎｍ〜７ｎｍの層厚が特に好ましい。少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層については、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの総層厚が好ましい。電子注入層または電子抽出層に適用される利点は、ここでも適用される。５ｎｍ〜７ｎｍの特に好ましい層厚についても、同じことが当てはまる。総層厚は、好ましくは、各電子注入層もしくは電子抽出層または各正孔注入層もしくは正孔抽出層の合計の範囲を定量化する。層の場合、総層厚は、好ましくは、層の厚さに等しく、または個々の層の厚さの合計に等しい。上述の層厚が、驚くべきことに水および酸素に対する優れたブロッキング特性ならびに有効な「トンネリング」の両方を可能にし、それによって電気機能が果たされることが本発明者らによって見出された。
【００８１】
本発明のさらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、部品が、少なくとも２つの電子注入層または電子抽出層と、少なくとも２つの電子輸送層と、少なくとも２つの正孔輸送層と、少なくとも２つの正孔注入層または正孔抽出層とを有し、電子注入層または電子抽出層および電子輸送層、ならびに正孔注入層または正孔抽出層および正孔輸送層が、交互の配置であることを特徴とする。本発明の目的のために、交互の配置は、好ましくは、注入層または抽出層が、好ましくは、輸送層と交互になることを意味する。例えば、２つの電子輸送層および２つの電子注入層の好ましい層構造は、以下の通りである：第１の注入層がカソードに隣接し、続いて第１の輸送層、第２の注入層および第２の輸送層が光学活性層に隣接する。いくつかの注入層および輸送層の好ましい使用を通して、水および酸素の透過に対する特に有効な保護を達成することができる。交互の配置により、個々の層の厚さが薄くても、層のブロッキング特性が驚くほど向上する。この相乗効果は、特に層の交互の配置の場合には、個々の層のブロッキング特性の合計によって想定されるよりも大きい。
【００８２】
本発明のさらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、アノードが、金属、金属酸化物、金属チオシアネート、金属ナノワイヤおよび／またはこれらの材料の混合物を含むことを特徴とする。これらの材料は、特に処理が容易であるという利点を有する。好ましくは、金属ナノワイヤは、銀ナノワイヤおよび／または金属酸化物ナノワイヤである。これらは、特に優れた光学および電気特性を有し、したがって部品の改善および性能の向上をもたらす。金属酸化物は、好ましくは、遷移金属酸化物または金属および／もしくはハロゲンでドープされた金属酸化物である。これらは、特に高い仕事関数を特徴とし、部品の有効性を改善する。上述の材料の中で、インジウム亜鉛酸化物および／またはフッ素化酸化亜鉛が特に好ましい。これらの材料は、特に堅牢であり、したがって信頼性を高める。金属チオシアネートは、好ましくは、処理が容易であり、したがってコストを削減するので遷移金属チオシアネートである。チオシアン酸タングステンおよび／またはチオシアン酸銅が、特に好ましい。これらの材料は、特にメンテナンスフリーで寿命を延ばすことが証明されている。また、それらは電気的に良好に接触することができる。
【００８３】
上述の材料のすべては、電子正孔の供給源として働くために特に良好にアノードの機能を実行し、電子正孔に対する高い仕事関数および面積導電性を有する。また、アノード材料は、アノードが電磁的に発生した放射線を放出するのに使用されるのが好ましいので（発光ダイオードの場合）、可視光に対して透明であるように選択するのが特に好ましい。また、材料は、好ましくは、電極と、注入層または抽出層と、輸送層との組合せのＯＴＲまたはＷＶＴＲのすべてが好ましくは０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）または０．０１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満であるように、水または酸素に対してブロッキング特性を有する。
【００８４】
しかしながら、電極と、注入層または抽出層と、輸送層との組合せのＯＴＲまたはＷＶＴＲのすべてが、好ましくは、０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）または０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満であることも好ましい場合がある。所望のＯＴＲまたはＷＶＴＲ特性は、アノード材料の適切な層厚ならびに他の層の材料および厚さによって相応して影響され得る。
【００８５】
