(57)【要約】  カバー（１０）と、障壁構造（２０）と、光電気構造（３０）と、複数の横断導電体（４０）とを備えた光電気デバイスが提供される。この光電気デバイスにおいて、カバー（１０）は、金属箔（１２）と、この金属箔によって担持され、かつこの金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層（１４）を備え、−光電気構造（３０）は、カバー（１０）と障壁構造（２０）との間に挟まれ、光電気構造（３０）は、少なくとも１つの光電気層（３２）と透明導電層（３４）とを備え、光電気構造は、カバー（１０）側に第１主面（３１）を有し、−複数の横断導電体（４０）は、カバー（１０）の金属箔（１２）またはパターン化された導電層（１４）から、少なくとも１つの光電気層（３２）を貫通し、前記透明導電層（３４）まで延在し、−カバー（１０）は、光電気構造（３０）の前記第１主面（３１）を越えて延在する。【選択図】図１
2013527965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー（１０）と、障壁構造（２０）と、光電気構造（３０）と、複数の横断導電体（４０）とを備えた光電気デバイスであって、
−前記カバー（１０）は、金属箔（１２）と、前記金属箔によって担持され、かつ前記金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層（１４）とを備え、
−前記光電気構造（３０）は、前記カバー（１０）と前記障壁構造（２０）との間に挟まれ、前記光電気構造（３０）は、少なくとも１つの光電気層（３２）と透明導電層（３４）とを備え、前記光電気構造は、前記カバー（１０）側に第１主面（３１）を有し、
−前記複数の横断導電体（４０）は、前記カバー（１０）の前記金属箔（１２）または前記パターン化された導電層（１４）から、前記少なくとも１つの光電気層（３２）を貫通して、前記透明導電層（３４）まで延在し、
−前記カバー（１０）は、前記光電気構造（３０）の前記第１主面（３１）を越えて延在し、前記デバイスの少なくとも１つの側面（３３）に前記障壁構造（２０）にわたって巻き付けられる、
光電気デバイス。
【請求項２】
前記カバー（１０）は、接着帯において、前記障壁構造（２０）の前記光電気構造（３０）とは反対の側の表面（２９）に接着され、前記カバーは、前記接着帯（５４）を越えて延在し、前記障壁構造（２０）から離れる方向に曲げられた自由縁端部（１０２）を有する、請求項１に記載の光電気デバイス。
【請求項３】
前記カバー（１０）は、接着帯（５４）において、前記障壁構造（２０）の前記光電気構造（３０）とは反対の側の表面（２９）に接着され、前記カバーは縁端部（１０２）を有し、前記パターン化された導電層（１４）は、前記縁端部（１０２）において、前記障壁構造（２０）に固定された電気接点（１４４）に接触する、請求項１に記載の光電気デバイス。
【請求項４】
前記パターン化された導電層（１４）は前記カバー（１０）の前記光電気構造（３０）側の面（１６）において前記金属箔（１２）へのアクセスを可能にする前記パターン化された導電層によって覆われていない複数の領域に開口部（１５）を画成するパターンとして設けられた電気絶縁層（１３）によって前記金属箔（１２）から電気的に絶縁される格子である、請求項１に記載の光電気デバイス。
【請求項５】
前記パターン化された導電層（１４）は電気絶縁層（１３）の表面に設けられ、前記カバーは、前記金属箔（１２）に電気的に結合されると共に、前記電気絶縁層（１３）を貫通し、さらに電気的に絶縁された方法で前記パターン化された導電層（１４）を貫通して延在する複数の電気フィードスルー要素（１７）をさらに備える、請求項１に記載の光電気デバイス。
【請求項６】
光電気デバイスの製造方法であって、
−金属箔と、前記金属箔によって担持され、かつ前記金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層とを備えたカバーを設けるステップと、
−少なくとも１つの光電気層と透明導電層とを備えた光電気構造を設けるステップと、
−前記カバーの前記金属箔または前記パターン化された導電層から、前記少なくとも１つの光電気層を貫通して、前記透明導電層まで延在する複数の横断導電体を設けるステップと、
−障壁構造を設けるステップであって、前記光電気構造は前記カバーと前記障壁構造との間に挟まれる、ステップと、
を含み、
前記カバーは、前記光電気構造の前記第１主面を越えて延在し、
前記光電気構造の前記第１主面を越えて延在する前記カバーの部分は、前記光電気構造の周囲に前記障壁構造の開放面にわたって巻き付けられる、
方法。
【請求項７】
前記障壁構造が設けられた前記光電気構造と前記カバーとは別々に製造され、前記光電気構造と前記カバーとは、前記光電気構造を前記カバーに積層することによって、互いに前記デバイスに組み込まれ、これにより前記カバーは前記光電気構造（３０）の前記第１主面を越えて延在する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
積層の前に、前記光電気構造に前記複数の横断導電体が設けられる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記光電気構造の前記第１主面と前記カバーとは、電気絶縁性の接着剤層によって一緒に積層され、前記横断導電体は前記接着剤層を貫通して設けられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光電気構造と前記障壁構造とは、
−前記カバーを設けるステップの後に、前記金属箔（１２）へのアクセスを可能にする複数の開口部を前記金属層（１４）と前記電気絶縁層（１３）とに設けるステップと、
−前記電気絶縁層（１３）および前記金属層（１４）の前記開口部に導電性材料を設けることによって、前記複数の横断導電体（４０）を形成するステップと、
−前記導電性材料を前記開口部内に堆積させることによって形成された前記複数の導体（４０）の各々の周囲の前記金属層（１４）から輪状部分（４４）を除去し、これにより、前記導体（４０）を前記パターン化された導電層（１４）から電気的に絶縁するステップと、
によって設けられ、
−前記光電気層または少なくとも１つの電気光学層を含むスタックの堆積後に、前記光電気層（３２）または少なくとも１つの電気光学層を含むスタックを局所的に融除することによって前記複数の導体（４０）の前記端部を露出させ、これにより前記導体（４０）の前記自由端の前に開口部（３７）を設け、
