JP2015511771A - 光電装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、光電装置と、このような装置の製造方法に関し、特に、アノード層（２１）と、アノード層上に形成された半導電性層（２５）と、半導電性層上に形成されたカソード層（２６）を備え、アノード層が、互いに接続されており互いにその間がギャップ（２１１）で離間した複数の電気的導電性トラック（２１２）を備えた光電装置であって、アノード層と半導電性との間でかかるギャップにわたり形成された第１（２３）および、１または複数のさらなる正孔注入層（２４）をさらに備えており、第１の正孔注入層が、１または複数のさらなる正孔注入層の導電率より高い導電率を有する装置に関する。

Description

本発明は、主に光電装置と、このような装置の製造方法に関する。特に、装置の実施形態は、例えば、照明タイル、照明パネル、表示用バックライトに組み込まれた有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のようなエレクトロルミネッセンス性、または光電変換性であってもよい。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、様々な基板上で大面積にわたり、比較的単純に、かつ低コストで製造できるため、照明に特に有用である。これらは明るく、所望の有色（赤、緑また青）または白色にできる。ＯＬＥＤはポリマーまたは小分子のいずれかで製造可能であり、例えば、ポリマーに基づくＯＬＥＤの例は、ＷＯ９０／１３１４８や、ＷＯ９５／０６４００、ＷＯ９９／４８１６０に記載されている。また、いわゆる小分子に基づく装置の例は、ＵＳ４，５３９，５０７に記載されている。本明細書においては、有機ＬＥＤへの言及には有機金属系ＬＥＤを含む。

本発明の実施形態の理解を助けるため、ＯＬＥＤ装置の構造例の記載が有用である。すなわち、図１ａを参照すると、ＯＬＥＤ１０の一部を通る縦断面図を示しており、ＯＬＥＤ１０は、透明基板１２を備え、透明基板１２上には金属、例えば銅のトラック１４が第一電極接続（図示した例ではアノード接続）を供するために配置されている。正孔注入層（ＨＩＬ）１６は、アノード電極トラック上に配置されており、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェン）等の導電性透明ポリマーである。次に、例えばＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）系材料を備える発光ポリマー（ＬＥＰ）スタック１８がある。正孔注入層は、ＬＥＰスタックの正孔エネルギー準位がアノード金属のそれと一致する助けとなる。次に、ＬＥＰスタックに対し低仕事関数金属（例えばカルシウムまたはバリウム）を備え、カソード電極のエネルギー準位が一致するか、フッ化リチウム等の電子注入層を備えるカソードスタック２０がある。その上には、例えばアルミニウムまたは銀の反射バック電極が配置されている。

図１ａの例のＯＬＥＤは、例えばガラスまたはプラスチック製の透明基板を通り光が放射される「ボトムエミッタ」装置である。しかしながら、装置の上部電極が実質的に透明であり、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や、カソード金属の薄層（例えば厚さ１００ｎｍより小さい）から作られた「トップエミッタ」装置が製造されてもよい。

図１ｂをここで参照すると、これは、基板１２を通してＬＥＰスタック１８を見た図１ａのＯＬＥＤ装置１０の図を示しており、装置の「ボトム」を通して装置の発光表面をのぞいている。ＬＥＰスタック１８が発する光を不明瞭にしすぎるのを避けるために、アノード電極トラック１４が、この例において、六角形グリッドまたはメッシュになされていることをこの図は示す。（アノード）電極トラック１４は、実質的に装置の全周縁を走る固体金属バスバー３０と接続され、１または複数の開口３２を有していてもよく、装置のカソードスタックとの接続を容易にするため、導電体によりブリッジされてもよい。

図１ｃは、図１ａおよび／または１ｂに示した構造を有する複数のＯＬＥＤ１０を備える照明パネル１００を示す。

アノードトラック１４等の金属トラックは、電極の導電性を高めるため、また電流分布がより広範囲にわたることを可能にするため、好ましくはより均一にするため、図１ａ−ｃ等のＯＬＥＤ内に形成される。したがって、ＯＬＥＤ装置の輝度を所望量および均整度にできる電荷流率および分布を実現するため、金属トラック１４は十分な被覆とコンダクタンスを好ましくは有する。金属トラックは、大面積ＯＬＥＤ照明パネルの横方向の領域にわたり、例えば数十μｍから数ｃｍ間隔で配置されてもよい。しかしながら、非平面の表面上に活性ＯＬＥＤ層を堆積すると、層の厚みおよび／または表面形状の変化（すなわち、非平面の表面の領域）を生じることがある。このような変化は、例えば、輝度の不均一性、装置の不安定性および／または装置内の電気的ショート（例えばトラックと発光層との間、または発光層内の高電流密度の領域の局在化（「ホットスポット」））に起因する装置の故障を生じることがある。金属トラックの端部は、このような厚みおよび／または表面形状の変化を生じ得る。

それゆえ、ＯＬＥＤを備える照明パネルの金属トラックは、発光および付随（例えば電荷注入）層のプロセス以前に好ましくは平坦化される。金属トラックの充填平坦化は、例えばフォトレジストまたはその他（通常、電気的絶縁）平坦化材料を金属トラック上に堆積することで形成される。

