ES2950281T3

ES2950281T3 - Capa barrera electroactiva limitadora de difusión para un componente optoelectrónico

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Publication number: ES2950281T3
Application number: ES17772672T
Authority: ES
Inventors: Marcin Ratajczak; Patrick Barkowski
Original assignee: Inuru GmbH
Current assignee: Inuru GmbH
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2023-10-06
Anticipated expiration: 2037-09-20
Also published as: PT3516710T; CN115312675A; US10763437B2; PL3516710T3; CN109964329A; EP3516710A1; JP2019530254A; US20190334090A1; KR20190053241A; JP2022145769A; DK3516710T3; WO2018054962A1; KR102610180B1; EP3516710B1

Abstract

La invención se refiere a un componente optoelectrónico con un cátodo, un ánodo y un sistema de capas entre el cátodo y el ánodo, que comprende capas electroactivas, en particular capas de inyección y transporte de portadores de carga, y que comprende una capa ópticamente activa, la Las capas de inyección y transporte de portadores de carga son en sí mismas una barrera de difusión para el agua o el oxígeno. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Capa barrera electroactiva limitadora de difusión para un componente optoelectrónico

La invención se refiere a un componente optoelectrónico, que tiene un cátodo, un ánodo y un sistema de capas entre el cátodo y el ánodo, dicho sistema de capas que comprende capas electroactivas, en particular capas de inyección y transporte del portador de carga, y que comprende una capa ópticamente activa, las propias capas de inyección y transporte del portador de carga son una barrera de difusión para el agua o el oxígeno.

Técnica anterior y antecedentes

La invención se refiere al campo de los componentes optoelectrónicos. Los componentes optoelectrónicos, por ejemplo, componentes híbridos o de base orgánica hechos de capas orgánicas e inorgánicas, se usan ampliamente en tecnología.

Los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) usualmente consisten en una estructura de sándwich, en donde hay una pluralidad de capas de materiales semiconductores orgánicos que se encuentran entre dos electrodos. En particular, un OLED comprende una o una pluralidad de capas emisoras (EL) en las que la radiación electromagnética, preferentemente en el intervalo visible, se produce mediante una recombinación de electrones con huecos de electrones. Los electrones y los huecos de electrones son proporcionados cada uno por un cátodo o un ánodo, en donde preferentemente las denominadas capas de inyección facilitan el proceso al reducir la barrera de inyección. Por tanto, los OLED usualmente tienen capas de inyección de electrones o capas de inyección de huecos. Además, los OLED generalmente tienen capas de transporte de electrones (ETL) y capas de transporte de huecos (HTL) que soportan la dirección de difusión de los electrones y los huecos hacia la capa emisora. En los OLED, estas capas se forman por materiales orgánicos; en componentes optoelectrónicos híbridos, las capas pueden estar hechas en parte de materiales orgánicos y en parte de materiales inorgánicos.

En comparación con los LED inorgánicos convencionales, los OLED y los LED híbridos se distinguen por una estructura de capas delgada y flexible. Por esta razón, los OLED y los LED híbridos pueden tener un uso mucho más diverso que los LED inorgánicos tradicionales. Debido a su flexibilidad, los OLED pueden usarse excelentemente para pantallas, papel electrónico o iluminación interior, por ejemplo.

Las ventajosas propiedades de los componentes optoelectrónicos que comprenden materiales semiconductores orgánicos para la generación de luz (OLED o LED híbridos) también pueden transferirse a la generación de electricidad. Por tanto, las celdas solares orgánicas o celdas solares híbridas también se distinguen por una estructura de capa delgada, lo que aumenta significativamente las posibilidades de uso en comparación con las celdas solares inorgánicas convencionales. La estructura de las celdas solares orgánicas o celdas solares híbridas tiene similitudes con los OLED o LED híbridos.

Sin embargo, en lugar de una capa emisora, existen una o una pluralidad de capas absorbentes como capa fotoactiva. Debido a la radiación electromagnética incidente, se generan pares de huecos de electrones como portadores de carga libres en la capa absorbente. Las otras capas comprenden capas de transporte de electrones y capas de transporte de huecos, así como también capas de extracción de electrones y capas de extracción de huecos. Estos consisten en materiales orgánicos o, en el caso de híbridos de materiales orgánicos e inorgánicos, cuyos potenciales electroquímicos se desplazan como capas donadoras y aceptoras de manera que generan un campo interno en la celda solar, que disipa los portadores de carga libres hacia los electrodos. Como resultado de la incidencia de la radiación electromagnética, se proporcionan electrones en el cátodo y huecos de electrones en el ánodo para generar una tensión o una corriente.

Debido a la estructura de capa delgada, las celdas solares orgánicas pueden producirse de manera económica y pueden aplicarse a edificios en un área amplia como revestimiento de película.

Otras posibles aplicaciones de componentes optoelectrónicos hechos de capas orgánicas o inorgánicas-orgánicas son, por ejemplo, fotodetectores. Estos también usan el efecto fotoeléctrico, en donde se generan pares electrónhueco en la capa fotoactiva. En lugar de generar electricidad, como en las celdas solares, estas se usan para detectar la luz, para cámaras, por ejemplo.

La estructura de capa delgada de los componentes optoelectrónicos mencionados anteriormente no solamente permite un uso significativamente más flexible en la vida cotidiana, sino que se caracteriza en comparación con los LED convencionales, las celdas solares o los fotodetectores por opciones de producción rentables.

Sin embargo, por el contrario, una desventaja de la estructura de capa delgada es una vida útil generalmente menor de estos componentes optoelectrónicos en comparación con las estructuras convencionales. En particular, la depredación por vapor de agua u oxígeno en las capas electrónicas activas provoca signos de desgaste y un coeficiente de eficiencia decreciente. A diferencia de las estructuras convencionales, las estructuras de capa delgada no están recubiertas de vidrio u otros materiales resistentes al agua o al oxígeno. Los compuestos químicos de hidrocarburos de componentes orgánicos o híbridos también son más susceptibles a procesos de degradación química o física.

Por esta razón, en el estado de la técnica conocido se usan diversas técnicas para encapsular los componentes optoelectrónicos con el fin de evitar la penetración de vapor de agua nocivo o la oxidación por oxígeno.

Además, el documento WO 2014/048971 describe un encapsulado de un componente optoelectrónico hecho de una mezcla de sustancias inorgánicas, que también se aplica como capa adhesiva. El encapsulado pretende lograr un sellado hermético de las regiones eléctricamente activas de un OLED o de una celda solar, en particular frente al vapor de agua o al oxígeno.

En el estado de la técnica conocido, los componentes optoelectrónicos se fabrican inicialmente bajo una atmósfera protectora (usualmente de nitrógeno). Para este propósito se usan procesos en base solvente y deposición térmica de vapor al vacío. Después de la producción del componente optoelectrónico orgánico o híbrido real, este se encapsula nuevamente con una película o vidrio especial para protegerlo en particular contra los efectos del oxígeno y el agua. Además, usualmente también puede colocarse una capa delgada de un material absorbente, el llamado material de obtención, entre el componente y la cápsula de barrera (por ejemplo, hecha de vidrio o una película de plástico especial). Esto sirve para unir agua u oxígeno que ya está presente. Como capa de barrera para la encapsulación, el vidrio se caracteriza por una baja permeabilidad al agua. Sin embargo, el vidrio no es flexible. Para aplicaciones donde se requiere una electrónica fina y flexible, por ejemplo, para pantallas, sensores, transistores, celdas solares, etc., por tanto, el encapsulado usualmente se lleva a cabo con una película de plástico que tiene recubrimientos especiales que forman la capa de barrera. La película de plástico, por ejemplo, p Et , PEN o similar, no proporcionar usualmente por sí misma un efecto de barrera suficiente. La propiedad de barrera de estas películas se basa, por lo tanto, en los recubrimientos especiales y en el siguiente fenómeno: Las moléculas de agua u oxígeno normalmente no pueden penetrar una capa de bloqueo inorgánica. Sin embargo, nunca se produce una capa de bloqueo inorgánica perfecta y delgada, sino que en la mayoría de los casos aparecen pequeños defectos de tamaño nanométrico que se difunden a través de las moléculas aisladas o migran a través de ellas. Una segunda capa, que limita la difusión y se coloca entre las capas de bloqueo inorgánicas individuales, sirve para aumentar la longitud de trayectoria (difusión) de las moléculas individuales de agua u oxígeno hasta que alcanzan nuevamente un defecto en la segunda capa de bloqueo. Por lo tanto, las películas de barrera usualmente comprenden una estructura con capas de bloqueo alternas o barreras de difusión y capas limitadoras de difusión, que en general conducen a una propiedad de bloqueo aceptable y, por tanto, evitan la penetración de vapor de agua u oxígeno. En la técnica anterior, la permeación usualmente se especifica mediante una tasa de transmisión de vapor (VTR) o, específicamente para el agua, una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR). Usualmente, los valores de WVTR y VTR para películas de barrera o sustratos de barrera del estado de la técnica están entre 1 y 10-6 gramos agua / (24 horas * cm2 superficie de la barrera) o cm3 vapor / (24 horas * cm2 superficie de la barrera). El grosor de las películas de barrera comerciales o sustratos de barrera para encapsulación es de 25 a 100 micras (μm). Para aplicaciones flexibles, la película de barrera a menudo se aplica a ambos lados del componente optoelectrónico de manera autoadhesiva. En el estado de la técnica, las capas individuales de la película de barrera y la película de barrera completa no tienen una característica eléctrica para la conducción de los portadores de carga, sino que sirven solamente para proteger el componente contra procesos de degradación debidos al agua o al oxígeno.

Una desventaja de los métodos conocidos y el uso de películas de barrera es, en particular, el alto grosor de la capa. Debido a un sustrato portador necesario, es decir, usualmente una película de plástico, así como también las capas de barrera funcionales, es decir, las capas de bloqueo inorgánicas descritas (barreras de difusión), así como también las capas limitadoras de difusión, el grosor general de una película de barrera es de al menos 50 μm. El componente optoelectrónico que se va a encapsular usualmente solo tiene aprox. 50 μm de grosor. Con el encapsulado por ambos lados, el encapsulado conduce, por tanto, a triplicar el grosor del componente hasta un grosor mínimo total de 150 μm comparado a los 50 μm posibles. Como resultado, el componente a encapsular aumenta en rigidez y disminuye su flexibilidad. Como resultado, las posibles aplicaciones se limitan significativamente, por ejemplo, en relación con el papel electrónico. Además, en el encapsulado de los componentes pueden producirse problemas con películas barrera en los bordes del componente a unir. En estos puntos, debido a la flexibilidad, existe una carga mecánica aumentada y la película de barrera puede desprenderse a pesar de la capa adhesiva y el adhesivo, lo que conduce a una protección reducida y una vida útil reducida. Además, durante la encapsulación, es decir, en particular durante el pegado de las películas de barrera, a menudo se producen bolsas de gas entre la película de barrera y el componente. Esto aumenta la tasa de fallas de los componentes optoelectrónicos producidos y, por tanto, los costos. Debido a los costos relativamente altos de las películas de barrera y la necesidad de una etapa de proceso adicional, que aumenta la posibilidad de que se produzca un defecto, los costos de producción aumentan aún más. Además, las propiedades ópticas pueden verse limitadas debido a la reducción de la transmisión y la mayor dispersión de las películas de barrera.