−透明導電層（３６）を堆積させることによって、この層（３６）のための前記材料は前記開口部（３７）を充填して導電性部分（３８）を形成し、これにより、前記横断導電体（４０）と前記導電性部分（３８）とによって形成された前記横断導電体を介して、前記透明導電層（３６）を前記金属箔（１２）に電気的に接続する、
請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記障壁構造の前記開放面の一部分にシーラントが設けられ、前記カバーの前記巻き付けられる部分は、前記開放面の前記部分に少なくとも部分的にわたって延在する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記開放面の前記部分に少なくとも部分的にわたって延在する前記カバーの前記巻き付けられる部分は、前記障壁構造から離れる方向に曲げられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記開放面の前記部分に少なくとも部分的にわたって延在する前記カバーの前記巻き付けられる部分は、前記障壁構造の前記開放面において電気接点に接触し、前記デバイスの少なくとも１つの側面（３３）に前記障壁構造（２０）を覆って巻き付けられる、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電気デバイスに関する。
【０００２】
本発明は、光電気デバイスの製造方法にさらに関する。
【背景技術】
【０００３】
光電気デバイスは、本願明細書においては、電力を光子放射に変換する、または光子放射を電力に変換する、または電気信号の制御下で光子放射の特性を変化させる、デバイスであると理解される。光電気デバイスは、第１および第２電極の間に配置された光電気層を備える。これらの電極の少なくとも一方は透明であるべきである。すなわち、そこに衝突した光子放射のかなりの量、すなわち少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、を透過させるべきである。これは、デバイスの外部に透過させるための光電気層によってもたらされる光子放射、またはデバイスの外側から光電気層まで透過される光子放射でありうる。ただし、同時に、この電極は、低オーミック接点を外部導電線に提供する必要がある。低オーミック接点は、大面積光電気デバイスにとって特に重要な点である。これに関して、大面積とは、１０ｃｍ２より大きい面積であると理解される。
【０００４】
欧州特許出願公開第２１４４２９０号は、機能スタックと、電気絶縁性の接着剤層によって機能スタックに結合されたカバーとを備えた電子デバイスを開示している。機能スタックは、透明な第１導電層と、第２導電層と、機能構造とを備え、この機能構造は、前記第１および第２導電層の間に挟まれた少なくとも１つの層を含む。カバーは、基板と、接着剤層と基板との間の第１平面に配置された少なくとも第１導電構造とを含む。第１および第２導電層と第１平面の第１および第２導電構造とは、第１平面に交差する第１および第２横断導電体によって電気的に相互接続される。カバーは、機能構造の材料と相互作用しうる大気中の湿気などの物質に対する障壁として機能する障壁層を含む。第１および第２導電層は、横断方向にカバーを貫通して延在する主導体に接続される。これにより、デバイスの各側面が障壁材料によって密閉されている場合であっても、電力をデバイスに印加できる。
【０００５】
国際公開第２００７／０１３００１号は、可撓性箔を上部シーリングおよび配線として有する有機エレクトロルミネセンスデバイスを開示している。この可撓性箔は、内側のＯ−ＬＥＤと外側の伝導路との間の相互接続を実現するために、銅層が両面に設けられたポリイミドコアを有する層である。複数のＯ−ＬＥＤセルが可撓性箔と透明基板との間に配置されている。これらのＯ−ＬＥＤセル自体は、一方の面の伝導層と、透明基板に面したもう一方の面の透明伝導層とで構成されている。Ｏ−ＬＥＤの伝導層には、Ｏ−ＬＥＤのこれらの伝導性裏面と可撓性箔の銅層とを相互接続する伝導ポストが接合されている。
【０００６】
本発明の目的は、改良された光電子デバイスを提供することである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様によると、カバーと、障壁構造と、光電気構造と、複数の横断導電体とを備えた光電気デバイスが提供される。この光電気デバイスにおいて、
−カバーは、金属箔と、この金属箔によって担持され、かつこの金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層とを備え、
−光電気構造は、カバーと障壁構造との間に挟まれ、光電気構造は、少なくとも１つの光電気層と透明導電層とを備え、光電気構造は、カバー側に第１主面を有し、
−複数の横断導電体は、カバーの金属箔から、またはパターン化された導電層から、少なくとも１つの光電気層を貫通し、透明導電層まで延在し、
−カバーは、光電気構造の前記第１主面を越えて延在し、デバイスの少なくとも１つの側面に障壁構造にわたって巻き付けられる。
【０００８】
本発明の第１態様による光電気デバイスにおいては、金属箔と、この金属箔によって担持され、かつこの金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層とで形成されたカバーは、障壁として機能するほか、光電気構造を備えた平面全体にわたって均衡のとれた電気的アクセスを可能にする給電プレーンまたは集電プレーンを形成し、金属箔とパターン化された電気層とはどちらも前記カバーの延長部分においてそれぞれ外部電源線に容易に接続可能である。
【０００９】
巻き付けられたカバーは、光電気構造のための電気的接続をもたらすと共に、前記側面におけるシーリングを少なくとも不要にする。なお、米国特許出願公開第２００５／２２４９３５号には、有機電子デバイスを完全に取り囲むエッジラップによって形成された密閉縁端部を有する有機電子パッケージが記載されている。米国特許出願公開第２００５／２２４９３５号には、スーパーストレートを絶縁性または伝導性にしてもよく、かつスーパーストレートが伝導性の場合は、スーパーストレートが有機電子デバイス１６へのバスバー接点をもたらすように有機パッケージを構成しうると注記されている。この米国特許出願に提案されているスーパーストレートは絶縁性または伝導性のどちらかにすべきであるので、本発明の第１態様によるデバイスのカバーのように、スーパーストレートが金属箔と、この金属箔によって担持され、かつこの金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層とを備えることは排除される。後者は、両方の絶縁性部分を備える。