上述したようにＯＬＥＤ装置のアノード電極は、電流分布のため、基板上にＩＴＯ層を備えてもよい。このようなＩＴＯ層は、例えば、２０−５０Ｏｈｍｓ／ｓｑのシート抵抗を典型的に有する。アノード物質としてＩＴＯを用いることは、このように導電性アノードの形成に有利である。しかしながら、このようなＩＴＯ層のシート抵抗は、ＯＬＥＤ装置の所望量および／または均整度の輝度を実現できるほど十分低くならないことがある。さらに、ＩＴＯ材料とその堆積プロセスは、比較的高コストであり、これは、例えば複数のＯＬＥＤを備えることができる大面積照明パネル等の製品において重要であり得る。加えて、ＩＴＯ層は、屈折率が典型的に〜１．７−１．９であり、これはＯＬＥＤの製造に採用される通常のガラスまたはプラスチック基板の屈折率（〜１．５）より、かなり高い。基板とＩＴＯ層との間の屈折率の不一致は、導波路モードにおける光のトラップに起因する光学的損失を生じる可能性がある。

他の光電装置、例えば光電変換（ＰＶ）装置や他のＥＬ装置についても同様の考察が適用される。

それゆえ、特に、比較的単純および／または低価格で製造でき、および／または優れた特性を有し、好ましくはＩＴＯを含まない光電装置を提供する必要性が残る。さらに具体的には、光電装置の分野では、例えば、さらなる効率化（光を電気エネルギーに変換する、または逆も同様）、優れた光出力または吸収の均一性、および／または装置全体のエネルギー変換、優れた信頼性および／または寿命（例えば、電気的ショート発生の低減または除去）、低コスト等に対する要求があり続ける。このような要求は、例えば比較的大寸法の装置（例えば、ＯＬＥＤ照明パネル）に関して存在する。本発明の理解のため、以下の開示を参照する。

−Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ ＩＴＯ−ｆｒｅｅ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｗｈｉｔｅ ＯＬＥＤｓ ｗｉｔｈ Ｏｒｇａｃｏｎ ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ａｎｄ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｓｈｕｎｔｉｎｇ Ｌｉｎｅｓ、Ｈａｒｋｅｍａ等、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．７４１５，７４１５０Ｔ（２００９）；
−２００８年１０月３０日Ｃｏｍｅｄｄ−Ｏｐｅｎｉｎｇのプレゼンテーション「Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ」、Ｐｒｏｆ．Ｄｒ．Ｋａｒｌ Ｌｅｏ、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ ＩＰＭＳ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｐｍｓ．ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ．ｄｅ／ｃｏｍｍｏｎ／ｃｏｍｅｄｄ／ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ／ｌｅｏ．ｐｄｆで利用可能；
−Ｏｓｒａｍ Ｄａｔａｓｈｅｅｔ「ＯＲＢＥＯＳ（商標） ｆｏｒ ＯＬＥＤ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ」２００９年１１月１８日付、２０１０年５月１８日より少なくとも利用可能、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｓｒａｍ−ｏｓ．ｃｏｍ／ｏｓｒａｍ＿ｏｓ／ＥＮ／Ｐｒｏｄｕｃｔｓ／Ｐｒｏｄｕｃｔ＿Ｐｒｏｍｏｔｉｏｎｓ／ＯＬＥＤ＿Ｌｉｇｈｔｉｎｇ／Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ＿Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌより；
−国際特許出願公報ＷＯ２００４／０６８３８９、Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｉｎｋｊｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．等、発明者Ｈｕｄｄ等、２００４年８月１２日公開；
−韓国公報ＫＲ２００８００４９１９、２００８年５月１４日公開、Ｓａｍｓｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ Ｌｔｄ．；
−日本公報ＪＰ２００７２４２８２９、２００７年９月２０日公開、Ｒｏｈｍ Ｃｏ Ｌｔｄ．；
−日本公報ＪＰ５０９４８８０、１９９３年４月１６日公開、ＮＥＣ Ｃｏｒｐ．；
−米国特許出願公報ＵＳ２００７／０１２６３４８、２００７年６月７日公開、ｌｏｕ、およびＣＮ１８３２６４７、ＡＵ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐ．；
−韓国公報ＫＲ２００４００４０２４２、２００４年５月１２日公開、ＬＧ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ＬＣＤ Ｃｏ Ｌｔｄ．；
−国際特許出願公報ＷＯ００／３６６６２、２０００年６月２２日公開、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．；
−Ｌｏｗ−ｃｏｓｔ，ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＯＬＥＤｓ ａ ｓｔｅｐ ｃｌｏｓｅｒ、２００９年４月７日プレスリリース、Ａｆｇａ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｈｏｌｓｔ Ｃｅｎｔｒｅ；
−Ｈｉｇｈｌｙ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＯＬＥＤｓ ｏｎ ＩＴＯ−ｆｒｅｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ、Ｆｅｈｓｅ等、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６１９２、６１９２１Ｚ、２００６。

ＯＬＥＤに関する一般的背景知識、装置構造やＯＬＥＤ装置の製造方法の知識は、本「Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ」Ｚｈｉｇａｎｇ ＬｉとＨｏｎｇ Ｍｅｎｇ編集、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ出版（Ｔａｙｌｏｒ ａｎｄ Ｆｒａｎｃｉｓ）、２００７年（ＩＳＢＮ１−５７４４４−５７４−Ｘ）、特に第２、８章のポリマー材料と装置、に記載されている。

国際公開第９０／１３１４８号 国際公開第９５／０６４００号 国際公開第９９／４８１６０号 米国特許第４，５３９，５０７号明細書 国際公開第２００４／０６８３８９号 韓国公開特許第２００８００４９１９号明細書 特開２００７２４２８２９号公報 特許５０９４８８０号公報 米国特許出願公開第２００７／０１２６３４８号明細書 韓国公開特許第２００４００４０２４２号明細書 国際公開第００／３６６６２号

Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ ＩＴＯ−ｆｒｅｅ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｗｈｉｔｅ ＯＬＥＤｓ ｗｉｔｈ Ｏｒｇａｃｏｎ ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ａｎｄ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｓｈｕｎｔｉｎｇ Ｌｉｎｅｓ、Ｈａｒｋｅｍａ等、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．７４１５，７４１５０Ｔ（２００９） ２００８年１０月３０日Ｃｏｍｅｄｄ−Ｏｐｅｎｉｎｇのプレゼンテーション「Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ」、Ｐｒｏｆ．Ｄｒ．Ｋａｒｌ Ｌｅｏ、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ ＩＰＭＳ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｐｍｓ．ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ．ｄｅ／ｃｏｍｍｏｎ／ｃｏｍｅｄｄ／ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ／ｌｅｏ．ｐｄｆで利用可能 Ｏｓｒａｍ Ｄａｔａｓｈｅｅｔ「ＯＲＢＥＯＳ（商標） ｆｏｒ ＯＬＥＤ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ」２００９年１１月１８日付、２０１０年５月１８日より少なくとも利用可能、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｓｒａｍ−ｏｓ．ｃｏｍ／ｏｓｒａｍ＿ｏｓ／ＥＮ／Ｐｒｏｄｕｃｔｓ／Ｐｒｏｄｕｃｔ＿Ｐｒｏｍｏｔｉｏｎｓ／ＯＬＥＤ＿Ｌｉｇｈｔｉｎｇ／Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ＿Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌより Ｌｏｗ−ｃｏｓｔ，ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＯＬＥＤｓ ａ ｓｔｅｐ ｃｌｏｓｅｒ、２００９年４月７日プレスリリース、Ａｆｇａ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｈｏｌｓｔ Ｃｅｎｔｒｅ Ｈｉｇｈｌｙ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＯＬＥＤｓ ｏｎ ＩＴＯ−ｆｒｅｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ、Ｆｅｈｓｅ等、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６１９２、６１９２１Ｚ、２００６ 「Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ」Ｚｈｉｇａｎｇ ＬｉとＨｏｎｇ Ｍｅｎｇ編集、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ出版（Ｔａｙｌｏｒ ａｎｄ Ｆｒａｎｃｉｓ）、２００７年（ＩＳＢＮ１−５７４４４−５７４−Ｘ）

本発明の第１の態様によると、アノード層と、アノード層上に形成された半導電性層と、半導電性層上に形成されたカソード層とを備え、アノード層が、互いに接続されており、その間がギャップで互いに離間した複数の導電性トラックを含む、光電装置を提供し、この装置がさらに、アノード層と半導電性層との間でかかるギャップにわたり形成された第１、および、１または複数の正孔注入層を備え、第１の正孔注入層が、１または複数のさらなる正孔注入層の導電率より大きい導電率を有する。

一般的に、正孔注入層（ＨＩＬ）の構成は、アノード物質（例えばＩＴＯや、銅、金、銀、アルミニウム等の金属）と隣接し、それがアノード物質とアノード物質上に形成された半導電性層（例えば発光ポリマーや光吸収ポリマー）との間の正孔輸送のエネルギー障壁を低減するとき好適である。つまり、ＯＬＥＤにおいて、ＨＩＬの構成は、アノード物質から半導電性層への正孔注入のための１段高いエネルギー障壁（ｓｔｅｐ−ｌａｄｄｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｂａｒｒｉｅｒ）をもたらす。ＨＩＬの構成はさらに、その仕事関数がアノード物質のそれと一致する（すなわち実質的に同じ）とき、好適である。それゆえ、ＨＩＬの少なくとも１つが有機物質（例えば非ドープポリマー）を備える一実施形態では、エネルギー障壁の低減は、ＨＩＬのＨＯＭＯ準位とさらに厳密に一致する大仕事関数を有するアノード物質を用いることでなされる。しかしながら、アノード物質と隣接するＨＩＬの少なくとも１つが高導電性物質を備える他の実施形態では（ドープポリマーの場合と同様に）、その仕事関数に関してＨＩＬ材料を選択する必要はなくてもよい。したがって、一実施形態において、好ましくは少なくともアノード層に最も近いＨＩＬは、アノード層（例えばトラック）からの正孔注入に対しエネルギー障壁を低減するか一致させ、一方で、アノード層と接しているならば、他のＨＩＬは、このような低減または一致されたエネルギー障壁の形成に適するように好ましくはなされる。好ましくは、他のＨＩＬは、アノード層と最も近いＨＩＬのＨＯＭＯ準位と実質的に一致する（またはより大きい）ＨＯＭＯ準位を有する。組み合わせて考慮すると、ＨＩＬがない配置と比べて、複数のＨＩＬは、それゆえともにアノード層から半導電性層への正孔注入効率を向上できる。少なくともアノード層に最も近いＨＩＬ（例えば第１のＨＩＬ）と、１または複数のさらなるＨＩＬの各々の組成は、ｐドープされた材料を備えてもよい。

有利には、ＥＬ装置において複数のＨＩＬは、増強光のアウトカップリングおよび／またはより均一な発光のため、光学的キャビティを最適化できる。同様に、光電変換装置において複数のＨＩＬは、増強光のインカップリングおよび／またはより均一な光吸収のため、光学的キャビティを有利に最適化できる。