Del estado de la técnica también se conocen OLED en capas que tienen elementos funcionales individuales, por ejemplo, electrodos, con propiedades de tipo barrera.

Los OLED son conocidos por el documento US 2015/0228925 A1, que tienen capas de transporte de aterrizaje, así como también capas de inyección de carga, que tienen propiedades de barrera contra el agua y el oxígeno.

El documento Kwanghee Lee y otros, "Air-Stable Polymer Electronic Devices", Advanced Materials, 19, pp. 2445 -2449, 2007 describe un PLED (diodo emisor de luz de polímero) en el que se coloca una capa de TiOx (óxido de titanio) que transporta electrones entre la capa ópticamente activa y el cátodo de aluminio. La capa pretende mejorar la estabilidad del PLED con respecto al oxígeno y al agua.

El documento Eunjung Kang y otros, "Organic electroluminescent devices using poly(vinylidene fluoride-cohexafluoropropylene) doped with triphenylamine derivative as a hole-transporting layer", Proceedings optical diagnostics of living cells II, Vol. 3281, pp. 336-344, 1998 describe dispositivos electroluminiscentes orgánicos mediante el uso de PVdF-HFP (fluoruro de polivinilideno-co-hexafluoropropileno) con TPD (N,N'-difenil-N,N'-dintolilbencidina) como una capa transportadora de huecos para lograr una buena conductividad L y suficiente estabilidad térmica.

El documento Dong-hyun Lee y otros, "Polymer Organic Light-Emitting Devices with Cathodes Transferred under Ambient Conditions", Japanese Journal of Applied Physics, pp. 50, 110206, 2011, describe un OLED y un método sin vacío para fabricar el mismo, en donde el PVA (alcohol polivinílico) dopado con Cs2CO3 puede usarse como un cátodo con adición de Al en la fabricación de OLED poliméricos en condiciones ambientales.

El documento Hyo-min Kim y otros, "Semi-transparent quantum-dot light emitting diodes with an inverted structure", Journal of Materials Chemistry C: Materials for Optical and Electronic Devices, Vol. 2, Núm. 12, 2014 describe un QLED (diodo emisor de luz de punto cuántico) que es semitransparente en la región de emisión roja. El QLED incluye una capa AZO:Cs2CO3 en el lado del cátodo, que pretende realizar una función protectora.

El documento Jingbi You y otros, "Improved air stability of perovskite solar cells via solution-processed metal oxide transport layers", Nature Nanotechnology, Vol. 11, núm. 1, pp.75-81, 2015 describe una celda solar con estabilidad del aire mejorada mediante el uso de NiOx y ZnO como capas de transporte.

El documento Anand S. Subbiah y otros, "Inorganic Hole Conducting Layers for Perovskite-based Solar Cells", Journal of Physical Chemistry Letters, Vol. 5, Núm. 10, pp.1748-1753 explora el uso de capas de transporte inorgánicas para celdas solares de perovskita y concluye que NiOx y CuSCN podrían reemplazar las capas de transporte orgánicas.

El documento Dong-Hee Park y otros, "Flexible Audible Display using ITO on PVDF and its Interface Analysis", MRS Proceedings, Vol. 1116, 2008, describe un dispositivo acústico flexible que comprende una secuencia de capas de una capa de inyección de electrones LiF, una capa de transporte de electrones Alq3, una capa de transporte de huecos NPB (ninhidrina de petróleo y bencina) y una capa de inyección de huecos NATA (cloroacetato de sodio). Objetivo de la invención

Por tanto, el objeto de la invención era proporcionar un componente optoelectrónico que mejore los inconvenientes mencionados de la técnica anterior. En particular, debe proporcionarse un componente optoelectrónico que se distinga de la técnica anterior por una producción rentable, alta durabilidad y alta flexibilidad debido a un grosor reducido.

Resumen de la invención

El objeto de acuerdo con la invención se logra mediante un componente optoelectrónico y un método para producir dicho componente de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones independientes presentan modalidades preferidas de la invención.

La invención se refiere a un componente optoelectrónico con un cátodo y un ánodo y un sistema de capas entre el cátodo y el ánodo que comprende al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones adyacente al cátodo, al menos una capa de transporte de electrones, al menos una capa ópticamente activa, al menos una capa de transporte de hueco, al menos una capa de inyección de hueco o una capa de extracción de hueco adyacente al ánodo. La al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones y la al menos una capa de inyección de huecos o capa de extracción de huecos limitan la difusión de agua y oxígeno y tienen una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 1 cm3/(m2*d). La al menos una capa de transporte de electrones y la al menos una capa de transporte de huecos representan una barrera de difusión contra el agua y el oxígeno y tienen una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d). La al menos una capa de transporte de electrones tiene un óxido de metal dopado, la al menos una capa de transporte de huecos tiene un tiocianato de metal dopado y/o un óxido de metal dopado, la al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones comprende polímeros dieléctricos y la al menos una capa de inyección de hueco o una capa de extracción de hueco comprende polímeros dieléctricos. El componente optoelectrónico de acuerdo con la invención se caracteriza porque este comprende electrodos (es decir, un ánodo o un cátodo), una capa ópticamente activa y capas eléctricamente activas (es decir, en particular, las capas de inyección del portador de carga o las capas de extracción del portador de carga y las capas de transporte del portador de carga). La función del componente optoelectrónico se caracteriza preferentemente por la capa ópticamente activa que sirve en particular para generar luz o electricidad. Para el propósito de la invención, las capas eléctricamente activas se refieren preferentemente a capas que aseguran la funcionalidad eléctrica del componente y se disponen entre la capa ópticamente activa y los electrodos. Para el propósito de la invención, las capas de inyección del portador de carga o las capas de extracción del portador de carga y las capas de transporte del portador de carga son capas eléctricamente activas. Además, para el propósito de la invención, los portadores de carga se refieren preferentemente a electrones o huecos de electrones. Los términos hueco y hueco de electrones se usan preferentemente como sinónimos a continuación. El experto en la técnica sabe cómo disponer las capas eléctricamente activas para lograr la función deseada del componente optoelectrónico que depende de la capa ópticamente activa.

Esencialmente, la invención se refiere preferentemente a dos grupos de componentes optoelectrónicos. En el primer grupo, la capa ópticamente activa es preferentemente una capa emisora que sirve para generar luz. En este caso, el componente optoelectrónico se usa preferentemente como un diodo emisor de luz (LED) orgánico o híbrido. En el segundo grupo, la capa ópticamente activa es preferentemente una capa absorbente en la que se generan portadores de carga libres a través de la absorción de radiación electromagnética. En el segundo grupo, los componentes optoelectrónicos son, por tanto, preferentemente celdas solares o fotodetectores orgánicos o híbridos. Como se describió anteriormente, las capas eléctricas se seleccionan para asegurar la función de la capa ópticamente activa del componente.

En una modalidad preferida, la invención se refiere a un componente optoelectrónico para generar luz, por ejemplo, como un diodo emisor de luz. En esta modalidad preferida, el componente optoelectrónico tiene un cátodo y un ánodo y un sistema de capas entre el cátodo y el ánodo que comprende al menos una capa de inyección de electrones adyacente al cátodo, al menos una capa de transporte de electrones, al menos una capa ópticamente activa que es una capa emisora, al menos una capa de transporte de hueco, al menos una capa de inyección de hueco adyacente al ánodo y se caracteriza porque la al menos una capa de inyección de electrones y la al menos una capa de inyección de hueco limitan la difusión al agua y/o el oxígeno y la al menos una capa de transporte de electrones y la al menos una capa de transporte de huecos representan una barrera de difusión contra el agua y/o el oxígeno.

En esta modalidad preferida, el cátodo sirve como proveedor de electrones. Preferentemente, el cátodo tiene una resistencia laminar baja para facilitar la inyección más uniforme posible de los electrones a través de la superficie del OLED.

La capa de inyección de electrones, por otro lado, cumple la función de hacer coincidir la función de trabajo del cátodo y la capa siguiente, la capa de transporte de electrones. La función de trabajo corresponde preferentemente a la energía que debe gastarse para al menos eliminar un electrón de un sólido sin carga. Al hacer coincidir la función de trabajo del cátodo con la capa de transporte de electrones, se reduce la tensión necesaria para inyectar electrones desde el cátodo a la capa de transporte de electrones.

La capa de transporte de electrones proporciona el transporte de electrones dirigido entre el cátodo y la capa ópticamente activa, es decir, la modalidad preferida de la capa emisora. Por tanto, la capa de transporte de electrones debe tener preferentemente suficiente movimiento o movilidad de electrones (preferentemente de 10-6 a 100 cm2/ (V * seg)). Además, el nivel de energía de transporte de carga, es decir, la banda de carga o LUMO (orbital molecular desocupado más bajo) de la capa de transporte de electrones debe estar preferentemente entre el nivel de energía del material emisor y la función de trabajo del cátodo, es decir, que después de realizar la función de trabajo, no se requiere energía adicional para transportar los electrones antes de recombinarlos con los huecos. La capa emisora consiste preferentemente en polímeros o moléculas orgánicos semiconductores, que tras la estimulación eléctrica producen luz en el intervalo visible, es decir, preferentemente en un intervalo de longitud de onda de 400 a 700 nm. En la capa emisora, los electrones del cátodo se recombinan preferentemente con los huecos del ánodo para formar excitones. Preferentemente, la cantidad de excitones singlete es predominante de modo que la luz se genere de manera efectiva.

La capa de transporte de huecos es la contraparte de la capa de transporte de electrones y sirve para transportar huecos (de electrones) desde el ánodo hasta la capa emisora. Preferentemente, la capa de transporte de huecos debería tener, por tanto, suficiente movimiento o movilidad de huecos de electrones, preferentemente de 10-6 a 100 cm2/ (V * seg). Además, el nivel de energía del transporte de huecos de electrones, es decir, la banda de carga u HOMO (orbital molecular ocupado más alto) de la capa de transporte de huecos debe estar preferentemente entre el nivel de energía del material emisor y la función de trabajo del ánodo.