特に好ましくは、アノードは、特に好ましくは、約１５０ｎｍの層厚を有するインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で作られる。本発明の目的のために、約、およそまたは同義の用語などの詳細は、好ましくは、＋−１０％、特に好ましくは、＋−５％の許容誤差として理解されるべきである。さらに特に好ましい変形例では、薄い銀層もまた、ＩＴＯに適用される）好ましくは、約２ｎｍの層厚を有する）。これにより、性能がさらに向上する。さらに好ましい変形例では、アノードは、約１５０ｎｍのＩＴＯの層、約２ｎｍの銀層、さらに酸化タングステン（好ましくは、約２ｎｍの層厚を有するＷＯ３）の層からなる。有利には、これらの金属層の適用は、電子正孔の良好な提供を可能にする。さらに、１ｎｍ〜５ｎｍの層厚で、材料は非常に透明である。銀と比較して酸化タングステンのより高い仕事関数により、好ましい発光ダイオードは、特に低い動作電圧で動作することができる。さらに、特に上述の実施形態では、ＩＴＯをフッ素スズ酸化物（ＦＴＯ）もしくは塩素スズ酸化物（ＣＴＯ）もしくは塩素亜鉛酸化物（ＣＺＯ）もしくはフッ素酸化亜鉛（ＦＺＯ）で、またはＦＴＯ、ＣＴＯ、ＣＺＯもしくはＦＺＯのマトリックスに埋め込まれた金属ナノワイヤ、好ましくは銀ナノワイヤで置き換えることも好ましい場合がある。それらの好ましい光学特性により、上述の材料は、部品の性能の向上に寄与する。同様に、結果として生じる光沢の増加と散乱の減少は、特別な審美的効果を達成した。
【００８６】
さらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、アノードが、５０〜５００ｎｍの層厚を有することを特徴とする。したがって、所望の光学特性を有するオプトエレクトロニクス部品のコンパクトで柔軟な構成方法を実装することができる。同様に、層系全体の所望のＯＴＲまたはＷＶＴＲ特性を達成することができる。さらに、アノードの電気的接触は、前記層厚によって容易にされ、アノードの必要な機械的安定性が提供される。
【００８７】
好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、カソードが、金属、金属酸化物、金属チオシアネート、金属ナノワイヤおよび／またはこれらの材料の混合物を含むことを特徴とする。これらの材料は、特に堅牢でメンテナンスフリーである。金属は、好ましくは、アルミニウム、銅、ガリウム、インジウム、スズ、コバルト、ニッケルからなる群から選択され、これらは良好な加工性を有し、したがって製造を単純化する。金属ナノワイヤは、好ましくは、部品の性能を向上させる銀ナノワイヤおよび／または金属酸化物ナノワイヤである。カソードは、特に好ましくは、部品の品質を高める金属でドープされた金属酸化物を含む。特に好ましくは、カソードは、アルミニウムでドープされた酸化亜鉛を含み、電気特性の改善を可能にする。
【００８８】
これらの材料は、カソードの仕事関数の最適化、特に発光ダイオードの場合には電子の最適な提供を可能にする。したがって、カソードの表面を横切る電子の最も均一な可能な注入を容易にするために、特に低いシート抵抗を実現することができる。
【００８９】
特に好ましくは、カソードは、金属層、好ましくは銀からなり、これは好ましくは印刷されている。製造時には、これは時間、材料および作業段階、ひいてはコストの節約を意味する。同様に、可視波長範囲において、銀は、理想的な光学（反射）特性を有する。しかしながら、あるいは、金属の蒸着が好ましい場合がある。金属の蒸着は、製造中の信頼性を高める。銀の他に、アルミニウム、銅、ガリンスタンまたは合金などの他の金属を好ましく使用することができる。これらの原材料は、良好な加工性を特徴とする。これらの材料のためのカソードの厚さは、好ましくは、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。この厚さのカソードは、特に確実に製造することができる。約１５０ｎｍのカソードの層厚が、特に好ましい。この厚さのカソードは、特に有効である。
【００９０】
さらに好ましい変形例では、カソードは、印刷された金属ナノワイヤで作られる層からなる。そのようなカソードは、特に確実にかつ費用効果的に製造することができる。好ましくは、これらは銀ナノワイヤである。これらは、特に好ましい光学および電気特性により、性能の向上に寄与する。あるいは、銅、コバルトまたはニッケルナノワイヤを使用することが好ましい場合がある。これらは特に良好に処理され、信頼性を高めることができる。金属ナノワイヤ層はまた、好ましくは、３０〜５００ｎｍの厚さを有し、これは特に確実に製造することができ、非常に堅牢であり、電気的に接触することが特に容易であり得る。約１５０ｎｍの層厚が、特に好ましい。これらは、特に誤りがない方法で製造することができる。アルミニウムでドープされた酸化亜鉛で作られる金属酸化物マトリックス中に、金属ナノワイヤを埋め込むことが好ましい場合がある。したがって、特に有利な電気特性を達成することができる。カソードは、透明であることが特に好ましい。特に透明な発光ダイオードを、好ましくは、透明なアノードと共に設けることができる。両面放射型のために、特に、例えば印刷広告において使用することができる審美的効果および驚くべき効果が達成される。
【００９１】
さらに、カソードを備える層系の所望のＯＴＲまたはＷＶＴＲ特性は、前記材料およびカソードの厚さによって達成することができる。
【００９２】