半導電性層がエレクトロルミネッセンス性で、装置が発光装置である光電装置がさらに提供されてもよい。例えば、装置は、（好ましくは金属の）アノードトラック上に、２つ（またはそれ以上）のＨＩＬ構造を備えるＯＬＥＤ装置であってもよく、好ましくはＩＴＯフリーＯＬＥＤ装置である。一実施形態において、第１のＨＩＬは、アノードトラックと他との間の高い横方向の導電性（ｌａｔｅｒａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）に対し最適化されてよく、より厚くてもよく、好ましくは、（複数の）ＨＩＬは、ＬＥＰの輝度に対する正孔供給に対して、特に、ＬＥＰの動作中、より安定した正孔供給、ショートに対する電気的応答、および／または増強光のアウトカップリングの光学的特性に対して、最適化される。高導電率ＨＩＬの存在は、アノードトラックを有するＯＬＥＤ装置に対し、さらに大きい開口率を好ましくは可能にする。一方または両方（またはそれ以上）のＨＩＬは、さらに優れたコーティング品質を実現できる（したがって、ショートの可能性を有利に低減し、および／または装置の歩留まりをより高くできる）。中間層は、相互混合を避けるためＨＩＬ間に堆積されてもよいが、ＨＩＬ材料との相互作用が低い方が好ましい。

半導電性層が光導電性で、装置が光電変換（ＰＶ）装置である光電装置がさらに提供されてもよい。例えば、装置は、（好ましくは金属）トラック上に２つ（またはそれ以上）のＨＩＬ構造を備え、好ましくはＩＴＯフリーＰＶ装置である。一実施形態では、第１のＨＩＬは、トラックと他との間の高い横方向の導電性に対し最適化されてもよく、より厚くてもよく、好ましくは（複数の）ＨＩＬは、ＰＶ装置の光吸収に関する正孔輸送に対し、ショートに対する電気的応答に対し、および／またはＰＶ層にカップリングする増強光の光学的特性に対し、最適化される。高導電率ＨＩＬの存在は、トラックを有するＰＶ装置に対し、さらに大きい開口率を好ましくは可能にする。一方または両方（またはそれ以上）のＨＩＬは、さらに優れたコーティング品質を実現できる（したがって、ショートの可能性を有利に低減し、および／または装置の歩留まりをより高くできる）。中間層は、相互混合を避けるため、ＨＩＬ間に堆積されてもよいが、ＨＩＬ材料との相互作用が少ない方が好ましい。

１または複数のさらなるＨＩＬが、所定の波長範囲内で第１のＨＩＬの光学的吸収係数より小さい光学的吸収係数ｋを有する、光電装置がさらに提供されてもよい。このような吸収係数は、複素屈折率の虚数部であると考えてよく、ＨＩＬを通して光が伝搬する際の吸収損失量を示す。このように高導電率を有するＨＩＬは、高い自由キャリア密度に起因して、本質的に光をより一層吸収し、すなわち透過性が少なくなることがある。好ましくは、１または複数のさらなるＨＩＬは、０．０３より小さい、さらにまたは好ましくは０．０１より小さい光学的吸収係数ｋを有する。

半導電性層が有機半導体を備える光電装置がさらに提供されてもよい。このような光電装置は、例えば上述したＯＬＥＤ装置であってよい。

電気的に絶縁で光透過性の基板を伝搬する、光電装置がさらに提供されてもよい。例えば、このような基板はガラスやプラスチックを含んでよい。アノードは、かかる基板と直接接してもよい。このようなアノードは、金属トラックやＩＴＯ層を備えてよいが、しかしながらこのようなＩＴＯ層は、実施形態では好ましくは存在しない。

アノード層と、１または複数のさらなるＨＩＬとの間に、第１のＨＩＬが形成された光電装置がさらに提供されてもよい。したがって、低導電性ＨＩＬは、半導電性層に近くなる。これは有利には、半導電性（例えば発光）層内の高導電率の局所領域で、高い電気抵抗をなすことにより半導電性層内に存在するギャップの影響（例えばピンホール）を低減する。したがって、装置の信頼性および／または歩留まりが向上することがある。さらに、アノード層と第１のＨＩＬとの間に、１または複数のさらなるＨＩＬが形成された光電装置が提供されてもよい。

第１のＨＩＬが、基板と隣接しており、また、基板の屈折率以上または実質的に一致する屈折率を有する、光電装置がさらに提供されてもよい。高導電率ＨＩＬは、装置の光カップリングを著しく損なうことなく、アノードトラック間の導電性をしたがって増大できる。

１または複数のさらなるＨＩＬが、基板の屈折率以上または実質的に一致する屈折率を有する、光電装置がさらに提供されてもよい。好ましくは各ＨＩＬは、さらに好ましくは装置の全層は、光カップリングしたがって装置の光電効率を高めるため、基板に対し実質的に指数が一致する。

ＨＩＬと半導電性層との間に、正孔輸送物質を備えるさらなる層が形成された光電装置がさらに提供されてもよい。このような層を、正孔輸送層（ＨＴＬ）と称する。ＨＴＬは、装置の動作中、半導電性層への正孔の供給を増やすため、好ましくは、半導電性層における電子と正孔とのバランスを向上させるため、電子移動度より高い正孔移動度を有してよく、したがって装置の光電効率を有利に向上する。正孔輸送物質は非ドープでもよい。

第一および／または、１もしくは複数のさらなるＨＩＬがｐドープである光電装置がさらに提供されてもよい。ＨＩＬのドーピング濃度は、アノードの正孔エネルギー準位に対する半導電性層の正孔エネルギー準位の上述した一致を向上してアノードからの正孔注入効率を好ましくは向上するため、したがってアノードと半導電性層間の正孔輸送を向上し、また、第１のＨＩＬのより大きい導電性を実現するため、選択されてもよい。好ましくは、第１のＨＩＬは１Ｓ／ｃｍより大きい、好ましくは２Ｓ／ｃｍより大きく、さらに好ましくは５Ｓ／ｃｍまたは１０Ｓ／ｃｍより大きい導電率を有する。一実施形態では、第１のＨＩＬの導電率は、第２のＨＩＬの導電率より例えば２、１０または１００倍大きくてもよい。