【００１０】
本発明の第１態様による光電気デバイスの一実施形態において、パターン化された導電層は格子である。この格子は、電気絶縁層によって金属箔から電気的に絶縁される。この電気絶縁層は、金属箔へのアクセスを可能にするパターン化された導電層によって覆われていない複数の領域に開口部を画成するパターンとしてカバーの光電気構造側に設けられる。
【００１１】
この実施形態は、パターン化された電気絶縁層とパターン化された導電層とを印刷によって金属箔に設けることによって、カバーを容易に製造できるという点で有利である。
【００１２】
本発明の第１態様による光電気デバイスの別の実施形態においては、パターン化された導電層は電気絶縁層の表面に設けられ、カバーは複数の電気フィードスルー要素をさらに備え、これらの電気フィードスルー要素は、金属箔に電気的に結合されると共に、電気絶縁層を貫通し、さらに電気的に絶縁された方法でパターン化された導電層を貫通して延在する。
【００１３】
この実施形態において、カバーは、電気絶縁層と導電層とを金属箔にブランケット堆積することと、次に、堆積された層を、例えばレーザー孔あけによって、パターニングするステップとによって作製されうる。
【００１４】
本発明の第２態様によると、光電気デバイスの製造方法が提供される。本方法は、
−金属箔と、この金属箔によって担持され、かつこの金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層とを備えたカバーを設けるステップと、
−少なくとも１つの光電気層と透明導電層とを備える光電気構造を設けるステップと、
−カバーの金属箔から、またはパターン化された導電層から、少なくとも１つの光電気層を貫通し、前記透明導電層まで延在する複数の横断導電体を設けるステップと、
−障壁構造を設けるステップであって、光電気構造はカバーと障壁構造との間に挟まれる、ステップと、を含み、
カバーは、光電気構造の第１主面を越えて延在する。
【００１５】
本発明の第２態様による方法は、本発明の第１態様によるデバイスを製造するための実用的な方法を提供する。
【００１６】
図面を参照して本発明の上記および他の態様をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１態様による光電気デバイスの第１実施形態を示す。
【図２】本発明の第１態様による光電気デバイスの第２実施形態を示す。
【図３】本発明の第１態様による光電気デバイスの第１実施形態を示す。
【図４Ａ】本発明に使用される半完成品の第１実施形態を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの線ＩＶＢ−ＩＶＢに沿った断面を示す。
【図５Ａ】本発明に使用される半完成品の第２実施形態を示す。
【図５Ｂ】図５Ａの線ＶＢ−ＶＢに沿った断面を示す。
【図６Ａ】本発明の第２態様による方法の第１実施形態を示す。
【図６Ｂ】本発明の第２態様による方法の第１実施形態を示す。
【図６Ｃ】本発明の第２態様による方法の第１実施形態を示す。
【図６Ｄ】本発明の第２態様による方法の第１実施形態を示す。
【図６Ｅ】本発明の第２態様による方法の第１実施形態を示す。
【図７Ａ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【図７Ｂ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【図７Ｃ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【図７Ｄ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【図７Ｅ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【図７Ｆ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【図７Ｇ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【図７Ｈ】本発明の第２態様による方法の第２実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明には、本発明の完全な理解をもたらすために、特定の詳細が多数述べられている。ただし、本発明はこれらの特定の詳細なしに実施されうることを当業者は理解されるであろう。他の場合は、本発明の態様を曖昧にしないように、周知の方法、手順、および構成要素は詳細に説明されていない。
【００１９】
次に、本発明の複数の実施形態が示されている添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態で具体化可能であり、本願明細書に記載されている実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が周到かつ完全であり、本発明の範囲が当業者に十分に伝わるように提供されている。各図面においては、明確にするために、層および領域のサイズおよび相対サイズが誇張されていることもある。本願明細書においては、本発明の複数の実施形態が本発明の理想化された実施形態（および中間構造）の概略図である断面図を参照して説明されている。したがって、例えば製造手法および／または公差の結果として、図示の形状からの逸脱が予想されるものとする。したがって、本発明の実施形態は、本願明細書に例示されている特定の領域形状に限定されるものと解釈されるべきではなく、例えば製造に起因する、形状のずれを含むものとする。したがって、各図に示されている領域は本質的に模式的であり、それぞれの形状はデバイスの領域の実際の形状を示そうとするものではなく、本発明の範囲を制限しようとするものでもない。
【００２０】