La capa de inyección de huecos, al igual que su contraparte en el lado del cátodo (la capa de inyección de electrones), consiste preferentemente en polímeros fuertemente dieléctricos y es preferentemente un aislante. Preferentemente, la capa de inyección de huecos sirve para igualar los niveles de energía del ánodo y la siguiente capa, la capa de transporte de huecos, para asegurar una inyección efectiva de huecos de electrones.

El ánodo es preferentemente el proveedor de huecos de electrones y, por lo tanto, preferentemente tiene una función de trabajo significativamente más alta que el cátodo. Además, es preferente que el ánodo tenga una alta conductividad superficial para los huecos. Además, puede ser preferente que el material del ánodo sea transparente para permitir preferentemente la emisión de luz a través del ánodo.

En esta modalidad preferida, la capa ópticamente activa es una capa emisora y las capas eléctricamente activas son al menos una capa de inyección de electrones, al menos una capa de transporte de electrones, al menos una capa de transporte de huecos y al menos una capa de inyección de huecos.

Para la modalidad preferida en la que, en lugar de generación de luz, debe producirse generación de energía por parte del componente, un experto en la técnica podrá ser capaz de adaptar las capas eléctricamente activas y las capas ópticamente activas de la siguiente manera.

La capa ópticamente activa usada es preferentemente una capa absorbente que puede ser capaz de convertir la energía de la radiación electromagnética incidente en la generación de portadores de carga libres por absorción de fotones. Las capas eléctricamente activas aseguran preferentemente que se genere un campo eléctrico interno dentro del componente optoelectrónico, que elimina los portadores de carga de los electrodos correspondientes. Los electrones se extraen en el cátodo, mientras que los huecos se extraen en el ánodo. La diferencia de potencial proporcionada de esta manera sirve para generar tensión eléctrica o, bajo carga, corriente eléctrica.

En esta modalidad preferida del componente optoelectrónico, la estructura de capas es preferentemente de la siguiente manera.

El componente optoelectrónico tiene un cátodo y un ánodo y un sistema de capas entre el cátodo y el ánodo que comprende al menos una capa de extracción de electrones adyacente al cátodo, al menos una capa de transporte de electrones, al menos una capa ópticamente activa que es una capa absorbente, al menos una capa de transporte de huecos, al menos una capa de extracción de huecos adyacente al ánodo y se caracteriza porque la al menos una capa de extracción de electrones y la al menos una capa de extracción de huecos limitan la difusión de agua y oxígeno y la al menos una capa de inyección de electrones y la al menos una capa de transporte de huecos representan una barrera de difusión contra el agua y el oxígeno.

Las capas eléctricamente activas se diseñan a su vez para asegurar la función de la capa absorbente y una extracción efectiva de los portadores de carga. En esta modalidad preferida, la capa ópticamente activa es una capa absorbente y las capas eléctricamente activas son la al menos una capa de extracción de electrones, la al menos una capa de transporte de electrones, la al menos una capa de extracción de huecos y la al menos una capa de transporte de huecos. De acuerdo con la invención, se ha encontrado que para extender la vida útil de los componentes optoelectrónicos, debe producirse en particular una protección de la capa ópticamente activa contra el efecto dañino del agua o vapor de agua y oxígeno. Mientras que en la técnica anterior se produce principalmente la encapsulación de todo el componente, de acuerdo con la invención las capas eléctricamente activas se usan para cumplir una función de bloqueo contra el agua y el oxígeno.

En los componentes generadores de luz, la al menos una capa de inyección de electrones y la al menos una capa de inyección de huecos limitan la difusión de agua y oxígeno. La al menos una capa de transporte de electrones y la al menos una capa de transporte de huecos forman una barrera de difusión contra el agua y el oxígeno. Por el contrario, en el caso de componentes generadores de electricidad, las capas de extracción de electrones y las capas de extracción de huecos limitan la difusión al agua y al oxígeno. La al menos una capa de transporte de electrones y la al menos una capa de transporte de huecos forman también una barrera de difusión contra el agua y el oxígeno. Debido a esta doble funcionalidad de las capas eléctricamente activas, tanto como barreras de permeación para el agua y el oxígeno, así como también para soportar la corriente direccional de los portadores de carga, los componentes pueden construirse de manera significativamente más compacta. Mientras que en la técnica anterior es necesario usar películas de barrera, de manera que el grosor general del componente a menudo aumenta tres veces; esto se elimina ventajosamente en la estructura de capas de acuerdo con la invención. Por tanto, los componentes optoelectrónicos son significativamente más flexibles y pueden implementarse de manera flexible. Tampoco hay etapas de producción adicionales para la aplicación de las películas de barrera, de manera que el proceso de producción se simplifica significativamente y se abarata. Al usar capas eléctricamente activas como capas limitadoras de difusión o barreras de difusión, los componentes pueden producirse de manera más confiable y rentable que en la técnica anterior. El progreso técnico que se logra con la invención se muestra además en un componente más potente, que con el mismo consumo de energía eléctrica tiene una mayor intensidad y mejores propiedades ópticas (menor dispersión, luz monocromática) o generación de mayor energía eléctrica a la misma intensidad de la radiación solar. Aquí, la investigación innovadora y el enfoque metódico de los inventores dieron sus frutos a través del uso de capas electroactivas como barrera contra el oxígeno y el agua, y se tomó una nueva trayectoria.

Resulta sorprendente que puedan proporcionarse capas eléctricamente activas que permitan tanto la función de bloqueo como la función eléctrica para guiar las corrientes de carga. Debido al hecho de que cada capa individual, que tiene una función eléctrica, también asume una función de bloqueo contra el oxígeno y el agua, puede lograrse una barrera sorprendentemente efectiva contra estos. La función de barrera de cada capa individual aumenta significativamente la vida útil del componente optoelectrónico. El efecto que puede lograrse mediante la interacción de diferentes capas de barrera es significativamente mayor que el de una única capa de barrera. Cuantas más capas con propiedades de barrera se dispongan una encima de otra, mayor será el efecto de su interacción no lineal, en la que la combinación de varias capas de barrera tiene preferentemente un efecto de barrera más alto que el que se lograría con la suma de los efectos de barrera de las capas individuales. Esto muestra un efecto sinérgico. En relación con esto, las propiedades de barrera y las propiedades de bloqueo se refieren tanto a propiedades limitadoras de difusión como a propiedades bloqueadoras de difusión.

Por el contrario, con el uso de películas de barrera, tampoco hay problemas en los bordes del componente. Las inclusiones de gas macroscópicas, tal como las que se producen en las películas de barrera, pueden evitarse de manera efectiva gracias a la estructura microscópica de las capas electroactivas, por el contrario, con la estructura macroscópica de una película de barrera.

Resulta sorprendente que las propiedades de barrera y las propiedades eléctricas deseadas de las capas electroactivas pudieran lograrse en particular al seleccionar materiales y grosores de capa adecuados, como se describe más abajo.

Para el propósito de la invención, la propiedad "limitación de difusión de agua y/u oxígeno" significa preferentemente que las correspondientes capas de inyección o capas de extracción reducen significativamente la difusión de moléculas de agua y/u oxígeno. Por tanto, puede ser preferente que la longitud de trayectoria de las moléculas de agua y oxígeno en la capa aumente mediante las capas limitadoras de difusión, de modo que las moléculas no alcancen las capas ópticamente activas.

De acuerdo con la invención, la capa de inyección de electrones (29) o la capa de extracción de electrones y la al menos una capa de inyección de huecos (31) o capa de extracción de huecos tienen una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 1 cm3/(m2*d).

Para los propósitos de la invención, la propiedad "barrera de difusión" se entiende preferentemente que significa que las capas de transporte de electrones o capas de transporte de huecos correspondientes eviten o reduzcan significativamente la penetración de moléculas de agua y oxígeno. De acuerdo con la invención, las capas de transporte de electrones o capas de transporte de huecos como barreras de difusión tienen una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d).

Sin embargo, es de manera particularmente preferente que las propiedades de bloqueo de las capas eléctricamente activas junto con los electrodos satisfagan condiciones que aseguren una protección efectiva de la capa ópticamente activa frente a la penetración de agua y oxígeno.

En la modalidad preferida adicional, el componente optoelectrónico se caracteriza porque una combinación de capas de un cátodo, la al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones y la al menos una capa de transporte de electrones tiene además una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,01 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,01 cm3/(m2*d) y/o una combinación de capas de un ánodo, la al menos una capa de inyección de hueco o capa de extracción de hueco y la al menos una capa de transporte de electrones tiene una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,01 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,01 cm3/(m2*d). En dependencia de su composición y grosores, las capas pueden adaptarse rutinariamente por el experto en la técnica de modo que puedan alcanzarse las tasas de transmisión mencionadas.

Se ha reconocido que, preferentemente, las capas limitadoras de difusión individuales o las barreras de difusión no deben satisfacer propiedades de bloqueo cuantitativas, sino en particular la combinación de capas, preferentemente del electrodo y las capas eléctricamente activas con la capa ópticamente activa. Por tanto, puede ser preferente que la combinación de un electrodo y una capa de inyección o capa de extracción y una capa de transporte tenga preferentemente un WVTR u OTR de menos de 0,01 g/(m2*d) o de menos de 0,01 cm3/(m2*d). Sin embargo, también puede ser preferente que el componente comprenda una pluralidad de capas de inyección o capas de extracción y capas de transporte preferentemente alternas, en donde la combinación de capas, por ejemplo, el cátodo y todas las capas de inyección de electrones y capas de transporte de electrones, tiene un Wv t R u OTR de menos de 0,01 g/(m2*d) o de menos de 0,01 cm3/(m2*d). Lo mismo se aplica correspondientemente para las otras capas eléctricamente activas. Es decir, también puede ser preferente que la combinación de capas del ánodo y todas las capas de inyección de hueco y las capas de transporte de hueco tengan una WVTR u OTR de menos de 0,01 g/(m2*d) o de menos de 0,01 cm3/(m2*d). Para la modalidad de los componentes generadores de energía, tal como celdas solares o fotodetectores, las capas de inyección deben reemplazarse por capas de extracción en las combinaciones de capas.

Sorprendentemente, dichos valores de WVTR o OTR para las combinaciones de capas de menos de 0,01 g/(m2*d) o de menos de 0,01 cm3/(ir|2*d) conducen a una protección particularmente efectiva de las capas ópticamente activas. Por tanto, para la modalidad preferida, la vida útil de las celdas solares o los LED preferidos aumenta significativamente.

Esta modalidad con los valores mencionados anteriormente representa un componente particularmente libre de mantenimiento debido a las fuertes propiedades de barrera sinérgicas que resultan de la combinación de las capas individuales.