第一および／または、１もしくは複数のＨＩＬが導電性ポリマーを備える光電装置がさらに提供されてもよい。好ましくは、ＨＩＬのいずれか１つまたは複数は、ＰＥＤＯＴに基づく組成を備えてよい。さらに詳細には、ＨＩＬのいずれか１または複数のポリマーは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（アセチレン）、ポリ（ピロール）、ポリ（チオフェン）、ポリ（アニリン）、ポリ（フルオエン）、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリテトラチアフルバレン、ポリナフタレン、ポリパラフィレン、ポリ（硫化パラフェニレン）、またはポリ（パラフェニレンビニレン）のグループから選択できる。

下層形状の平坦化を実現するため、第一および、１または複数のさらなるＨＩＬのうち少なくとも１つが適合された光電装置がさらに提供されてもよい。例えば、トラックに最も近いＨＩＬは、トラック上の絶縁保護コーティングを供し、一方でトラックから遠いＨＩＬは、実質的に平面の表面を供する。あるいは、第一および、１または複数のさらなるＨＩＬがともに、トラック上に実質的に平面の表面を形成してもよい。このように、有利には、電気的抵抗層（例えばフォトレジスト）は、例えば、装置の輝度均整度を向上するため、トラックの充填平坦化用に必要とされなくてもよい。この点で、第１のＨＩＬは、第２のＨＩＬよりトラックに近くてよく、逆もまた同様であることに留意されるべきである。

本発明の第２の態様によると、基板上にアノード層を形成する工程であって、アノード層が互いに接続されるとともに互いにその間がギャップで離間した複数の導電性トラックを備える、該工程、第１の溶液から第１の正孔注入層と、１または複数のさらなる溶液から１または複数のさらなる正孔注入層とを、アノード層上でかかるギャップにわたり堆積する工程と、第一および、１または複数のさらなる正孔注入層上に半導電性層を堆積する工程と、半導電性層上にカソード層を堆積する工程と、を備え、第１の正孔注入層が、１または複数のさらなる正孔注入層の導電率より大きい導電率を有することを特徴とする光電装置の製造方法が提供される。

第１の溶液と、１または複数のさらなる溶液のうちの１つが、第１の溶液と、１または複数のさらなる溶液のうちのその他より大きい粘度を有する方法がさらに提供されてもよい。

第一および、１または複数のさらなる正孔注入層のうちの１つが、第一および、１または複数のさらなる正孔注入層のうちのその他の堆積前に架橋される架橋性ポリマーを備える方法が、さらに提供されてもよい。例えば、第１のＨＩＬは、さらなるＨＩＬの堆積前に架橋される架橋性ポリマーを備えてもよい。

第１の溶液に用いられる溶剤が、１または複数のさらなる溶液に用いられる溶剤と異なり、１または複数のさらなる溶液に用いられる溶剤を、堆積中に第１のＨＩＬを検知できるほど（ａｐｐｒｅｃｉａｂｌｅ ｅｘｔｅｎｔ）は溶解しないように選択する方法がさらに提供されてもよい。

好ましい実施形態は、添付の従属請求の範囲で定義される。

上述した態様は、従属請求の範囲で定義された好ましい実施形態の任意の特徴の１または複数のいずれがあろうとなかろうとも、いずれの置換とも組み合わせ可能である。

本発明をより理解するため、またそれをいかに実行するかを示すために、例として、添付図面を参照に用いる。

ＯＬＥＤ装置１０の一部を通る垂直縦断面を示す。 基板を通してＬＥＰスタックを見た図１ａのＯＬＥＤ装置１０を示しており、装置の「ボトム」を通して装置の発光表面をのぞきこんだものである。 図１ａおよび／または１ｂに示す構造を有する複数のＯＬＥＤ１０を備える照明パネル１００を示す。 一実施形態に係る光電装置を示す。 一実施形態に係る光電装置の製造方法のフローチャートを示す。 １５０ｎｍの高導電率（約４００Ｓ／ｃｍ）ｈｃ−ＨＩＬを備えるＩＴＯフリーの実施形態の輝度測定値を示す。 ５０ｎｍの高導電率（約４００Ｓ／ｃｍ）ｈｃ−ＨＩＬと、装置内に優れた正孔注入をするために設計された（ｈｃ−ＨＩＬより高い抵抗率の）５０ｎｍの標準ｓ−ＨＩＬと、を備えるＩＴＯフリーの実施形態の輝度測定値を示す。 図４ａと４ｂのＯＬＥＤの反射率対波長測定値を示す。上方から下方まで６５０ｎｍでカーブの相対位置に関して、ＨＩＬは（ｉ）１５０ｎｍのｈｃ−ＨＩＬ（下方カーブ）、（ｉｉ）５０ｎｍのｈｃ−ＨＩＬと５０ｎｍのｓ−ＨＩＬ（上方カーブ）を備える。 寿命の測定値（正規化された相対輝度対時間）と、（１）１７０ｎｍの高導電率ｈｃ−ＨＩＬ、（２）１２０ｎｍの高導電率ｈｃ−ＨＩＬと５０ｎｍの標準ｓ−ＨＩＬ、（３）１７０ｎｍの標準ｓ−ＨＩＬを備えるＩＴＯ実施形態のＯＬＥＤ装置動作中の対応電圧上昇と、を示す。 寿命の測定値（正規化された相対輝度対時間）と、（１）３００ｎｍの高導電率ｈｃ−ＨＩＬ、（２）１５０ｎｍの高導電率ｈｃ−ＨＩＬと１５０ｎｍの標準ｓ−ＨＩＬを備えるＩＴＯフリーの実施形態のＯＬＥＤ装置動作中の対応電圧上昇と、を示す。