本願明細書で使用される場合、所与の材料の「層」は、その厚さがその長さおよび幅の両方に比べて小さい当該材料の領域を含む。層の例として、シート、箔、薄膜、ラミネーション、被膜などが挙げられる。本願明細書で使用される場合、層は平面である必要はなく、例えば別の構成要素を少なくとも部分的に包むために、曲げることも、折り畳むことも、または別様に起伏をつけることもできる。本願明細書で使用される場合、層は複数の副層を含むこともできる。層は、離散部分の集合、例えば、個々の画素をそれぞれ備えた離散した複数の活性領域から成る層、で構成することもできる。
【００２１】
ある要素または層が別の要素または層「の上に載っている（ｏｎ）」、「に接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、または「に結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」というときは、その要素または層はその別の要素または層の上に直接載っている、直接接続される、または直接結合されてもよく、あるいは介在する要素または層が存在してもよい。これに対し、ある要素が別の要素または層「の上に直接載っている（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」、「に直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、または「に直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」というときは、介在する要素または層は存在しない。全体にわたって同様の参照符号は同様の要素を指す。本願明細書で使用される場合、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、列記されている項目のうちの１つ以上の項目のあらゆる組み合わせを含む。
【００２２】
第１、第２、第３などの用語は、本願明細書ではさまざまな要素、部品、領域、層、および／または区域を説明するために使用されうるが、これらの要素、部品、領域、層、および／または区域はこれらの用語によって限定されるべきではないことを理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素、部品、領域、層、または区域を別の領域、層、または区域から区別するためにのみ使用される。したがって、以下に記載されている第１の要素、部品、領域、層、または区域は、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、部品、領域、層、または区域と呼ぶことも可能である。
【００２３】
「の真下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「の下方に（ｂｅｌｏｗ）」、「より下の（ｌｏｗｅｒ）」、「の上方に（ａｂｏｖｅ）」、「より上の（ｕｐｐｅｒ）」などの空間的に相対的な用語は、本願明細書においては、各図に示されているような１つの要素または特徴と別の要素（単数または複数）または特徴（単数または複数）との関係を記述する説明を簡単にするために使用されうる。これらの空間的に相対的な用語は、各図に示されている向きに加え、使用中または動作中のデバイスのさまざまな向きをも包含することを意図していることを理解されるであろう。例えば、図中のデバイスが裏返された場合、他の要素または特徴「の下方に（ｂｅｌｏｗ）」または「の真下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」にあると記述されていた要素は、その他の要素または特徴「の上方に（ａｂｏｖｅ）」置かれることになるであろう。したがって、例えば「の下方に（ｂｅｌｏｗ）」という用語は、上方および下方の両方の向きを包含可能である。デバイスは上記以外の向き（９０度回転、または他の向き）にも向けられうるので、本願明細書に使用されている空間的に相対的な記述はそれに応じて解釈されうる。
【００２４】
特に定義されていない限り、本願明細書に使用されている（技術的および科学的用語を含む）あらゆる用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を持つ。一般に使用される辞書に定義されているような用語は、本願明細書に明示的に定義されていない限り、関連技術の文脈におけるそれぞれの意味と一致した意味を有すると解釈されるべきであり、理想化された、または過度に形式的な、意味では解釈されないことをさらに理解されるであろう。矛盾が生じた場合は、定義を含め、本願明細書が優先される。また、各材料、各方法、および各例は単に例示のためであり、限定を意図するものではない。
【００２５】
全ての図面を通して、同様の部分は同様の参照符号を有する。
【００２６】
図１は、カバー１０と、障壁構造２０と、光電気構造３０と、複数の横断導電体４０とを備えた光電気デバイスの第１実施形態を示す。特に、この光電気デバイスは、有機材料層を１つ以上備えるので、有機光電気デバイスである。
【００２７】
本デバイスにおいて、カバー１０は、金属箔１２と、この金属箔によって担持され、かつこの金属箔から電気的に絶縁された、パターン化された導電層１４とを備える。
【００２８】
光電気構造３０は、カバー１０と障壁構造２０との間に挟まれ、少なくとも１つの光電気層３２と透明導電層３４とを備える。本デバイスは、透明である必要はない別の導電層３６を備える。この光電気構造は、カバー１０側に第１主面３１を有する。
【００２９】
この実施形態においては、パターン化された導電層１４に透明導電層３４が電気的に結合されるように、複数の横断導電体４０は、カバー１０のパターン化された導電層１４から、少なくとも１つの光電気層３２を貫通し、透明導電層３４まで延在する。一代替実施形態においては、透明導電層３４が金属箔１２に電気的に結合されるように、複数の横断導電体４０はカバー１０の金属箔１２から、少なくとも１つの光電気層３２を貫通し、透明導電層３４まで延在する。
【００３０】
この実施形態において、光電気デバイスは、ＯＬＥＤ、光電池、またはエレクトロクロミック素子（この場合は、電気的に制御可能な光学特性を有するミラー）でもよい。
【００３１】