さらに、金属フィルムをカソードの金属ナノワイヤに接着することが好ましい場合がある。したがって、透明なアノードからの増大した反射および増大した発光を得ることができる。金属フィルムは、好ましくは、約５０μｍの厚さを有する市販のアルミニウムフィルムであり得る。したがって、コストを削減することができる。しかしながら、金属フィルムはまた、１０μｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有することもできる。この実施形態の利点は、部品の堅牢性の程度、反射の程度、および柔軟性に関して所望の特性を選択する柔軟性である。さらに、使用される好ましい金属フィルムは、銅または他の金属で作られ得る。このようにして、光出力を増大させて適合させることができる。
【００９３】
さらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、カソードが、５０〜５００ｎｍの層厚を有することを特徴とする。したがって、電気および光学特性に広範な影響を与えるためのさらなる手段が提供される。好ましくは、カソードは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの層厚を有するべきである。そのようなカソードは、特に堅牢で信頼性があることが証明されている。
【００９４】
本発明のさらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、光学活性層が、好ましくは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲に発光スペクトルを有するエミッタ層であることを特徴とする。発光層は、好ましくは、電気的に励起されたとき、すなわち電極への電圧の適用時に、好ましくは４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視範囲の光を発生する半導体有機ポリマーまたは分子からなる。好ましくは、エミッタ層は、１５ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する。したがって、その効率および一般的な光学特性に関して発光層の性能の向上が達成される。特に好ましくは、エミッタ層は、４０〜６０ｎｍの厚さを有する。そのようなエミッタ層は、非常に確実にかつメンテナンスフリーで機能する。好ましい変形例では、発光層は、電気刺激により可視スペクトルの光を発生する９５重量％のポリマー、および発光ポリマーよりも高いバンドギャップを有する５重量％のポリマーからなる。この好ましい変形例では、単色光を発生させることができる。さらに好ましい実施形態では、エミッタ層は、完全にポリマーからなり、これは電気刺激により可視スペクトルの光を発生する。そのようなエミッタ層は、特に堅牢である。さらに、エミッタ層は、好ましくは、導電性を高め、それによって効率を向上させるための（例えばアルミニウムキノレート、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、酸化モリブデンナノ粒子、メタロセン）、または発光スペクトルおよび電子光子効率を変えるための（例えばイリジウムキノレート錯体）様々なドーパントを有する。しかしながら、本発明の目的のために、全く異なるエミッタ層を有利に使用することができる。エミッタ層は、大部分が水または酸素との反応に敏感であるので、それらの効率はこれらの分子への曝露に強く依存する。エミッタ層などの光学活性層を水および酸素の透過から効果的に保護する光学部品を提供することによって、それぞれの用途に対して多種多様な層を使用および適合させることが可能である。可視スペクトルで発光する好ましい実施形態は、商業的用途に特に適している。
【００９５】
本発明のさらに好ましい実施形態では、オプトエレクトロニクス部品は、光学活性層が、好ましくは、３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の吸収スペクトルを有する吸収層であることを特徴とする。好ましくは、電気放射線、好ましくは、太陽放射線を吸収し、自由電子−正孔対を発生するポリマー層を吸収層として使用することができる。前記好ましい範囲を通して、太陽電池のための太陽エネルギーの広い利用が達成され得る。有利には、従来技術から知られている多くの材料を吸収層に使用することができる。特に、さらなる電気層のブロッキング特性が光学活性層を効果的に保護するので、水または酸素に対する感受性に関する除外基準は寿命の悪化に関係する。
【００９６】
好ましい実施形態では、本発明はさらに、本発明またはその好ましい実施形態によるオプトエレクトロニクス部品を製造するための方法に関し、方法は、電子注入層、電子輸送層、光学活性層、正孔輸送層および／または正孔注入層が、湿式化学法および／または熱的蒸発法で適用されることを特徴とする。そのような方法は、従来技術と比較して改善を表し、特に信頼性がある。層は、スクリーン印刷、スピンコーティング、オフセット印刷、および／またはグラビア印刷によって適用することが特に好ましい。これらの方法は、時間、材料、作業段階およびコストの節約をもたらす。層は、インクジェット印刷法によって適用することが特に好ましい。この方法は、特に堅牢かつ効率的であり、従来の方法と比較して品質が向上する。カソードおよびアノードは、特に好ましくは、スプレー法で適用することができる。この方法は、信頼性を高め、製造をより安価にする。