La construcción emisora de luz del componente juega un papel importante para el uso en productos impresos. La modalidad presentada aquí ha demostrado ser particularmente menos propensa a errores en la impresión en papel. También puede preferirse que en una modalidad preferida adicional, el componente optoelectrónico caracterizado porque una combinación de capas de un cátodo, la al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones y la al menos una capa de transporte de electrones tiene una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d) y/o una combinación de capas de un ánodo, la al menos una capa de inyección de hueco o capa de extracción de hueco y la al menos una capa de transporte de electrones tiene una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d). Por tanto, puede ser preferente que la combinación de un electrodo y una capa de inyección o capa de extracción y una capa de transporte tenga preferentemente un WVTR u OTR de menos de 0,1 g/(m2*d) o de menos de 0,1 cm3/(m2*d). Sin embargo, también puede ser preferente que el componente comprenda una pluralidad de capas de inyección o capas de extracción y capas de transporte preferentemente alternas, en donde la combinación de capas, por ejemplo, el cátodo y todas las capas de inyección de electrones y capas de transporte de electrones, tiene un WVTR u OTR de menos de 0,1 g/(m2*d) o de menos de 0,1 cm3/(m2*d). Lo mismo se aplica correspondientemente para las otras capas eléctricamente activas. Es decir, también puede ser preferente que la combinación de capas del ánodo y todas las capas de inyección de hueco y las capas de transporte de hueco tengan una WVTR u OTR de menos de 0,1 g/(m2*d) o de menos de 0,1 cm3/(m2*d). Para la modalidad de los componentes generadores de energía, tal como celdas solares o fotodetectores, las capas de inyección deben reemplazarse por capas de extracción en las combinaciones de capas.

Al reconocer que puede ser suficiente para ciertas modalidades realizar dichos valores para las combinaciones de capas, pueden usarse capas particularmente delgadas para lograr las funciones deseadas.

Sorprendentemente, dichos valores WVTR u OTR para las combinaciones de capas de menos de 0,1 g/(m2*d) o de menos de 0,1 cm3/(m2*d) conducen a un componente con propiedades eléctricas particularmente confiables que pueden determinarse de antemano, lo que está al mismo tiempo suficientemente protegido contra el oxígeno y el agua. Además, es posible usar capas particularmente finas con buenas propiedades protectoras simultaneas y, por tanto, una larga vida útil del componente. Por tanto, se realiza un componente sorprendentemente duradero y flexible.

De esta manera, también pueden realizarse componentes emisores de luz con propiedades estéticas particularmente ventajosas (brillo óptico). Por tanto, los componentes emisores de luz con las propiedades mencionadas anteriormente también pueden usarse para papel muy delgado, tal como el de los periódicos diarios, para lograr un efecto óptico (por ejemplo, luces intermitentes para publicidad de vehículos).

Para los propósitos de la invención, es preferente que la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) represente un valor medido para la permeabilidad del vapor de agua o de las moléculas de agua a través de la capa única o a través de la combinación de capas. Para determinar el valor WVTR, es preferente determinar la masa de las moléculas de agua que se difunden a través de un área de la capa dentro de las 24 horas. En el presente caso, la unidad preferida es el WVTR en g/(m2*d), en donde las unidades SI g representan gramos, d representa día, es decir, 24 horas, y itP representa metros cuadrados del área de la capa o combinación de capas.

De la misma forma, se prefiere para los propósitos de la invención, que la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) represente un valor medido para la permeabilidad de las moléculas de oxígeno a través de la capa única o a través de la combinación de capas. Para determinar el valor OTR, es preferente determinar el volumen de gas de las moléculas de oxígeno que se difunden a través de un área de la capa dentro de las 24 horas. En el presente caso, la unidad preferida es el OTR en cm3/(m2*d), en donde las unidades SI ^ctP representan centímetros cúbicos, d representa día, es decir, 24 horas, y ^tP representa metros cuadrados, es decir, del área de la capa o combinación de capas.

El experto en la técnica sabe cómo pueden determinarse experimentalmente la OTR y la WVTR de películas delgadas y, por lo tanto, puede seleccionar las capas de acuerdo con estas propiedades.

Las pruebas experimentales para determinar la OTR y la WVTR de capas delgadas de componentes optoelectrónicos se describen, por ejemplo, por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) bajo la norma ASTM D1653-13 con el título Métodos de prueba estándar para la transmisión de vapor de agua de películas de recubrimiento orgánico. La documentación para la descripción de las pruebas se descargó de https://www.astm.org/Standards/D1653.htm el 12 de septiembre de 2016.

De acuerdo con la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la al menos una capa de transporte de electrones y la al menos una capa de transporte de huecos tienen una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d) y una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(m2*d). Ventajosamente, estos valores de parámetros para las capas de transporte individuales conducen a evitar de manera efectiva la penetración de moléculas de agua o de oxígeno. Los inventores han encontrado que la capa de transporte de electrones y la capa de transporte de huecos son de particular importancia con respecto a esto ya que rodean directamente la capa ópticamente activa. Un componente particularmente confiable y duradero puede estar disponible con los valores mencionados anteriormente.

Por medio de una capa de transporte de electrones y una capa de transporte de huecos de acuerdo con la reivindicación 1, particularmente con una capa de transporte de huecos caracterizada de esta manera, pueden lograrse las propiedades eléctricas deseadas de manera particularmente confiable, mientras que al mismo tiempo se logran las propiedades de barrera del sistema de capas requerido para una larga vida útil. Además, se facilita, por tanto, el proceso de producción y se reducen los costes de producción.

En una modalidad preferida de la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque al menos una capa de transporte de electrodos tiene una movilidad de electrones entre 10-6 cm2/(V*s) y 10 cm2/(V*s) y preferentemente un LUMO entre 3 - 4 eV y la al menos una capa de transporte de huecos tiene una movilidad de huecos entre 10-6 cm2/(V*s) y 100 cm2/(V*s) y preferentemente un HOMO entre 5 y 7 eV.

La movilidad del portador de carga, es decir preferentemente la movilidad de los electrones (movilidad de electrones) y la movilidad de los huecos (movilidad de huecos), designa preferentemente el factor de proporcionalidad lineal entre la velocidad de deriva de los portadores de carga y un campo eléctrico. Esta movilidad del portador de carga es una propiedad del material y generalmente depende de la temperatura. Los parámetros mencionados anteriormente se aplican preferentemente a una temperatura ambiente de 25 °C a la que se usa preferentemente el componente. Debido a dichos valores de movilidad de carga, los portadores de carga se transportan particularmente de manera efectiva a la zona de recombinación (en el caso de diodos emisores de luz) o a los electrodos (en el caso de celdas solares). Por tanto, los diodos emisores de luz o las celdas solares pueden producirse particularmente de manera eficiente. El desarrollo de calor también puede reducirse durante la operación y, por tanto, puede aumentarse la confiabilidad.

El LUMO (orbital molecular desocupado más bajo) designa el orbital desocupado más bajo de la molécula de la capa de transporte de electrones en el que los electrones pueden moverse como portadores de carga libres. Mientras que el HOMO (orbital molecular ocupado más alto) designa el orbital ocupado más alto de la molécula de la capa de transporte de huecos en la que los huecos pueden moverse como portadores de carga libres. Los parámetros mencionados anteriormente para LUMO y HOMO se optimizan para las bandas de energía de las capas ópticamente activas, que preferentemente emiten o absorben radiación electromagnética en el intervalo visible.

Particularmente, al seleccionar los materiales y grosores de capa adecuados, lo que conduce a las propiedades eléctricas mencionadas anteriormente para la al menos una capa de transporte de electrones o huecos, o por otro lado a las propiedades de barrera deseadas, puede realizarse un componente con las propiedades optoelectrónicas deseadas, que al mismo tiempo como una larga vida útil. Además, puede aumentarse el rendimiento del componente.

De acuerdo con la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la al menos una capa de transporte de electrones tiene un óxido de metal dopado, preferentemente un óxido de zinc dotado, en donde el dopado se lleva a cabo preferentemente con aluminio, álcali, alcalinotérreo, metalocenos y/o n-dopantes orgánicos y la capa de transporte de electrones tiene de manera particularmente preferente un óxido de zinc y aluminio. Sorprendentemente, las capas de transporte de electrones hechas de estos materiales, en particular de un óxido de zinc y aluminio dopado, se distinguen por una barrera de difusión particularmente buena frente a moléculas de agua y oxígeno y además tienen propiedades eléctricas óptimas como resultado del dopaje. Es particularmente preferente que la capa de transporte de electrones esté hecha de los materiales mencionados anteriormente y, por tanto, tenga un LUMO entre 3 - 4 eV y una movilidad de electrones entre 10-6 cm2/(V*s) y 100 cm2/(V*s). El experto en la técnica sabe cómo proporcionar materiales que tengan los parámetros mencionados anteriormente sin ser inventivos.

De acuerdo con la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la al menos una capa de transporte de huecos comprende un tiocianato de metal dopado, preferentemente un tiocianato de cobre dopado y/o un óxido de metal dopado, preferentemente un óxido de zinc dopado. Estos materiales pueden adaptarse particularmente de manera ventajosa a las propiedades deseadas mediante un dopaje correspondiente. Además, tienen las propiedades de barrera deseadas contra el oxígeno y el agua. Además, estos materiales son muy robustos y contribuyen, por tanto, a la producción de un componente confiable. Preferentemente, los materiales se dopan con un tiocianato metálico. Los tiocianatos metálicos son particularmente adecuados para el dopaje. Además, con ellos puede lograrse un amplio intervalo de propiedades establecidas por el dopaje. Los tiocianatos metálicos se seleccionan preferentemente de un grupo que comprende tiocianato de sodio, tiocianato de potasio, tiocianato de plata, tiocianato de tungsteno, tiocianato de vanadio, tiocianato de molibdeno, tiocianato de cobre y/u otros tiocianatos de metales de transición. Los dopajes seleccionados del grupo anterior permiten el ajuste específico de las propiedades eléctricas deseadas. En casos individuales, incluso pueden lograrse efectos sinérgicos debido a una mejora adicional de las ya buenas propiedades de barrera del material base dopado. También puede ser ventajoso dopar con un óxido metálico. Los óxidos metálicos se caracterizan por una trabajabilidad particularmente sencilla y, por lo tanto, confiable. Preferentemente, se usan óxidos metálicos a dopar seleccionados de un grupo que comprende óxidos de tungsteno, óxido de vanadio, óxido de níquel, óxido de cobre, óxido de molibdeno y/u otros óxidos de metales de transición. Estos se caracterizan por una gran efectividad antidopaje. Solamente se requieren unas pocas etapas para su procesamiento. Sin embargo, puede ser preferente dopar con halógenos tal como flúor, cloro, bromo y yodo. Estos se caracterizan por su reactividad química distintiva y por su alta presencia en la naturaleza.