実施形態では、光電装置やこのような装置の製造方法について概して記載する。単なる例として、以下では大部分をＥＬ装置、特にディスクリートＯＬＥＤ、ＯＬＥＤ照明タイル、またはＯＬＥＤ照明パネル等の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）装置について述べている。しかし当業者にとって、このような装置に関し下に記載した構成が、光電変換装置の実施形態に同様に適用可能であることは明らかであろう。

図２は、金属（例えば、銅、金、銀、アルミニウム等を含み、インクジェット印刷、スクリーン印刷、電解もしくは無電解メッキ、または蒸着されていてもよい）トラック２１２とギャップ２１１とを有するアノード層２１と、第１のＨＩＬ２３と第２のＨＩＬ２４を含む複数の正孔注入層（ＨＩＬ）と、半導電性層２５（例えば、発光ポリマー（ＬＥＰ））と、カソード層２６と、基板（例えばガラス）２７と、を備える光電装置２８（好ましくはボトムエミッションＥＬ装置）を示す。ＨＩＬ２３、２４の一方は、他方より高い導電率を有する。

半導電性層２５は、例えば、装置２８がＯＬＥＤ装置である場合、発光ポリマー層のようなＥＬ層を備えてよい。装置が光電変換（ＰＶ）装置であれば、半導電性層２５は光導電層を備え、例えば光吸収ポリマー層を備えてもよい。どちらの場合にも、例えば、ＰＶ装置において、ｎおよびｐドープ半導電性層間のヘテロ接合を供するため、１より多くの半導電性層があってもよい（図示せず）。

追加的に、または代替案として、１もしくは複数の他の層、および／または構成があってもよい。例えば、装置周縁の全周に実質的に形成されており、１または複数の開口を有していてもよいバスバー（例えば銅）があってもよく、これはアノードまたはカソード層との接続を容易にするため、導電体でブリッジされてもよい。半導電性層に対する電子と正孔との供給バランスをとるため、第一および／または第２のＨＩＬ２３、２４と半導電性層２５（この場合、ＨＴＬすなわち正孔輸送層、またはＩＬすなわち中間層）との間、および／またはカソード層２６と半導電性層２５（この場合、ＥＴＬすなわち電子輸送層、またはＥＩＬすなわち電子注入層）との間に、（複数の）電荷輸送層があってもよい。さらに、どの実施形態においても２三つ以上のＨＩＬがあってもよく、例えば、層２３、２４に加えて、１または複数のＨＩＬがあってもよい。

複数（≧２）のＨＩＬは、大面積上やアノードトラック間のギャップ上に適用された場合、例えば優れた輝度均整度に対してさらに有利であり得る。例えば、ＯＬＥＤ照明タイルは少なくとも一寸法（例えば直径や辺長）が、例えば、〜約１０ｃｍまで、好ましくは、〜１ｃｍ−〜５ｃｍ程度であり得る。さらに、ＯＬＥＤ照明パネルは、（複数の）寸法が、例えば、〜１００ｃｍまで、好ましくは、〜５ｃｍ−〜２０ｃｍ程度である。このようなタイルやパネルは、平坦または湾曲していてもよく、および／または所望の形状（好ましくは長方形）でもよく、このようなパネルの平面図を例として図１ｃに示す。概して、ここで記載したＯＬＥＤ装置の実施形態は、ポリマーを用いて製造される。しかしながら、代替の実施形態として小分子ＯＬＥＤ装置でもよい。

図３は、光電装置の製造方法を示す。このように、図３の堆積層（アノード、第１のＨＩＬ、第２のＨＩＬ、半導電性層、カソード）は、図２（２１、２３、２４、２５、２６）の層に、好ましくは各々対応する。ステップ３ａは、基板上にパターニングされたアノードを形成することを備え、例えば基板（ガラス等）上に、アノードは（好ましくは金属）トラックを備える。ステップ３ｂは、第１の溶液からパターニングされたアノード上に第１のＨＩＬを、例えばスピンコーティングで堆積することを備える。ステップ３ｃは、例えば第１のＨＩＬを（焼成等で）硬化後に、第１のＨＩＬ上に第２の溶液から第２のＨＩＬを、スピンコーティング等で堆積することを備える。ステップ３ｄは、第２のＨＩＬ上に半導電性層（発光ポリマーまたは光吸収ポリマー等）を堆積することを備える。ステップ３ｅは、半導電性層上にカソードを堆積することを備える。第１のＨＩＬは、第２のＨＩＬより大きい導電率を有し、逆もまた同様である。さらに任意の数の中間処理ステップ（例えばさらなる層の堆積のため）があってもよい。

さらに図２を参照すると、第一および第２のＨＩＬ２３、２４は、アノードトラック上（好ましくはトラックと直接接する）でＬＥＰ層２５下に配置されている。各ＨＩＬ２３、２４は、導電性有機（ポリマー等）層を好ましくは備える（なお、本明細書を通じて、導電性（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）は電気的導電性（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）である）。第一および／または第２のＨＩＬは、例えば一方または両方がポリマーを備え、所望の導電性にしたがってｐドープがなされていてもよい。第１のＨＩＬ２３は、好ましくは第２のＨＩＬ２４より高い導電率を有し、例えばトラック上に直接、または少なくとも第２のＨＩＬ２４とトラックとの間に配置される場合、アノードの一部を効果的に形成してもよい。しかしながら、第１と第２のＨＩＬ２３、２４は、装置内で位置順を交換可能である。代替の配置として、より大きな導電率を有するＨＩＬとして、または第一と第２のＨＩＬ２３、２４に加えたさらなるＨＩＬとして、ナノワイヤのネットワークが堆積されてもよい。