【００９７】
したがって、輸送層および注入層または抽出層を空気中で安定して処理することができることが特に好ましい。層を適用するための本明細書に記載の上述の材料および方法は、この目的に特に適している。「空気中で安定して処理される」とは、特に、部品の製造、特に層の適用に必要とされるすべてのステップが、周囲の室内空気中で制限なく特別な注意なしに行うことができることを意味する。したがって、製造時のコストおよび時間を節約することができ、効率が向上する。
【００９８】
好ましくは、湿式化学プロセスは、個々の層の材料、例えばポリマーは溶液中に存在し、コーティングはこれらの溶液を使用して行われる製造プロセスを意味すると理解される。当業者は、それぞれの部品のためのキャリアとして適切な溶媒を知っている。熱蒸着は、層のための材料が沸点まで加熱され、したがってそれぞれの基板上に蒸着される好ましい真空ベースのコーティングプロセスを意味すると理解される。
【００９９】
上記の方法により、明確な膨張を有する特に均質で純粋な層を適用することが可能である。電気層ならびに光学活性層のためのインクジェット印刷法および電極のためのスプレー法はまた、特により低い製造コストおよび様々な基板への広い適用性によって特徴付けられる。とりわけ、空気中での電気活性層の加工性により、プロセスは、特別な努力なしに、特に特別な真空またはガス充填室を使用することなく実現することができる。
【０１００】
以下では、実施例を使用して本発明をさらに詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】障壁フィルムによってカプセル化される従来のオプトエレクトロニクス部品の層構造の概略図である。
【図２】従来の光学部品の障壁フィルムの層構造を拡大して示す概略図である。
【図３】本発明によるオプトエレクトロニクス部品の好ましい実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０２】
図１および図２は、障壁フィルム１７によってカプセル化される従来のオプトエレクトロニクス部品１の概略構造を示す。示されている部品１の層構造は、発光ダイオードの層構造であり、以下のように構成される。電圧がこれらの電極に適用されるとすぐに、カソード３は電子を提供するように働き、アノード５は正孔を提供する。＋および−の記号は各々、好ましくは、電圧の方向を示す。電子注入層７および正孔注入層９の特性は、好ましくは、電荷キャリアの輸送層への効率的な量子力学的トンネリングを可能にする。電子輸送層１１および正孔輸送層１３は、電荷キャリアに対する高い移動度を特徴とし、エミッタ層１５への目標とする輸送を確実にする。エミッタ層１５では、電荷キャリアが再結合して励起子と可視光２の放出を生じる。エミッタ層への水または酸素の浸透は、効率係数、ひいては寿命を著しく減少させる。このため、従来技術では、オプトエレクトロニクス部品１は、水および酸素の浸透を防止することを目的とした障壁フィルム１７によってカプセル化される。この目的のために、従来技術では、拡散制限層１９が拡散障壁またはブロック層２１と交互になっている交互の層構造を選択することが通例である。拡散障壁またはブロック層２１は、分子の拡散を防止するべきである。しかしながら、分子が小さな欠陥を通して拡散する可能性もある。拡散制限層１９のために、分子の経路長は延長され、その結果それらは好ましくは、拡散障壁またはブロック層２１の欠陥を通して再び現れる。さらに、従来では、障壁フィルムは、キャリア基板２３を備える。
【０１０３】
図３は、本発明によるオプトエレクトロニクス部品の好ましい実施形態の概略図を示す。示されているオプトエレクトロニクス部品１の層構造は、発光ダイオードの層構造である。層構造における層の基本的な機能は、図１または図２による従来のオプトエレクトロニクス部品の機能と同じである。電圧がこれらの電極に適用されるとすぐに、カソード２５は電子を提供するように働き、アノード２７は正孔を提供する。＋および−の記号は各々、好ましくは、電圧の方向を示す。しかしながら、また、カソード２５およびアノード２７は、水および酸素分子に対するブロッキング特性を有し、したがって透過物に対する拡散障壁を提供する。
【０１０４】
電子注入層２９および正孔注入層３１の電気特性は、好ましくは、電荷キャリアの輸送層への効率的な量子力学的トンネリングを可能にする。同時に、電子注入層２９および正孔注入層３１の材料は、それらが水および酸素分子に対して拡散制限効果を有するように選択され、その結果、それぞれの層の分子の拡散長が延長される。
【０１０５】
電子輸送層３３および正孔輸送層３５は、電荷キャリアに対する高い移動度を特徴とし、エミッタ層１５への目標とする輸送を確実にする。エミッタ層１５では、電荷キャリアが再結合して励起子と可視光２の放出を生じる。
【０１０６】