Para la capa de transporte de huecos se dopa un tiocianato de metal, de manera particularmente preferente un tiocianato de cobre, o incluso un óxido de metal, de manera particularmente preferente un óxido de zinc. El experto en la técnica sabe que el dopaje en el contexto de los componentes optoelectrónicos significa preferentemente la introducción de átomos extraños, los dopantes, en una capa, la cantidad introducida que es generalmente menor en comparación con el material portador. Es decir, puede ser preferente que el porcentaje en peso del dopante sea menos del 10%, preferentemente menos del 1% de la capa total. También puede ser preferente que el porcentaje en peso del dopante sea de hasta el 40 % de la capa total. Con el llamado dopaje de tipo p, los aceptores de electrones se dopan, mientras que con el llamado dopaje de tipo n, los donadores de electrones se dopan. Para la capa de transporte de huecos, es preferente seleccionar materiales que tengan propiedades aceptoras y preferentemente tengan un LUMO cercano al HOMO del portador del tiocianato metálico u óxido metálico, preferentemente del tiocianato de cobre o del óxido de zinc. Por ejemplo, un dopante orgánico de tipo p también puede ser preferentemente tetrafluorotetracianoquinodimetano o incluso hexaazatrifenilenhexacarbonitrilo. Estos han probado ser particularmente útiles. Pueden dar lugar a ventajas adicionales, tal como un mayor rendimiento y confiabilidad, así como también un alto rendimiento.

Es particularmente preferente usar tiocianato de cobre u óxido de zinc con los dopantes adecuados mencionados anteriormente como portador de la capa de transporte de huecos.

Resultó sorprendente que, con los materiales mencionados anteriormente para las capas de transporte de huecos, en particular mediante el uso de tiocianato de cobre u óxido de zinc, puede evitarse particularmente de manera efectiva la permeación de agua u oxígeno, mientras que al mismo tiempo que tiene excelentes propiedades eléctricas para el transporte de huecos de electrones. Es particularmente preferente, por dopaje, que la banda de transporte de hueco tenga una movilidad de huecos entre 10-6 cm2/(V*s) y 100 cm2/(V*s) y el portador y los dopantes que se seleccionarán de manera que el HOMO de la banda de transporte de hueco esté entre 5 eV y 7 eV. Por tanto, el componente ópticamente activo puede operarse de manera particularmente confiable y efectiva.

En una modalidad preferida de la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque al menos una capa de transporte de electrones tiene un grosor de capa general de 10-50 nm, que es particularmente robusto y confiable. Por tanto, es preferente que tenga un grosor de capa general de 25 - 30 nm. Esto ha probado ser particularmente libre de mantenimiento y fácil de fabricar, de manera que se reducen los costes. La al menos una capa de transporte de huecos tiene un grosor de capa general de 10 - 40 nm, que también es particularmente robusta y confiable. Por tanto, es preferente un grosor de capa general de 10 - 30 nm. Esto también ha probado ser particularmente libre de mantenimiento y fácil de producir y, por lo tanto, reduce los costos. Es de manera particularmente preferente que el grosor de capa total de la capa de transporte de huecos tenga un grosor de 15 -25 nm. Esto representa una mejora de las propiedades eléctricas. El grosor de capa total designa preferentemente el grosor de todas las capas de transporte de electrones o capas de transporte de huecos. En el caso del uso de una capa de transporte de electrones o capa de transporte de huecos, el grosor corresponde al grosor de la capa de transporte de electrones o capa de transporte de huecos. Para el propósito de la invención, el grosor designa preferentemente la extensión de una capa a lo largo de la estructura de capas entre los electrodos ya lo largo del transporte de portadores de carga. Los parámetros mencionados anteriormente se optimizan ventajosamente por un lado para implementar una protección efectiva de la capa ópticamente activa, en particular contra el oxígeno y el agua, y por otro lado para implementar una estructura general particularmente delgada del componente optoelectrónico. Por tanto, puede proporcionarse un componente flexible particularmente duradero, aunque delgado. Además, se aumenta la confiabilidad y puede lograrse un efecto particularmente estético debido a las capas delgadas e invisibles. Estos contribuyen de manera sinérgica al efecto estético en un dispositivo emisor y también a que aumenta la transmisión de luz de las capas y se reduce su dispersión.

De acuerdo con la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones y la al menos una capa de inyección de hueco o capa de extracción de hueco tienen una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 1 cm3/(m2*d) y una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 1 g/(m2*d). Si estas capas exteriores del componente tienen las propiedades mencionadas anteriormente, puede asegurarse una protección particularmente efectiva de los elementos interiores. Esta protección ya tiene un efecto positivo durante la producción cuando el dispositivo es particularmente sensible y aumenta la confiabilidad.

En el componente, puede producirse una afluencia de moléculas de agua y moléculas de oxígeno en el componente debido a nanodefectos en los electrodos. De acuerdo con la invención, las capas de transporte para los portadores de carga representan preferentemente una barrera de difusión para estos permeantes. Las capas de inyección o las capas de extracción se encuentran preferentemente entre los electrodos y las capas de transporte y preferentemente limitan la difusión. Puede lograrse una limitación particular de la difusión de agua y oxígeno con los parámetros mencionados anteriormente para la OTR y la WVTR de las capas de inyección o las capas de extracción. Como resultado, las longitudes de trayectoria de las moléculas se extienden mucho, de modo que una salida - por ejemplo, por un defecto en los electrodos - resulta mucho más probable que la difusión hacia la capa ópticamente activa sensible. La modalidad preferida aumenta, por tanto, la vida útil del componente hasta cierto grado. Debido a las propiedades limitadoras de difusión de las capas de inyección o capas de extracción en combinación con la barrera de difusión realizada por las capas de transporte, puede realizarse una protección particularmente efectiva de la capa ópticamente activa. La protección contra la difusión que resulta de la combinación de las capas es sorprendentemente mayor que la protección proporcionada solamente por las capas de transporte. Este efecto, como se indicó anteriormente, es sinérgico, es decir, la protección es considerablemente más fuerte de lo que cabría esperar de la suma de los efectos protectores de las capas individuales.

De acuerdo con la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones comprende polímeros dieléctricos. Estos se caracterizan por una robustez particular, de manera que puede proporcionarse un componente de larga duración. Sus buenas propiedades de barrera crean sinergias que también tienen un efecto positivo en la longevidad. Es particularmente preferente usar polímeros hidrófilos y/o polielectrolitos. Estos pueden ser particularmente fáciles de procesar y por tanto resultan en un ahorro de tiempo, materiales y etapas de trabajo, y, en consecuencia, de costes. Más particularmente preferente, los polímeros se seleccionan de un grupo que comprende polioxazolinas, polimetacrilatos, poliacrilamidas, óxidos de polietileno, ácidos poliacrílicos, poliacrilatos, polivinilpirrolidona y copolímeros de este grupo. Estos han probado ser particularmente útiles y se caracterizan por propiedades eléctricas superiores. En particular, se prefiere el uso de alcohol polivinílico, polietilenimina o polietilenimina etoxilada, ya que conducen a una mejora adicional y a un aumento del rendimiento del componente.

Los materiales mencionados anteriormente son particularmente adecuados para asegurar la función eléctrica de las capas de inyección o capas de extracción de electrones. Por tanto, los electrones como portadores de carga pueden usar el efecto cuántico de "tunelización" y saltar del cátodo a la capa de transporte de electrones (en el caso de la capa de inyección de electrones) o de la capa de transporte de electrones al cátodo (en el caso de la capa de extracción de electrones). Los polímeros dieléctricos mencionados anteriormente generan preferentemente dipolos superficiales correspondientes y reducen, por tanto, la barrera de inyección de electrones. De manera similar, la movilidad de las moléculas de oxígeno y agua en las capas se reduce o restringe sorprendentemente en gran medida. Por tanto, los materiales mencionados anteriormente permiten que el valor preferido para el OTR de menos de 1 cm3/(m2*d) y para el WVTR de menos de 1 g/(m2*d) se implemente de manera particularmente confiable.

De acuerdo con la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la al menos una capa de inyección de huecos o capa de extracción de huecos comprende polímeros dieléctricos. Estos tienen propiedades de barrera superiores y, por tanto, aumentan la confiabilidad. Estos son preferentemente polímeros con grupos funcionales seleccionados de un grupo que comprende -CN, -SCN, -F, -Cl, -I y/o -Br, que son particularmente robustos y libres de mantenimiento. Por tanto, la al menos una capa de inyección de huecos o capa de extracción de huecos comprende de manera particularmente preferente fluoruro de polivinilideno (PVDF), cloruro de polivinilideno (PVDC), poliacrilonitrilo (PAN) y/o un copolímero de estos, lo que provoca una mejora y un aumento del rendimiento de la componente.

Los materiales mencionados anteriormente son particularmente adecuados para asegurar la función eléctrica de las capas de inyección o capas de extracción de huecos de electrones. En particular, los polímeros mencionados anteriormente cumplen la propiedad de inyección preferida, es decir, un aumento de la función de trabajo de los electrones en las superficies de contacto con la capa de inyección y, por tanto, una inyección de hueco efectiva. Además, los materiales tienen excelentes propiedades de barrera contra el agua y el oxígeno. Algunos de los materiales mencionados anteriormente ya se usan como películas para alimentos. Resultó sorprendente que mediante el uso de estos materiales se pudieran proporcionar capas de inyección o capas de extracción para huecos de electrones que aseguran tanto una función particularmente eficiente energéticamente del componente como una vida útil particularmente larga.

En otra modalidad preferida, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la al menos una capa de inyección de electrones o capa de extracción de electrones tiene un grosor de capa total entre 0,1 y 10 nm. Tal grosor de capa puede procesarse de manera particularmente confiable y contribuir a la mejora de las propiedades eléctricas y ópticas. Es particularmente preferente un grosor de capa de entre 5 nm y 7 nm, ya que aquí se logra por un lado un compromiso ideal entre las propiedades ópticas y eléctricas deseadas y por otro lado se logra un aumento de la calidad del método de producción. Para la al menos una capa de inyección de huecos o capa de extracción de huecos, es preferente un grosor de capa total entre 0,1 nm y 10 nm. Las ventajas que se aplican a la capa de inyección de electrones o a la capa de extracción de electrones también se aplican aquí. Lo mismo se aplica para el grosor de capa particularmente preferido entre 5 nm y 7 nm. El grosor de capa total cuantifica preferentemente la extensión total de cada capa de inyección de electrones o capas de extracción de electrones o cada capa de inyección de huecos o capa de extracción de huecos. En el caso de una capa, el grosor de capa total es preferentemente igual al grosor de la capa, de cualquier otra manera igual a la suma del grosor de las capas individuales. Los inventores han encontrado que los grosores de capa mencionados anteriormente, sorprendentemente permiten tanto excelentes propiedades de bloqueo contra el agua como contra el oxígeno, así como también un "tunelado" efectivo, de manera que se cumple la función eléctrica.