本デバイスに用いられる金属箔１２は、本デバイスに所望される強度および可撓性に応じた厚さを有しうる。図示の実施形態において、金属箔は、例えば、０．００５乃至０．５ｍｍ、例えば０．１２５ｍｍ、の厚さを有するアルミニウム、銅、銀、またはステンレス鋼の箔である。この実施形態において、電気絶縁層１３はポリマー箔によって形成される。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）箔、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）箔、またはポリカーボネート（ＰＣ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）箔を使用しうる。ポリマー箔は、５乃至５００μｍの範囲内の厚さ、例えば１２５μｍまたは５０μｍの厚さ、を有しうる。パターン化された導電層１４は、例えば１μｍ乃至１ｍｍの範囲内の厚さを有する、例えば約０．１ｍｍの厚さを有する、別の金属層であり、高反射性の伝導層で被覆されうる。
【００３２】
この光電気構造は、単一の光電気層、または複数の光電気層の組み合わせ、を備えうる。この光電気構造は、複数の追加層、例えば、正孔注入層と、正孔輸送層と、電子注入層と、電子輸送層と、を備えうる。本デバイスの陽極には、さまざまな材料が適している。透明導電層３４が陽極を形成する場合、陽極に使用される伝導材料は、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、またはドープトポリマーのようなポリマーである。有機材料のほか、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ：Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、または酸化スズ（Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような、さまざまな無機透明導電物質を利用可能である。酸化タングステンニッケル、インジウムドープ酸化亜鉛、酸化マグネシウムインジウムなど、他の金属酸化物も使用可能であるが、これだけに限定されるものではない。一般的な一実施形態において、透明陽極は、１００乃至約６００ｎｍの範囲内の厚さを有するＩＴＯ層によって形成される。
【００３３】
本デバイスの陰極に適した材料は、第１電気接点層（この場合は陽極層）より低い仕事関数を有する金属または非金属である。本願明細書で使用される場合、用語「より低い仕事関数」は、約４．４ｅＶ以下の仕事関数を有する材料を意味するものとする。本願明細書で使用される場合、「より高い仕事関数」は、少なくとも約４．４ｅＶの仕事関数を有する材料を意味するものとする。
【００３４】
陰極層のための材料は、第１属のアルカリ金属類（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなど）、第２族の金属類（例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａなど）、第１２族の金属類、ランタニド類（例えば、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕなど）、およびアクチニド類（例えば、Ｔｈ、Ｕなど）から選択可能である。アルミニウム、インジウム、イットリウム、およびこれらの組み合わせなどの材料も使用されうる。陰極層のための材料の具体的な非限定例として、バリウム、リチウム、セリウム、セシウム、ユウロピウム、ルビジウム、イットリウム、マグネシウム、サマリウム、これらの合金類および組み合わせが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。
【００３５】
一実施例において、陰極は、１００〜４００ｎｍの範囲内の厚さを有するアルミニウム層と組み合わされた、厚さ約５ｎｍのＢａ層である。ただし、陰極は、透明導電層３４として選択され、横断導電体４０によって金属箔１２またはパターン化された導電層１４に結合される単一のＢａ層のみが使用されうる。
【００３６】
本願明細書で使用される場合、「透明」とは、可視光（すなわち、約４００ｎｍ乃至約７００ｎｍの範囲内の波長を有する光）の少なくとも約５０％、好ましくは少なくとも約８０％、の全透過率を可能にする材料を指す。
【００３７】
障壁構造２０は、通常、複数の異なる材料の層が交互に積み重ねられたスタックを備える。このスタックは、交互に積み重ねられた無機および有機層、または交互に積み重ねられた複数の無機層を備えうる。
【００３８】
これらの有機層は、光透過率を保証するために十分に小さなサイズの無機粒子が随意充填された、架橋（熱硬化性）材料、エラストマー、線状ポリマー、あるいは分岐または超分岐ポリマー系、あるいは上記材料の何れかの組み合わせから設けられうる。材料は、溶液から、または１００％固体材料として、加工される。硬化または乾燥は、例えば、純粋な、または感光性または熱感応性ラジカルまたは超強酸開始剤が適切に配合された、湿潤材料をＵＶ光、可視光、赤外光または熱、Ｅビーム、ガンマ線、またはこれらの何れかの組み合わせによって照射することによって行われうる。有機層の材料は、低い比透湿度と高い疎水性とを有することが好ましい。適した架橋（熱硬化性）系の例は、脂肪族または芳香族エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルウレタンアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエーテルアクリレート類、飽和ハイドロカーボンアクリレート類、エポキシド類、エポキシド−アミン系、エポキシド−カルボン酸の組み合わせ、オキセタン誘導体、ビニルエーテル、ビニル誘導体、およびチオレン系の何れか１つまたはこれらの何れかの組み合わせである。エラストマー材料の好適な例は、ポリシロキサンである。適した分岐または線状ポリマー系の例は、ポリアクリレート類、ポリエステル類、ポリエーテル類、ポリプロピレン類、ポリエチレン類、ポリブタジエン類、ポリノルボルネン、環状オレフィンコポリマー類、ポリ弗化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレンの何れか１つ、あるいはこれらの何れかのコポリマーまたは物理的組み合わせである。有機層は、０．１〜１００μｍの間の厚さ、好ましくは５と５０μｍの間の厚さ、を有しうる。
【００３９】