しかしながら、従来技術とは対照的に、電子輸送層３３および正孔輸送層３５は、水および酸素に対する拡散障壁を提供する。したがって、本発明による層構造は、従来技術による障壁フィルムと同様に、拡散制限層および拡散障壁の交互の層構造を容易にする。しかしながら、本発明によれば、電気活性層（電子注入層２９、正孔注入層３１、電子輸送層３３および正孔輸送層３５）および電極（カソード２５およびアノード２７）自体を、拡散制限層および拡散障壁として使用することができることが見出された。したがって、電子輸送層３３、正孔輸送層３５、カソード２５およびアノード２７は、水または酸素分子の拡散を減少させるべき拡散障壁として機能する。電子注入層２９および正孔注入層３１は、分子の経路長を延長させる拡散制限層として機能し、したがって拡散障壁の欠陥を補償することができる。好ましい実施形態では、カソード２５と、拡散制限電子注入層２９と、電子輸送層３３との拡散障壁としての層の組合せは、０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満、好ましくは、０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＯＴＲおよび０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満、好ましくは、０．０１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲを有する。同様に、アノード２７と、拡散制限正孔注入層３１と、正孔輸送層３５との拡散障壁としての層の組合せは、０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満、好ましくは、０．０１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満のＯＴＲおよび０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満、好ましくは、０．０１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満のＷＶＴＲを有する。
【０１０７】
これらのパラメータは、エミッタ層１５への水および酸素分子の浸透を防止し、寿命を大幅に延ばすことができる。有利には、これはオプトエレクトロニクス部品１の全体の厚さを増加させる複雑で高価な障壁フィルムを必要としない。
【０１０８】
本発明を実施し、本発明による解決策を得るために、本発明の記載された実施形態に対する様々な代替物が使用され得ることに留意されたい。記載された方法における本発明によるオプトエレクトロニクス部品およびその製造は、それらの実施形態において上述の好ましい実施形態に限定されない。むしろ、例示された解決策とは異なり得る様々な設計変形例が考えられる。特許請求の範囲の目的は、本発明の保護範囲を定義することである。特許請求の範囲の保護範囲は、本発明によるオプトエレクトロニクス部品およびその製造方法、ならびにそれらの等価な実施形態を網羅することを目的としている。
【符号の説明】
【０１０９】
１  オプトエレクトロニクス部品
２  光
３  カソード
５  アノード
７  電子注入層
９  正孔注入層
１１  電子輸送層
１３  正孔輸送層
１５  エミッタ層
１７  障壁フィルム
１９  拡散制限層
２１  拡散障壁
２３  キャリア基板
２５  拡散障壁としてのカソード
２７  拡散障壁としてのアノード
２９  拡散制限電子注入層
３１  拡散制限正孔注入層
３３  拡散障壁としての電子輸送層
３５  拡散障壁としての正孔輸送層
【図１】
2019530254.tif 000003
【図２】
2019530254.tif 000004
【図３】
2019530254.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月19日(2018.1.19)
【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】
カソード（２５）およびアノード（２７）と、前記カソード（２５）と前記アノード（２７）との間の層系とを有するオプトエレクトロニクス部品（１）であって、前記層系は、
前記カソードに隣接する少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層と、
少なくとも１つの電子輸送層（３３）と、
少なくとも１つの光学活性層と、
少なくとも１つの正孔輸送層（３５）と、
前記アノードに隣接する少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層とを備え、
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層および前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層は、水および／または酸素に対する拡散制限であり、かつ１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有し、