En una modalidad preferida adicional de la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque el componente tiene al menos dos capas de inyección de electrones o capas de extracción de electrones, al menos dos capas de transporte de electrones, al menos dos capas de transporte de huecos y al menos dos capas de inyección de huecos o capas de extracción de huecos, en donde las capas de inyección de electrones o las capas de extracción de electrones y las capas de transporte de electrones y las capas de inyección de huecos o las capas de extracción de huecos y las capas de transporte de huecos se disponen en una disposición alterna. Para el propósito de la invención, la disposición alterna significa preferentemente que las capas de inyección o las capas de extracción se alternan preferentemente con las capas de transporte. Por ejemplo, una estructura de capas preferida para dos capas de transporte de electrones y dos capas de inyección de electrones sería la siguiente: la primera capa de inyección se une al cátodo, seguida por la primera capa de transporte, la segunda capa de inyección y la segunda capa de transporte, que se une a la capa ópticamente activa. Mediante el uso preferido de varias capas de inyección y capas de transporte, puede lograrse una protección particularmente efectiva contra la penetración de agua y oxígeno. A través de la disposición alterna resulta un aumento sorprendente de las propiedades de bloqueo de las capas, incluso con un grosor menor de las capas individuales. Este efecto sinérgico, en particular en el caso de una disposición alterna de las capas, es mayor de lo que supondría la suma de las propiedades de bloqueo de las capas individuales.

En una modalidad preferida adicional de la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque el ánodo comprende metales, óxidos metálicos, tiocianatos metálicos, nanohilos metálicos y/o mezclas de estos materiales. Estos materiales tienen la ventaja de que son particularmente fáciles de procesar. Preferentemente, los nanohilos metálicos son nanohilos de plata y/o nanohilos de óxido metálico. Estos tienen propiedades ópticas y eléctricas particularmente excelentes y por tanto proporcionan una mejora y un aumento en el rendimiento del componente. Los óxidos de metales son preferentemente óxidos de metales de transición u óxidos de metales dopados con metales y/o halógenos. Estos se caracterizan por una función de trabajo particularmente alta y mejoran la efectividad del componente. De los materiales mencionados anteriormente, se prefieren particularmente el óxido de indio y zinc y/o el óxido de zinc fluorado. Estos materiales son particularmente robustos y, por tanto, aumentan la confiabilidad. Los tiocianatos metálicos son preferentemente tiocianatos de metales de transición, ya que son fáciles de procesar y, por tanto, reducen los costes. Son particularmente preferentes el tiocianato de tungsteno y/o el tiocianato de cobre. Se ha probado que estos materiales no requieren particularmente mantenimiento y aumentan la vida útil. Además, pueden estar bien conectados eléctricamente.

Todos los materiales mencionados anteriormente realizan la función del ánodo particularmente bien para servir como un proveedor de huecos de electrones y tienen una alta función de trabajo y conductividad de área para huecos de electrones. Además, el material del ánodo puede seleccionarse de manera particularmente preferente de manera que sea transparente a la luz visible, ya que el ánodo se usa preferentemente para descargar la radiación generada electromagnéticamente (en el caso de diodos emisores de luz). Además, los materiales tienen preferentemente propiedades de bloqueo contra el agua o el oxígeno, de modo que todo el OTR o WVTR de una combinación de electrodos, capas de inyección o capas de extracción y capas de transporte es preferentemente de menos de 0,01 cm3/(m2*d) o 0,01 g/(m2*d).

Sin embargo, también puede ser preferente que todos los OTR o WVTR de una combinación de electrodos, capas de inyección o capas de extracción y capas de transporte sean preferentemente de menos de 0,1 cm3/(m2*d) o 0,1 g/(m2*d). Las propiedades OTR o WVTr deseadas pueden verse influidas correspondientemente por un grosor de capa adecuado del material del ánodo y por el material y el grosor de las otras capas.

De manera particularmente preferente, el ánodo se hace de un óxido de indio y estaño (ITO) con un grosor de capa de manera particularmente preferente de aprox. 150 nm. Para los propósitos de la invención, detalles tales como aprox., acerca de o términos sinónimos deben entenderse preferentemente como una tolerancia de ± 10 %, de manera particularmente preferente de ± 5 %. En una variante adicional particularmente preferida, también se aplica una capa delgada de plata al ITO) preferentemente con un grosor de capa de aprox. 2 nm). Esto aumenta aún más el rendimiento. En una variante preferida adicional, el ánodo consiste en una capa de ITO de aprox. 150 nm, una capa de plata de aprox. 2 nm y adicionalmente una capa de óxido de tungsteno (WO3 con un grosor de capa de preferentemente aprox. 2 nm). Ventajosamente, la aplicación de estas capas metálicas permite una buena provisión de huecos de electrones. Además, con grosores de capa de 1 nm a 5 nm, los materiales son muy transparentes.

Gracias a la mayor función de trabajo del óxido de tungsteno en comparación con la plata, el diodo emisor de luz preferido puede operar con una tensión de operación particularmente baja. Además, también puede ser preferente, en particular para las modalidades mencionadas anteriormente, que el ITO se reemplace por un óxido de flúor y estaño (FTO) o un óxido de cloro y estaño (CTO) o un óxido de cloro y zinc (CZO) o un óxido de flúor y zinc (FZO) o con nanohilos metálicos, preferentemente nanohilos de plata embebidos en una matriz de FTO, CTO, CZO o FZO. Gracias a sus propiedades preferentemente ópticas, los materiales mencionados anteriormente contribuyen al aumento del rendimiento del componente. Igualmente, el aumento de brillo resultante y la reducción de la dispersión lograron un efecto estético especial.

En una modalidad preferida adicional, el componente optoelectrónico se caracteriza porque el ánodo tiene un grosor de capa entre 50 y 500 nm. Por tanto, puede implementarse un método de construcción compacto y flexible del componente optoelectrónico que tenga las propiedades ópticas deseadas. Igualmente, pueden lograrse las propiedades OTR o WVTR deseadas de todo el sistema de capas. Además, grosor de capa facilita el contacto eléctrico del ánodo y proporciona la estabilidad mecánica requerida del ánodo.

En una modalidad preferida, el componente optoelectrónico se caracteriza porque el cátodo comprende metales, óxidos metálicos, tiocianatos metálicos, nanohilos metálicos y/o mezclas de estos materiales. Estos materiales son particularmente robustos y libres de mantenimiento. Los metales se seleccionan preferentemente de un grupo que comprende aluminio, cobre, galio, indio, estaño, cobalto, níquel, que tienen una buena trabajabilidad y por tanto simplifican la producción. Preferentemente, los nanohilos metálicos son nanohilos de plata y/o nanohilos de óxido metálico, que mejora el rendimiento del componente. El cátodo comprende de manera particularmente preferente óxidos metálicos dopados con metales, que aumentan la calidad del componente. De manera particularmente preferida, el cátodo comprende un óxido de zinc dopado con aluminio, lo que permite una mejora de las propiedades eléctricas.

Estos materiales permiten la optimización de la función de trabajo del cátodo y en particular una provisión óptima de electrones en el caso de los diodos emisores de luz. Por tanto, puede realizarse una resistencia de lámina particularmente baja para facilitar la inyección más uniforme posible de los electrones a través de la superficie del cátodo.

De manera particularmente preferente, el cátodo consiste en una capa metálica, preferentemente de plata, que se imprime preferentemente. En producción esto significa un ahorro de tiempo, materiales y etapas de trabajo, y por consiguiente de costes. Igualmente, en el intervalo de longitud de onda visible, la plata tiene propiedades ópticas (reflexión) ideales. Alternativamente, sin embargo, puede ser preferente la deposición de vapor del metal. La deposición de vapor del metal proporciona un aumento de la confiabilidad durante la producción. Además de la plata, pueden usarse preferentemente otros metales tal como aluminio, cobre, Galinstan o aleaciones. Estas materias primas se caracterizan por una buena trabajabilidad. El grosor del cátodo para estos materiales está preferentemente entre 50 nm y 500 nm. Los cátodos de este grosor pueden producirse de manera particularmente confiable. Un grosor de capa del cátodo de aprox. 150 nm es particularmente preferente. Un cátodo de este grosor es particularmente efectivo.

En una variante preferida adicional, el cátodo consiste de una capa hecha de nanohilos metálicos que están impresos. Tal cátodo puede producirse de manera particularmente confiable y rentable. Preferentemente, estos son nanocables de plata. Estos contribuyen a un aumento en el rendimiento, especialmente debido a las favorables propiedades ópticas y eléctricas. Alternativamente, puede ser preferente usar nanocables de cobre, cobalto o níquel. Estos pueden procesarse particularmente bien y aumentan la confiabilidad. La capa de nanoalambres metálicos tiene preferentemente también un grosor entre 30 y 500 nm, que puede producirse de manera particularmente confiable, es muy robusta y puede ponerse en contacto eléctricamente de manera particularmente sencilla. Un grosor de capa de aprox. 150 nm es particularmente preferente. Estos pueden producirse de una manera particularmente libre de errores. Puede ser preferente que los nanohilos metálicos se incrusten en una matriz de óxido metálico hecha de óxido de zinc dopado con aluminio. Por tanto, pueden lograrse propiedades eléctricas particularmente ventajosas. Puede ser particularmente preferente que el cátodo sea transparente. Un diodo emisor de luz particularmente transparente puede proporcionarse junto con un ánodo preferentemente transparente. Debido al comportamiento de radiación de dos lados, se logra un efecto particularmente estético y un efecto sorprendente, que puede usarse, por ejemplo, en publicidad impresa.

Además, las propiedades OTR o WVTR deseadas del sistema de capas que comprende el cátodo pueden lograrse mediante dichos materiales y grosores del cátodo.

Además, puede ser preferente adherir una película metálica a los nanohilos metálicos del cátodo. Por tanto, puede obtenerse una reflexión aumentada y una emisión de luz aumentada del ánodo transparente. La película de metal puede ser preferentemente una película de aluminio comercial con un grosor de aprox. 50 μm. Por tanto, los costos pueden reducirse. Sin embargo, la película de metal también puede tener un grosor en el intervalo de 10 μm a 100 μm. La ventaja de esta modalidad es la flexibilidad para seleccionar las propiedades deseadas con respecto al grado de robustez, grado de reflexión y flexibilidad del componente. Además, la película metálica preferida usada también puede estar hecha de cobre u otros metales. Por tanto, la salida de luz puede aumentarse y adaptarse.

En una modalidad preferida adicional, el componente optoelectrónico se caracteriza porque el cátodo tiene un grosor de capa entre 50 y 500 nm. Por tanto, se proporciona un medio adicional para una extensa influencia sobre las propiedades eléctricas y ópticas. Preferentemente, el cátodo debería tener un grosor de capa entre 100 nm y 200 nm. Se ha probado que tal cátodo es particularmente robusto y confiable.