無機層（単数または複数）は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）などの金属酸化物、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などの金属窒化物、炭化ケイ素などの炭化物、金属酸窒化物、例えば酸窒化ケイ素、あるいは金属オキシカーバイド、金属炭窒化物、金属炭窒酸化物などの何れか他の組み合わせなど、何れのセラミックでもよいが、これだけに限定されるものではない。本電子デバイスが光学機能を有する場合、少なくとも１つの面（基礎またはカバー）がほぼ透明なセラミックであると適切である。したがって、適した材料は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａ１２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）、（ＳｉＣ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、およびこれらの組み合わせである。
【００４０】
これら無機層は、最大１０−４ｇ．ｍ−２．ｄａｙ−１の透湿度を有する。
【００４１】
無機層（単数または複数）は、実際には、有機層より大幅に薄い。無機層は、１０乃至１０００ｎｍの範囲内の厚さ、好ましくは１００乃至３００ｎｍの範囲内の厚さ、を有すべきである。
【００４２】
障壁構造２０は、基板によって、例えばガラス板またはポリマー箔によって、担持されうる。
【００４３】
一般的な例において、障壁構造２０は、複数の副層、この場合は窒化シリコン層と酸化シリコン層、が交互に積み重ねられたスタックを備えた、いわゆるＮＯＮＯＮ障壁層を備える。
【００４４】
図示の実施形態において、光電気構造３０は、接着剤層５６によってカバー１０に結合される。横断導電体４０は、この接着剤層５６を貫通して延在する。図１に示されているデバイスは、金属箔１２を光電気構造の別の電極３２に電気的に結合する別の横断導電体４２を備える。
【００４５】
カバー１０は光電気構造３０の前記第１主面３１を越えて延在するので、カバーの各端部１０２は、金属箔１２およびパターン化された導電層１４への電気接点１２２および１４２をそれぞれ提供できる。
【００４６】
図示の実施形態において、カバー１０は、デバイスの少なくとも１つの側面３３に障壁構造２０にわたって巻き付けられる。これにより、カバー１０の、側面３３に巻き付けられた部分の金属箔１２は、前記側面３３への湿気および大気中の他の有害物質の浸透を防ぐ。この実施形態において、カバー１０は、光電気構造３０の周囲全体に巻き付けられ、シーラント５２によって障壁構造２０の光電気構造３０とは反対の側の表面２９に接着される。シーラント５２が設けられた前記表面２９の部分は、接着帯５４として示されている。接着帯５４は、表面２９の周囲全体に沿って延在する。これにより、カバー１０の金属箔１２と障壁構造２０との組み合わせによって完全封入がもたらされる。シーラントとしての使用に適した材料は、無機粒子入りのエポキシ樹脂またはアクリル酸樹脂である。
【００４７】
図２は、本発明の第１態様による光電気デバイスの別の実施形態を示す。図２の実施形態において、カバーは、接着帯５４を越えて延在し、障壁構造２０から離れる方向に曲げられた自由縁端部１０２を有する。これにより、パターン化された導電層１４の一部１４２が露出されるため、電源７０への簡単な接続が可能になる。
【００４８】
図示の実施形態において、光電気構造３０はカバー１０に直接接して設けられ、パターン化された導電層１４は光電気構造３０の別の電極として機能する。横断導電体４０は、金属箔１２と透明導電層３４との間に電気的接続をもたらす。
【００４９】
図１に示されている実施形態のように、カバー１０は光電気構造３０の周囲全体に巻き付けられ、障壁構造２０の光電気構造３０とは反対の側の表面２９にシーラント５２によって接着される。この実施形態においては、図２に示されているように、カバーは、縁端部１０２を有し、パターン化された導電層１４は、この縁端部１０２において、障壁構造２０に固定された電気接点１４４に接触する。
【００５０】
図３は、一代替実施形態を示す。この実施形態では、図１に示されている実施形態と異なり、横断導電体４０が金属箔から、接着剤層５６と光電気層３２とを貫通して、透明導電層３４まで延在する。
【００５１】
この光電気デバイスのカバー１０は、接着帯５４において、障壁構造２０の光電気構造３０とは反対の側の表面２９に接着される。カバー１０は、接着帯５４を越えて延在して障壁構造２０から離れる方向に曲げられた自由縁端部１０２を有する。これにより、電源７０への接続に使用可能な、パターン化された導電層の接点１４２が露出される。図示の実施形態において、障壁構造２０は、有機層２４を挟む無機層２２、２６と、有機平坦化層２７と、有機基板２８とを備える。
【００５２】
カバーには、いくつかの選択肢が可能である。図４Ａおよび図４Ｂは、第１実施形態を示す。これらの図のうち、図４Ａは、光電気構造から見たカバー１０の図であり、図４Ｂは、図４Ａの線ＩＶＢ−ＩＶＢに沿った断面を示す。これらの図において、パターン化された導電層１４は格子である。この格子は、電気絶縁層１３によって金属箔１２から電気的に絶縁される。電気絶縁層１３は、金属箔１２へのアクセスをもたらすパターン化された導電層によって覆われていない複数の領域に開口部１５を画成するパターンとしてカバー１０の光電気構造３０（破線のボックスによって図示）側の面１６に設けられる。この実施形態は、パターン化された電気絶縁層とパターン化された導電層とを金属箔に印刷によって設けることにより、カバー１０を容易に製造できるという点で有利である。
【００５３】
図５Ａ、図５Ｂは、別の実施形態を示す。これらの図のうち、図５Ｂは、図５Ａの線ＶＢ−ＶＢに沿った断面である。この実施形態においては、パターン化された導電層１４は電気絶縁層１３の表面に設けられる。カバーは、金属箔１２に電気的に結合される複数の電気フィードスルー要素１７をさらに備える。フィードスルー要素は、電気絶縁層１３を貫通し、さらに電気的に絶縁された方法でパターン化された導電層１４を貫通して延在する。この実施形態において、カバーは、電気絶縁層と導電層とを金属箔にブランケット堆積することと、次に、堆積された両層を、例えばレーザ孔あけにより、パターニングするステップと、導電性ペーストを開口部内に金属箔１２に向けて堆積させることと、によって作製されうる。
【００５４】
図６Ａ乃至図６Ｅは、本発明による光電気デバイスの製造方法を示す。図６Ａは、光電気構造３０の製造の第１段階の結果を示す。光電気構造３０は、障壁構造２０の表面に設けられる。障壁構造２０は、例えばガラス板であるが、代わりに、有機層と無機層とが交互に積み重ねられたスタック、または複数の無機層が交互に積み重ねられたスタック、を有するポリマー箔など、障壁機能を有する別の透明構造でもよい。