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）および前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）は、水および／または酸素に対する拡散障壁を表し、かつ０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有する
ことを特徴とする、オプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項２】
カソード（２５）と、前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層と、前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）との層の組合せが、０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有し、および／または
アノード（２７）と、前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層と、前記少なくとも１つの電子輸送層（３５）との層の組合せが、０．１ｇ／（２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）および０．１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）および前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）および０．１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電極輸送層（３３）が、１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の電子移動度、好ましくは、３〜４ｅＶのＬＵＭＯを有し、
前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、１０−６ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）〜１００ｃｍ２／（Ｖ＊ｓ）の正孔移動度、好ましくは、５〜７ｅＶのＨＯＭＯを有する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）が、ドープ金属酸化物、好ましくはドット付き酸化亜鉛を有し、前記ドーピングが、好ましくは、アルミニウム、アルカリ、アルカリ土類、メタロセンで行われ、および／または有機ｎドーパントおよび前記電子輸送層（３３）が、特に好ましくは、酸化アルミニウム亜鉛を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、ドープ金属チオシアネート、好ましくは、ドープチオシアン酸銅および／またはドープ金属酸化物、好ましくは、ドープ酸化亜鉛を有し、
好ましくは、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸銀、チオシアン酸タングステン、チオシアン酸バナジウム、チオシアン酸モリブデン、チオシアン酸銅および／または他の遷移金属チオシアネートからなる群から選択される金属チオシアネートで好ましくはドープされ、
好ましくは、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化モリブデンおよび／または他の遷移金属酸化物からなる群から選択される金属酸化物で好ましくはドープされ、かつ／またはハロゲン、特に好ましくは、フッ素で好ましくはドープされる
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電子輸送層（３３）が、１０〜５０ｎｍ、好ましくは、２５〜３０ｎｍの全層厚を有し、前記少なくとも１つの正孔輸送層（３５）が、１０〜４０ｎｍ、好ましくは、１０ｎｍ〜３０ｎｍ、特に好ましくは、１５〜２５ｎｍの全層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層および前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層が、１ｃｍ３／（ｍ２＊ｄ）未満の酸素透過率（ＯＴＲ）および１ｇ／（ｍ２＊ｄ）未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層が、誘電性ポリマー、好ましくは、親水性ポリマーおよび／または高分子電解質、特に好ましくは、ポリオキサゾリン、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリビニルピロリドンおよびそれらのコポリマーからなる群から選択されるポリマー、最も特に好ましくは、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミンまたはエトキシル化ポリエチレンイミンを含む