En otra modalidad preferida de la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la capa ópticamente activa es una capa emisora con un espectro de emisión preferentemente en un intervalo de longitud de onda entre 400 nm y 700 nm. La capa generadora de luz consiste preferentemente en polímeros orgánicos semiconductores o moléculas que cuando se excitan eléctricamente, es decir, la aplicación de tensión a los electrodos, generan luz en el intervalo visible, preferentemente entre 400 nm y 700 nm. Preferentemente, la capa emisora tiene un grosor de 15 nm a 100 nm. Por tanto, se logra un aumento del rendimiento de la capa generadora de luz en relación con su eficiencia y las propiedades ópticas generales. De manera particularmente preferida, la capa emisora tiene un grosor de 40 - 60 nm. Tal capa emisora trabaja de manera muy confiable y sin mantenimiento. En una variante preferida, la capa generadora de luz consiste en un 95 % en peso de un polímero, que genera luz en el espectro visible tras la estimulación eléctrica, y un 5 % en peso de un polímero que tiene una separación de banda mayor que el polímero generador de luz. En esta variante preferida, puede generarse luz monocromática. En una modalidad preferida adicional, la capa emisora consiste completamente en un polímero, que genera luz en el espectro visible tras la estimulación eléctrica. Tal capa emisora es particularmente robusta. Además, la capa emisora puede tener preferentemente diversos dopantes para aumentar la conductividad y, por tanto, mejorar la eficiencia (por ejemplo, quinolato de aluminio, tetrafluorotetracianoquinodimetano, nanopartículas de óxido de molibdeno, metalocenos), o para variar el espectro de emisión y la eficiencia de los fotones electrónicos (por ejemplo, complejos de quinolato de iridio). Sin embargo, para el propósito de la invención pueden usarse ventajosamente capas emisoras completamente diferentes. Las capas emisoras son en su mayoría susceptibles a reacciones con agua u oxígeno, de modo que su eficiencia depende en gran medida de la exposición a estas moléculas. Al proporcionar un componente óptico que protege efectivamente la capa ópticamente activa, tal como la capa emisora, de la penetración de agua y oxígeno, es posible usar y adaptar una amplia variedad de capas para la aplicación respectiva. La modalidad preferida, que emite en el espectro visible, es particularmente adecuada para aplicaciones comerciales.

En otra modalidad preferida de la invención, el componente optoelectrónico se caracteriza porque la capa ópticamente activa es una capa absorbente con un espectro de absorción preferentemente en un intervalo entre 300 nm y 1500 nm. Preferentemente, pueden usarse como capa absorbente capas de polímero que absorben radiación eléctrica, preferentemente radiación solar, y generan pares de huecos de electrones libres. A través de dichos intervalos preferidos, puede lograrse una amplia utilización de la energía solar para las celdas solares. Ventajosamente, para la capa absorbente pueden usarse muchos materiales conocidos del estado de la técnica. En particular, los criterios de exclusión relacionados con la sensibilidad al agua o al oxígeno se relacionan con el deterioro de la vida útil, ya que las propiedades de bloqueo de las capas eléctricas adicionales protegen efectivamente la capa ópticamente activa.

La invención se refiere además a un método para producir un componente optoelectrónico de acuerdo con la invención o una modalidad preferida del mismo, en donde el método se caracteriza porque la capa de inyección de electrones, la capa de transporte de electrones, la capa ópticamente activa, la capa de transporte de huecos y/o o la capa de inyección de huecos se aplica con un método químico húmedo y/o un método de evaporación térmica. Tales métodos representan una mejora en relación con la técnica anterior y son particularmente confiables. Es particularmente preferente que las capas se apliquen mediante serigrafía, recubrimiento por rotación, impresión por desplazamiento y/o impresión por huecograbado. Estos métodos resultan en un ahorro de tiempo, materiales, etapas de trabajo y costos. Es particularmente preferente aplicar las capas por medio de un método de impresión por inyección de tinta. Este método es particularmente robusto y eficiente, y da como resultado una calidad aumentada en comparación con los métodos convencionales. El cátodo y el ánodo pueden aplicarse de manera particularmente preferente con un método de pulverización. Este método proporciona una confiabilidad aumentada y hace que la producción sea menos costosa.

Por tanto, es particularmente preferente que las capas de transporte y las capas de inyección o las capas de extracción puedan procesarse de manera estable en el aire. Los materiales mencionados anteriormente y el método descrito aquí para aplicar las capas son particularmente adecuados para este propósito. "Procesado de manera estable en el aire" en particular significa que todas las etapas requeridas para la producción del componente, en particular la aplicación de las capas, pueden llevarse a cabo sin limitaciones y con precauciones especiales en el aire ambiente circundante. Por tanto, pueden ahorrarse costos y tiempo durante la producción y aumentar la eficiencia.

Preferentemente, se entiende por procesos químicos húmedos procesos de producción en los que los materiales para las capas individuales, por ejemplo, los polímeros, están presentes en soluciones y se lleva a cabo un recubrimiento mediante el uso de estas soluciones. El experto en la técnica conoce disolventes adecuados como portadores para los respectivos componentes. Se entiende por deposición térmica de vapor los procesos de recubrimiento preferidos a base de vacío en los que los materiales para las capas se calientan hasta el punto de ebullición y, por tanto, se depositan con vapor sobre los respectivos sustratos.

Por medio de los métodos anteriores, es posible aplicar capas puras particularmente homogéneas que tienen expansiones bien definidas. El método de impresión por inyección de tinta para las capas eléctricas, así como también la capa ópticamente activa y el método de pulverización para los electrodos también se caracterizan por costes de producción particularmente bajos y una amplia aplicabilidad a diversos sustratos. Sobre todo, gracias a la procesabilidad de las capas electroactivas en el aire, el proceso puede realizarse sin ningún esfuerzo especial, en particular sin usar cámaras especiales de vacío o llenas de gas.

A continuación, la invención se describirá con mayor detalle mediante el uso de ejemplos, pero sin limitarse a éstos. Breve descripción de las figuras

Figura 1 Representación esquemática de la estructura de capas de un componente optoelectrónico convencional que se encapsula por una película de barrera.

Figura 2 Vista de zoom esquemática de la estructura de capas de la película de barrera para un componente óptico convencional.

Figura 3 Representación esquemática de una modalidad preferida del componente optoelectrónico de acuerdo con la invención.

Descripción detallada de las figuras

Las Figuras 1 y 2 muestran la estructura esquemática de un componente optoelectrónico convencional 1 que se encapsula por una película de barrera 17. La estructura de capas para el componente 1 representado es la de un diodo emisor de luz y se compone de la siguiente manera. Un cátodo 3 sirve para proporcionar electrones, mientras que el ánodo 5 proporciona huecos tan pronto como se aplica una tensión a estos electrodos. Los símbolos y -cada uno muestra preferentemente la dirección de la tensión. Las propiedades de la capa de inyección de electrones 7 y la capa de inyección de huecos 9 permiten preferentemente un túnel mecánico cuántico eficiente de los portadores de carga a las capas de transporte. La capa de transporte de electrones 11 y la capa de transporte de huecos 13 se caracterizan por una alta movilidad para los portadores de carga y aseguran un transporte dirigido a la capa emisora 15. En la capa emisora 15, los portadores de carga se recombinan para producir excitones y la emisión de luz visible 2. La penetración de agua u oxígeno en la capa emisora reduce significativamente el coeficiente de eficiencia y, por tanto, la vida útil. Por este motivo, en el estado de la técnica, el componente optoelectrónico 1 se encapsula por una película de barrera 17, que pretende impedir la penetración de agua y oxígeno. Para este propósito, en el estado de la técnica es habitual seleccionar una estructura de capas alternas en la que las capas limitadoras de difusión 19 se alternan con barreras de difusión o capas de bloqueo 21. La barrera de difusión o capa de bloqueo 21 debe evitar la difusión de moléculas. Sin embargo, también existe la posibilidad de que las moléculas se difundan a través de pequeños defectos. Debido a las capas limitadoras de difusión 19, la longitud de trayectoria de las moléculas se extiende, de modo que emergen de nuevo preferentemente a través del defecto en una barrera de difusión o capa de bloqueo 21. Además, en el anterior la película de barrera comprende un sustrato portador 23.

La Figura 3 muestra una representación esquemática de una modalidad preferida del componente optoelectrónico de acuerdo con la invención. La estructura de capas para el componente optoelectrónico 1 representado es la de un diodo emisor de luz. Las funciones básicas de las capas en la estructura de capas son las mismas que las de los componentes optoelectrónicos convencionales de acuerdo con la Figura 1 o 2. Un cátodo 25 sirve para proporcionar electrones, mientras que el ánodo 27 proporciona huecos tan pronto como se aplica una tensión a estos electrodos. Los símbolos y - cada uno muestra preferentemente la dirección de la tensión. Además, sin embargo, el cátodo 25 y el ánodo 27 tienen propiedades de bloqueo contra las moléculas de agua y oxígeno, proporcionando, por tanto, una barrera de difusión para los permeantes.

Las propiedades eléctricas de la capa de inyección de electrones 29 y la capa de inyección de huecos 31 permiten preferentemente un túnel mecánico cuántico eficiente de los portadores de carga a las capas de transporte. Al mismo tiempo, los materiales de la capa de inyección de electrones 29 y la capa de inyección de huecos 31 se seleccionan de manera que tengan efectos limitantes de difusión en las moléculas de agua y oxígeno, de modo que se extienda la longitud de difusión de las moléculas en la capa respectiva.

La capa de transporte de electrones 33 y la capa de transporte de huecos 35 se caracterizan por una alta movilidad para los portadores de carga y aseguran un transporte dirigido a la capa emisora 15. En la capa emisora 15, los portadores de carga se recombinan para producir excitones y la emisión de luz visible 2.