【００５５】
有機層は、例えば、グラビア印刷（真空中）またはスロットダイコーティングによって箔の表面に堆積させうる。無機層は、蒸着工程によって、例えばＰＥＣＶＤによって、設けられうる。堆積の前に、表面処理を行いうる。第１透明導電層３４を設け、次に光電気構造３０のその他の、ここでは光電気層３２と別の電極層３６とを含む、層を設ける。透明導電層３４、例えばＩＴＯ層、は、（回転可能な）マグネトロンスパッタリングとその後の１５０℃未満の温度でのアニーリングとによって設けられうる。別の導電層３６は、例えば熱蒸発によって設けられる。別の導電層３６は二重層でもよく、例えば、光電気層３２とは反対の側の相対的に厚い、例えば１００ｎｍの、アルミニウム層と、光電気層側の相対的に薄い、例えば５ｎｍの、Ｂａ層とを備えうる。光電気層３２は１つ以上の活性副層、例えば電気光学的活性層、光電気活性層、正孔注入層、電子輸送層など、を備えうる。１つ以上の活性層は、例えば、スピンコーティング、グラビア／フレキソ印刷、スロットダイコーティングのうちの１つ以上の方法によって設けられうる。別の導電層３６に電気絶縁性の接着剤層が設けられる。この層は、剥離ライナー５７によって随意覆われる。これらのステップでは、パターン形成を必要とせず、図６Ａに示されている結果が得られる。
【００５６】
図６Ｂは、直径２５〜２５０μｍの第１および第２の孔４１、４３が接着剤層５６と剥離ライナー５７とを貫通して形成されている様子を示す。第１の孔４１は、透明導電層３４に向かって延在する。第２の孔４３は、別の導電層３６に向かって延在する。
【００５７】
導電材料を孔４１、４３内に設けて導電体４０、４２を形成することによって、図６Ｃに示されているような結果が得られる。
【００５８】
したがって、適した材料は、例えば、金属入りポリマーペースト、例えばＡｇまたはＣｕ入りエポキシ、アクリル酸、またはケイ素、などの導電性ペーストである。
【００５９】
導電体４０を設けた後、外径が例えば５０〜２７５μｍの輪状凹部４４を第１の孔４１内の導電性材料の周囲に形成する。輪状凹部４４に電気絶縁性材料を充填するが、代わりに空いたままにしてもよい。第１および第２の孔４１、４３、ならびに輪状凹部４４は、レーザ孔あけによって形成されることが好ましい。
【００６０】
なお、最終層、この場合は剥離ライナー５７、を設けた後に孔４１、４３を単一ステップで設ける代わりに、光電気構造３０の各層をパターニング堆積し、孔４１、４３と凹部４４とに対応する位置に穴が設けられた接着剤層５６を積層することによって、孔４１、４３と凹部４４とを形成しうることに注目されたい。
【００６１】
図６Ｄは、図６ＣのＶＩＤから見た平面図を示す。剥離ライナー５７の除去後、図６Ｃおよび図６Ｄに示されている、光電気構造３０と障壁構造２０とを備えた半完成品を、例えば図４Ａ、図４Ｂ、または図５Ａ、図５Ｂに示されているようなカバー１０に積層してもよい。
【００６２】
図６Ｃ、図６Ｄの半完成品に図４Ａ、図４Ｂのカバーを積層するとき、導電体４０の各端部をパターン化された導電層１４の格子に一致させる必要があり、さらに導電体４２の各端部をパターン化された導電層１４と電気絶縁層１３とによって空けて残されている金属箔１２の表面に一致させる必要がある。あるいは、導電体４１の各端部をパターン化された導電層１４によって形成された格子に一致させてもよく、さらに導電体４１の各端部をパターン化された導電層１４と電気絶縁層１３とによって空けて残されている金属箔１２の表面に一致させてもよい。概して、透明導電層３４は相対的に薄いために実際に相対的に高い抵抗を有するので、光電気構造３０の透明導電層３４は、金属箔１２に接続されることが好ましい。
【００６３】
図５Ａ、図５Ｂのカバー１０を使用するときは、導電体４０の各端部を電気フィードスルー要素１７の各端部に一致させる必要があり、導電体４２の各端部をパターン化された導電層１４の残りの表面に一致させる必要がある。あるいは、導電体４２の各端部を電気フィードスルー要素１７の各端部に一致させてもよく、導電体４０の各端部をパターン化された導電層１４の残りの表面に一致させてもよい。後者の組み合わせの結果が図６Ｅに示されている。
【００６４】
図６Ｅにおいて、カバー１０は、光電気構造３０の前記第１主面３１を越えて延在する。これにより、金属箔１２とパターン化された導電層１４の両方をカバーの延長部分１０２にある、金属箔１２ａおよびパターン化された導電層１４の部分１２２、１４２によってそれぞれ形成された接点において外部電源に容易に接続できる。光電気構造３０内への大気中の湿気などの有害物質の浸透を防止するために、障壁構造２０に加え、障壁層を側面３３に設けてもよい。
【００６５】
別のステップにおいて、図１の実施形態によるデバイスが得られるように、カバー１０を光電気構造３０に巻き付け、障壁構造２０の外側に向いた表面２９に接着してもよい。図１においては、光電気構造３０は、障壁構造２０とカバー１０との組み合わせによって完全に封入されている。ここで、カバー１０は、光電気構造の両電極への分散給電をさらにもたらすので、二重機能を有する。一代替実施形態において、光電気構造は光起電構造でもよい。その場合、カバー１０は、光起電構造の全領域で発生した電流を収集するための電力網として機能する。
【００６６】
図７Ａ乃至図７Ｈは、図２に示されているような第１態様による光電気デバイスを製造するための第２態様による方法を示す。
【００６７】
図７Ａ乃至図７Ｇの各々において、下の部分は、デバイス、またはデバイスに至る前の中間製品、の平面図を示す。上部は、対応する断面、例えば図７Ａでは線Ｘ−Ｘに沿った断面、を示す。
【００６８】
図７Ａは、金属層１４で被覆されたポリマー箔１３が積層された金属箔１２を示す。このような積層品は通常入手可能である。あるいは、この積層品は、第２態様による方法の一部としてもたらされうる。金属層１４とポリマー箔１３によって形成された電気絶縁層とに、金属箔１２へのアクセスを可能にする開口部が複数設けられる。実際には、これらの開口部は、好ましくはレーザ孔あけによって、同時に設けられる。これにより、金属層１４は、パターン化された導電層になる。図７Ｂは、次のステップの結果を示す。このステップでは、導電性材料が電気絶縁層１３および金属層１４の開口部内に設けられる。これにより、横断導電体４０が形成される。
【００６９】