装置２８は、例えばＨＩＬ２３、２４と半導電性層（例えばＬＥＰ）２５間に位置する正孔輸送層（ＨＴＬ）をさらに備えてもよい。ＨＴＬは、電子移動度より高い正孔移動度を有してよい。ＨＴＬに追加的にまたは代替案として、装置は、半導電性層２５とカソード２６との間に位置する電子輸送層（ＥＴＬ）を備えてもよい。ＥＴＬは、正孔移動度より高い電子移動度を有してよい。

好ましくは、第一および／または第２のＨＩＬ２３、２４は、基板２７に対し指数が一致する、すなわち、実質的に（本明細書を通じて、実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）、は、正確に（ｅｘａｃｔｌｙ）、を含む）、基板と同じ屈折率を有する。例えば、第一および／または第２のＨＩＬは、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））に基づく組成（例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ−ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホン酸））等のポリマーを備えてよく、可視波長に対し屈折率例えば〜１．５を有するガラス基板に対し指数が一致する。したがって、第一および／または第２のＨＩＬの屈折率は、好ましくは１．４９−１．６の範囲内であり、より好ましくは少なくとも１．５に近い。第一および／または第２のＨＩＬの光学的吸収係数ｋは、所定の可視波長において（可視波長とは、３８０ｎｍから７５０ｎｍの範囲にわたる）、好ましくは実質的にゼロで、例えば、約０．１以下、より好ましくは約０．０１以下、さらにより好ましくは約０．００１以下、例えば≦０．０００１である。このようなＰＥＤＯＴに基づく組成を有するＨＩＬの導電率に関して、ＰＥＤＯＴ層は、例えば〜０．００１−１０００Ｓ／ｃｍの導電率を有してよく、これはドーピングにより変化可能なことを述べておく。好ましくは、大導電率を有するＨＩＬ、例えば図２のＨＩＬ２３は、１Ｓ／ｃｍより大きい導電率を有する。

さらに導電性のＨＩＬ（本実施形態では、ＨＩＬ２３）の導電率は、好ましくは少なくとも横方向の導電率であり、ここで横方向はトラックの平面に対し平行な平面にある（これは一般的に基板の上面に対し平行であり、すなわち例えばカーブした装置の関連では、非平面装置の「平行」は、トラックの平面と外形が一致すること（すなわち、トラックから実質的に等距離のまま）を意味する）。このように、アノードは大導電率を有するＨＩＬを少なくとも備えると考えてよく、これはそれゆえ、実施形態においてアノードからＩＴＯ層を有利に省略可能とする。例えば、少なくともＨＩＬが大導電率を有するが、十分な透過性と、光アウトカップリングと導波モードでトラップされる光に起因する光学的損失の最小化とに対し適切な屈折率と、を有するならば、ＩＴＯを備えるアノードを有する装置と比べて、実施形態では光学的損失を低減できる。

第一および／または第２のＨＩＬ２３、２４の組成は、電気的ショートの発生を低減するよう選択してもよい。例えば、ＬＥＰ上からＨＩＬへ／から電荷流がＬＥＰを迂回するように（例えばカソード２６へ／から）、仮にＬＥＰの厚みが不均一（ある領域で非常に薄い等）ならば、このような電荷流は、ＬＥＰと高導電率の第１のＨＩＬとの間に、比較的低い導電率の第２のＨＩＬを形成することで低減できる。これは有利には、装置／パネルの短寿命に普通つながるホットスポットの発生を低減できる。このような実施形態では、第２のＨＩＬは有利には高抵抗ＰＥＤＯＴまたは他のポリマー組成を備えてもよい。

好ましくは、大導電性を有するＨＩＬ（本実施形態ではＨＩＬ２３）の横方向の導電率は、１Ｓ／ｃｍより大きく、好ましくは１０Ｓ／ｃｍより大きく、さらにより好ましくは１００Ｓ／ｃｍより大きい。しかしながら、高導電性ＨＩＬ（例えば、典型的金属の導電率より小さいが（例えば〜１０^７Ｓ／ｃｍまで）、〜１０^３Ｓ／ｃｍより大きい導電率を有する）は、所望より多い光を吸収することがあり、それゆえ、高い電荷電流を半導電性層２５に十分流すため、中間導電率のＨＩＬが、金属トラックと組み合わせて第１のＨＩＬ２３として好ましくは形成される。したがって、高導電率を有する第１のＨＩＬ２３は、一実施形態において上述したようにＩＴＯ層と効果的に置き換え可能であるが、アノードは金属トラック２１２を好ましくは保持する。概して、第１のＨＩＬ２３の導電率が高くなるほど、より少ないトラックが望まれ、したがってトラックに起因する光損失はより低減される。第１のＨＩＬの最適な横方向の導電率は、実施形態において特にトラックのコンダクタンスに依存し得る。ポリマーＨＩＬの導電率は、（例えばｐ型ドーパントの）ドープ濃度により決められる。