Sin embargo, por el contrario, con la técnica anterior, la capa de transporte de electrones 33 y la capa de transporte de huecos 35 proporcionan una barrera de difusión para el agua y el oxígeno. La estructura de capas de acuerdo con la invención facilita, por tanto, una estructura de capas alternante de capas limitadoras de difusión y barreras de difusión de la misma manera que la película de barrera de la técnica anterior. Sin embargo, de acuerdo con la invención se ha encontrado que las capas eléctricamente activas (capa de inyección de electrones 29, capa de inyección de huecos 31, capa de transporte de electrones 33 y capa de transporte de huecos 35) y los electrodos (cátodo 25 y ánodo 27) pueden usarse como capas limitantes de difusión y barreras de difusión. La capa de transporte de electrones 33, la capa de transporte de huecos 35, el cátodo 25 y el ánodo 27 funcionan, por tanto, como barreras de difusión que deberían reducir la difusión de moléculas de agua u oxígeno. La capa de inyección de electrones 29 y la capa de inyección de huecos 31 funcionan como capas limitadoras de difusión que extienden la longitud de la trayectoria de las moléculas y, por tanto, pueden compensarse los defectos de las barreras de difusión. En la modalidad preferida, la combinación de capas del cátodo 25, la capa de inyección de electrones que limita la difusión 29 y la capa de transporte de electrones como barrera de difusión 33 tiene una OTR de menos de 0,1 cm3/(m2*d), preferentemente menos de 0,01 cm3/ (m2*d) y una WVTR de menos de 0,1 g/(m2*d), preferentemente de menos de 0,01 g/(m2*d). Igualmente, la combinación de capas del ánodo 27, la capa de inyección de huecos que limita la difusión 31 y la capa de transporte de huecos como barrera de difusión 35 tiene una OTR de menos de 0,1 cm3/(m2*d), preferentemente menos de 0,01 cirr3/ (m2*d) y una WVTR de menos de 0,1 g/(m2*d), preferentemente de menos de 0,01 g/(m2*d).

Estos parámetros pueden evitar la penetración de moléculas de agua y oxígeno en la capa emisora 15 y aumentar significativamente la vida útil. Ventajosamente, esto no requiere una película de barrera compleja y costosa que aumente el grosor general del componente optoelectrónico 1.

Se debe señalar que podrían usarse diversas alternativas a las modalidades de la invención descritas para llevar a cabo la invención y llegar a la solución de acuerdo con la invención. El componente optoelectrónico de acuerdo con la invención y la producción del mismo en el método descrito no se limitan en sus modalidades a las modalidades preferidas mencionadas anteriormente. Más bien, es concebible una variedad de variantes de diseño que pueden diferir de la solución ilustrada. El objetivo de las reivindicaciones es definir el alcance de protección de la invención.

Lista de números de referencia

1 Componente optoelectrónico

2 Luz

3 Cátodo

5 Ánodo

7 Capa de inyección de electrones

9 Capa de inyección de huecos

11 Capa de transporte de electrones

13 Capa de transporte de huecos

15 Capa emisora

17 Película de barrera

19 Capas limitantes de difusión

21 Barrera de difusión

23 Sustrato portador

25 Cátodo como barrera de difusión

27 Ánodo como barrera de difusión

29 Capa de inyección de electrones limitante de difusión

31 Capa de inyección de huecos limitante de difusión

33 Capa de transporte de electrones como barrera de difusión

35 Capa de transporte de huecos como barrera de difusión

Claims

REIVINDICACIONES

1. Componente optoelectrónico (1) que tiene un cátodo (25) y un ánodo (27) y un sistema de capas entre el cátodo (25) y el ánodo (27) que comprende

- al menos una capa de inyección de electrones (29) o capa de extracción de electrones adyacente al cátodo, - al menos una capa de transporte de electrones (33)

- al menos una capa ópticamente activa

- al menos una capa de transporte de huecos (35)

- al menos una capa de inyección de huecos (31) o una capa de extracción de huecos adyacente al ánodo caracterizado porque

la al menos una capa de inyección de electrones (29) o capa de extracción de electrones y la al menos una capa de inyección de huecos (31) o capa de extracción de huecos limitan la difusión de agua y/o oxígeno y tienen una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 1 cm3/(m2*d) y

la al menos una capa de transporte de electrones (33) y la al menos una capa de transporte de huecos (35) representan una barrera de difusión contra el agua y/o el oxígeno y tienen una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d) y en donde

la al menos capa de transporte de electrones (33) tiene un óxido de metal dopado,

la al menos una capa de transporte de huecos (35) tiene un tiocianato de metal dopado y/o un óxido de metal dopado,

la al menos una capa de inyección de electrones (29) o capa de extracción de electrones comprende polímeros dieléctricos y

la al menos una capa de inyección de huecos (31) o capa de extracción de huecos comprende polímeros dieléctricos.

2. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con la reivindicación anterior,

caracterizado porque

una combinación de capas de un cátodo (25), la al menos una capa de inyección de electrones (29) o capa de extracción de electrones y la al menos una capa de transporte de electrones (33) tienen una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(m2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d) y/o

una combinación de capas de un ánodo (27), la al menos una capa de inyección de huecos (31) o la capa de extracción de huecos y la al menos una capa de transporte de electrones (35) tiene una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de menos de 0,1 g/(2*d) y una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de menos de 0,1 cm3/(m2*d).

3. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

la al menos una capa de transporte de electrones (33) tiene un óxido de zinc dotado, en donde el dopaje se lleva a cabo preferentemente con aluminio, álcali, alcalinotérreo, metalocenos y/o n-dopantes orgánicos y la capa de transporte de electrones (33) tiene de manera particularmente preferente un óxido de zinc y aluminio.

4. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

la al menos una capa de transporte de huecos (35) tiene un tiocianato de cobre dopado y/o un óxido de zinc dopado,

preferentemente dopado con un tiocianato de metal, preferentemente seleccionado de un grupo que comprende tiocianato de sodio, tiocianato de potasio, tiocianato de plata, tiocianato de tungsteno, tiocianato de vanadio, tiocianato de molibdeno, tiocianato de cobre y/u otros tiocianatos de metales de transición y/o preferentemente dopado con un óxido de metal, preferentemente seleccionado de un grupo que comprende óxido de tungsteno, óxido de vanadio, óxido de níquel, óxido de cobre, óxido de molibdeno y/u otros óxidos de metales de transición y/o preferentemente dopado con un halógeno, de manera particularmente preferente flúor.

5. Componente optoelectrónico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

la al menos una capa de transporte de electrones (33) tiene un grosor de capa general de 10 - 50 nm, preferentemente 25 - 30 nm y la al menos una capa de transporte de huecos (35) tiene un grosor de capa general de 10 - 40 nm, preferentemente 10-30 nm, de manera particularmente preferente de 15 - 25 nm y/o

la al menos una capa de inyección de electrones (29) o capa de extracción de electrones tiene un grosor de capa general entre 0,1 nm y 10 nm, preferentemente entre 5 nm y 7 nm

y la al menos una capa de inyección de huecos o capa de extracción de huecos tiene un grosor de capa general entre 0,1 nm y 10 nm, preferentemente entre 5 nm y 7 nm.

6. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

los polímeros dieléctricos de al menos una capa de inyección de electrones (29) o capa de extracción de electrones son polímeros hidrófilos y/o polielectrolitos, preferentemente polímeros seleccionados de un grupo que comprende polioxazolinas, polimetacrilatos, poliacrilamidas, polietilenóxidos, ácidos poliacrílicos, poliacrilatos, polivinilpirrolidonas y copolímeros de los mismos y más de manera particularmente preferente alcohol polivinílico, polietilenimina o polietilenimina etoxilada.

7. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

los polímeros dieléctricos de al menos una capa de inyección de huecos (31) o capa de extracción de huecos son polímeros con grupos funcionales seleccionados de un grupo que comprende -CN, -SCN, -F, -Cl. -I y/o -Br y de manera particularmente preferente difluoruro de polivinilideno (PVDF), cloruro de polivinilideno (PVDC) o poliacrilonitrilo (PAN) y sus copolímeros.

8. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- la al menos una capa de transporte de electrones (33) tiene un grosor de capa general de 10 - 50 nm, preferentemente 25 - 30 nm

- la al menos una capa de transporte de huecos (35) tiene un grosor de capa general de 10 - 40 nm, preferentemente de 15 - 25 nm

- la al menos una capa de inyección de electrones (29) o capa de extracción de electrones tiene un grosor de capa general entre 0,1 nm y 10 nm, preferentemente entre 5 nm y 7 nm y

- la al menos una capa de inyección de huecos o capa de extracción de huecos tiene un grosor de capa general entre 0,1 nm y 10 nm, preferentemente entre 5 nm y 7 nm.

9. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

el componente (1) tiene al menos dos capas de inyección de electrones (29) o capas de extracción de electrones, al menos dos capas de transporte de electrones (33), al menos dos capas de transporte de huecos (35) y al menos dos capas de inyección de huecos (31) o capas de extracción de huecos, en donde las capas de inyección de electrones (29) o las capas de extracción de electrones y las capas de transporte de electrones (33) y las capas de inyección de huecos (31) o las capas de extracción de huecos y las capas de transporte de huecos (35) se disponen en una disposición alterna.

10. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

el ánodo (27) comprende metales, óxidos metálicos, tiocianatos metálicos, nanoalambres metálicos, halógenos y/o mezclas de estos metales, en donde preferentemente los nanoalambres metálicos son nanoalambres de plata y/o nanoalambres de óxidos metálicos, los óxidos metálicos son preferentemente óxidos de metales de transición, con óxidos metálicos dopados con metal, de manera particularmente preferida óxido de indio y estaño, o con óxidos metálicos dopados con halógeno, preferentemente óxido de zinc fluorado y los tiocianatos metálicos son preferentemente tiocianatos de metales de transición, de manera particularmente preferente tiocianatos de tungsteno y/o tiocianatos de cobre y/o

el cátodo (25) comprende metales, óxidos metálicos, tiocianatos metálicos, nanohilos metálicos y/o mezclas de estos materiales, en donde los metales se seleccionan preferentemente de un grupo que comprende aluminio, cobre, galio, indio, estaño, cobalto, níquel, los nanoalambres metálicos son preferentemente nanoalambres de plata y/o nanoalambres de óxido de metal y el cátodo comprende de manera particularmente preferente óxidos de metal dopados con metales, de manera particularmente preferente un óxido de zinc dopado con aluminio.

11. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

el ánodo (27) tiene un grosor de capa entre 50 y 500 nm y/o

el cátodo (25) tiene un grosor de capa entre 50 nm y 500 nm, preferentemente entre 100 nm y 200 nm.

12. Componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

la capa ópticamente activa es una capa emisora (15) con un espectro de emisión preferentemente en un intervalo de longitud de onda entre 400 nm y 700 nm y/o

la capa ópticamente activa es una capa absorbente con un espectro de absorción preferentemente en un intervalo entre 300 nm y 1500 nm.

13. Método para producir un componente optoelectrónico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

la capa de inyección de electrones (29), la capa de transporte de electrones (33), la capa ópticamente activa, la capa de transporte de huecos (35) y/o la capa de inyección de huecos (31) se aplican con un método químico húmedo y/o un método de evaporación térmico, en donde es particularmente preferente que las capas se apliquen mediante serigrafía, recubrimiento por rotación, impresión por desplazamiento y/o impresión por huecograbado, y de manera particularmente preferente por medio de un método de impresión por inyección de tinta, y el cátodo y el ánodo se aplican de manera particularmente preferente con un método de pulverización.