次のステップ（図７Ｃに図示）では、開口部内へのペーストの堆積によって形成された各導体４０の周囲の金属層１４から輪状部分４４が除去される。これにより、導体４０は、パターン化された導電層１４から電気的に絶縁される。輪状部分４４に電気絶縁性材料を充填してもよい。図７Ｄには、光電気層３２を、例えばスピンコーティングまたは印刷によって、第２導電層に堆積させる方法が示されている。図示の実施形態には、単一の光電気層３２のみが示されているが、このような層を複数堆積させうる。さらに、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、および電子輸送層などの補助層を堆積させうる。図示の実施形態においては、光電気層３２が設けられたカバー１０の部分は、３×３の横断導電体４０から成る格子を備えているが、実際には、製品のサイズ（例えば、数平方センチメートル乃至数十または数百平方メートル）と横断導電体４０の導電率とに応じて、これより少ない数または多い数の横断導電体４０が存在しうる。図７Ｄでは、カバー１０は、光電気層３２によって、または光電気層３２を含む積層体によって、画成された表面を越えて延在することが分かる。この場合、カバー１０の周縁部１０２全体が、光電気層３２によって画成された表面を越えて延在する。なお、図示の実施形態においては、横断導電体４０のパターンも周縁部１０２全体にわたって延在することに注目されたい。これは必須ではない。カバー１０の周縁部１０２に横断導電体４０がなくてもよく、金属層１４が周縁部１０２に連続していてもよい。しかしながら、任意のサイズの半完成品の任意に選択された部分が図７Ｃに示されているように使用されうるように、パターンがカバー１０の領域全体にわたって延在することは有利でありうる。光電気層３２、またはこのような層を含むスタック、を設けた後、光電気層３２を局所的に融除して導体４０の各端部を再び露出させることによって、導体４０の各自由端の前に開口部３７を設ける。図７Ｅは、このステップの結果を示す。図７Ｆに示されているように、透明導電層３６を堆積させる。この層３６のための材料は、堆積されると、光電気層３２の開口部３７も充填し、開口部３７内に導電性部分３８を形成する。ただし、これは、開口部３７の幅が十分広く浅い、例えば開口部の幅が開口部の高さの少なくとも１０倍である、場合に限る。これは、容易に実現可能である。その理由は、光電気機能層と正孔注入層などの複数の支持層は相対的に薄くすることができ、合計で数百ｎｍ台の厚さにできるからである。これにより、図７Ｆに示されているように、透明導電層３６は、横断導電体４０と導電性部分３８とによって形成された横断導電体を介して、金属箔１２に電気的に接続される。次に、図７Ｆの半完成品に、図７Ｇに示されているように障壁構造２０を設ける。障壁構造２０は、例えば、有機層が第１および第２無機層の間に挟まれたスタック、または少なくとも２つの異なる無機材料が交互に積み重ねられた無機層のスタックである。障壁構造２０は、光電気層３２と透明導電層３６とによって形成されたスタックを覆うほか、７Ｆに示されているような各側面３３も覆いうる。これにより、カバー１０との組み合わせにより、図７Ｇのデバイスは、大気���の物質に対して既にほぼ完全に保護されている。パターン化された導電層１４と金属箔１２への電気接続部をカバー１０の周縁部１０２に形成することによって、両電極、すなわち透明導電層３６とパターン化された導電層１４、を外部電源に容易に接続できる。勿論、金属箔は、露出されている何れのゾーンにも接触させうる。
【００７０】
別のステップにおいて、障壁構造２０によって取り囲まれ、かつシーラント５２によって表面２９に接着された光電気層３２を含むスタックの周囲にカバー１０の周縁部を巻き付けてもよい。さらに、パターン化された導電層１４によって形成された表面と共に箔を電気接点１４４に接着してもよい。これにより、図２に示されているデバイスの実施形態が得られる。あるいはカバー１０は、接着帯５４を越えて延在し、図３に示されている方法に似た方法で障壁構造２０から離れる方向に曲げられた、自由縁端部１０２を有しうる。
【００７１】
用語「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えた／含んだ（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本願明細書で使用されたとき、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または部品の存在を指定するが、他の１つ以上の特徴、整数、ステップ、動作、要素、部品、および／またはこれらの群の存在または追加を排除するものではないことを理解されるであろう。特許請求の範囲において、単語「備えた／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素またはステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は複数を排除するものではない。単一の構成要素または他のユニットは、複数の請求項に記載されているいくつかの項目の機能を果たしうる。特定の方策が互いに異なる請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせを好都合に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲における参照符号は、如何なるものも範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００７２】
さらに、特に明示的に記載されていない限り、「または（ｏｒ）」は包含的論理和を指すものであり、排他的論理和を指すものではない。例えば、ＡまたはＢ（Ａ  ｏｒ  Ｂ）という条件は、Ａが真であり（または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）場合、Ａが偽であり（または存在せず）かつＢが真である（または存在する）場合、およびＡおよびＢの両方が真である（または存在する）場合の何れによっても満足される。
【図１】
2013527965.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【国際調査報告】
2013527965.tif 000023
2013527965.tif 000024
2013527965.tif 000025