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層が、誘電性ポリマー、好ましくは、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｉおよび／または−Ｂｒからなる群から選択される官能基を有するポリマー、特に好ましくは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）またはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）およびそれらのコポリマーを含む
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電子注入層（２９）または電子抽出層が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは、５ｎｍ〜７ｎｍの全層厚を有し、
前記少なくとも１つの正孔注入層または正孔抽出層が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは、５ｎｍ〜７ｎｍの全層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１２】
前記部品（１）が、少なくとも２つの電子注入層（２９）または電子抽出層と、少なくとも２つの電子輸送層（３３）と、少なくとも２つの正孔輸送層（３５）と、少なくとも２つの正孔注入層（３１）または正孔抽出層とを有し、
前記電子注入層（２９）または電子抽出層および前記電子輸送層（３３）、ならびに前記正孔注入層（３１）または正孔抽出層および前記正孔輸送層（３５）が、交互の配置である
ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１３】
前記アノード（２７）が、金属、金属酸化物、金属チオシアネート、金属ナノワイヤ、ハロゲンおよび／またはこれらの金属の混合物を含み、好ましくは、前記金属ナノワイヤが、銀ナノワイヤおよび／または金属酸化物ナノワイヤであり、前記金属酸化物が、好ましくは、遷移金属酸化物であり、金属ドープ金属酸化物、特に好ましくはインジウムスズ酸化物を有し、またはハロゲンドープ金属酸化物を有し、好ましくは、フッ素化酸化亜鉛および前記金属チオシアネートが、好ましくは、遷移金属チオシアネート、特に好ましくは、チオシアン酸タングステンおよび／またはチオシアン酸銅である
ことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１４】
前記アノード（２７）が、５０〜５００ｎｍの層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１５】
前記カソード（２５）が、金属、金属酸化物、金属チオシアネート、金属ナノワイヤおよび／またはこれらの材料の混合物を含み、前記金属が、好ましくは、アルミニウム、銅、ガリウム、インジウム、スズ、コバルト、ニッケルからなる群から選択され、前記金属ナノワイヤが、好ましくは、銀ナノワイヤおよび／または金属酸化物ナノワイヤであり、前記カソードが、特に好ましくは、金属でドープされた金属酸化物、特に好ましくは、アルミニウムでドープされた酸化亜鉛を含む
ことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１６】
前記カソード（２５）が、５０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの層厚を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１７】
前記光学活性層が、好ましくは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲に発光スペクトルを有するエミッタ層（１５）である
ことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１８】
前記光学活性層が、好ましくは、３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の吸収スペクトルを有する吸収層である
ことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）。
【請求項１９】
前記電子注入層（２９）、前記電子輸送層（３３）、前記光学活性層、前記正孔輸送層（３５）および／または前記正孔注入層（３１）が、湿式化学法および／または熱的蒸発法で適用され、前記層が、スクリーン印刷、スピンコーティング、オフセット印刷、および／またはグラビア印刷によって、特に好ましくは、インクジェット印刷法によって適用されることが特に好ましく、前記カソードおよびアノードが、特に好ましくは、スプレー法で適用される
ことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１）を製造するための方法。
【国際調査報告】
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