トラックは、複数のＨＩＬを通り十分な電荷流率を供するため、またしたがって、半導電性層２５を所望の輝度とするため、好ましくは十分な被覆と厚みを有する。電荷率はまた、ＬＥＰ効率と特定のＯＬＥＤ装置構造に依存する。トラックは、光のインカップリング（すなわち透過性）が必要な基板全体に、微細格子またはトラックのグリッドを備えてよく、および／または電気的接触領域（例えばバスバーを備える）に対しトラックが最適化された様々なトラック間隔を、装置または照明パネルの端部において（このような電気的接触領域を越えた間隔に対して）備えてもよい。トラックの実際の厚みは、トラックの組成に依存し、例えば、スクリーン印刷された銀ペーストは、比較的低い導電率を有し、したがって、例えば蒸着による金属トラックよりも大きい厚みを必要とすることがある。

トラックを覆う材料の厚みは、半導電性層２５にわたり所望の輝度均整度（またはＰＶ装置の吸収）を実現するため、最小であることが望ましく、そしてこれは光学的活性層とみなせる。なぜなら、上で示したように、高導電率を有するポリマーは、一般的に強い光吸収剤でもあり、装置内で単一ポリマーＨＩＬの厚みの増加だけで、このような厚みを達成すると、装置の光学特性を損なうことがある。本実施形態では、しかしながら、第一および第２のＨＩＬ２３、２４は、ともに十分な厚みで形成されてもよい。したがって、実施形態はトラックの充填平坦化に関して考えられてもよい。例えば、これらＨＩＬのいずれか１つは、トラック上に共形層（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｌａｙｅｒ）（すなわち、シャープエッジを平滑化することなく、トラックの形状に一般的に従う）を形成してもよく、一方で他のＨＩＬは、起伏のある共形層上に平坦な表面を形成してもよい。下の表１は、ＩＴＯフリーのトラック上にスピンコーティングした６５ｎｍの（第１の）高導電率ｈｃ−ＨＩＬと、ｈｃ−ＨＩＬ上にスピンコーティングした７５ｎｍの（第２の）標準ｓ−ＨＩＬとを、Ｚｙｇｏ光学干渉計で測定した段差の厚みを示す。標準ｓ−ＨＩＬを適用すると、トラック形状がさらなる平坦化につながることがわかる。

さらにこの点で、複数のＨＩＬで形成される多層構造体の利点は、ここで、少なくともＨＩＬの１つは平坦化（上述の共形および／または平坦な表面の形成）に用いられており、構造体のＨＩＬがトラック上に直接、例えば平坦化のための絶縁層なしで（上述のフォトレジスト等）、形成できることである。このような実施形態は、このような絶縁層を付加的に有するものよりさらに単純な構造であり、それゆえ比較的単純におよび／または低コストで製造可能である。

多層ＨＩＬ構造は、追加的にまたは代替案として、装置の寿命に関して有利である。標準ＯＬＥＤ装置のＨＩＬは、装置の寿命に対し典型的に影響が大きく、ＨＩＬの構成は、他よりも装置の寿命が優れることがある。例えば、ＯＬＥＤ装置の動作は、ＨＩＬへの電子の注入により予想外の付随現象が起こることがあり、すなわちＨＩＬがより絶縁することになり、したがってＨＩＬ全体の電圧上昇につながることがある。追加的にまたは代替案として、高電流密度の領域または「ホットスポット」（ＨＩＬまたは半導電性層内の電流に起因する）は、装置の寿命を短くすることがある。本実施形態では、例えば、ＨＩＬの一構成は、大きな横方向の導電率について選択でき、一方、他のＨＩＬは、優れた光透過性のために付加的に設計されたいずれかのＨＩＬで、正孔供給と装置の長寿命について最適化されてもよい。

複数のＨＩＬの堆積は、例えば溶解により、隣接するＨＩＬの組成に一部で相互混合を生じる。例えば、ポリマーが入った溶剤等の溶液から第一および／または第２のＨＩＬを堆積する場合や、さらに例としては、下方ＨＩＬ上に上方ＨＩＬ（第２のＨＩＬ等）の組成物のスピニングを含んだ堆積をする場合である。したがって、ＨＩＬの堆積プロセスは好ましくは、ＨＩＬの組成の相互混合を避けるため、ＨＩＬの組成を実質的に互いに種類を変えることで適合される。直交溶剤（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｓｏｌｖｅｎｔｓ）をＨＩＬ組成物の溶液に採用することで、相互混合を避けることできる（この文脈で、直交性（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ）は、１つのＨＩＬの溶剤が隣接するＨＩＬ層内の物質を堆積中に溶解できないことを概して意味する）。このような直交性は、例えば層に異なる溶剤を選択することでなし得、例えば、層の１つは極性を備え（水に基づく溶剤等）、他は無極性を備え（有機溶剤等）てよい。追加的にまたは代替案として、少なくとも下方（すなわち、最初に堆積された）ＨＩＬは、例えば、ポリマーＨＩＬのＵＶ照明や熱硬化により、架橋ポリマーの構成として形成されてよく、それにより上方ＨＩＬ溶液の堆積中に実質的に不溶解性となる。追加的にまたは代替案として、相互混合を低減するため、中間層が隣接するＨＩＬ間に形成されてもよい。このような中間層は、電気的に絶縁な構成を備え、および／または中間層を通って層間で電荷のトンネリングが十分可能な薄さとしてよい。このような中間層は、追加的にまたは代替案として、２つのＨＩＬがそれぞれポリマーを備える場合、２つのＨＩＬのＨＯＭＯおよび／またはＬＵＭＯ準位の一致に有利であり得る。しかしながら、隣接するＨＩＬの組成が水溶性である場合（例えば、少なくともＨＩＬの１つが、他のＨＩＬの組成より容易に混合しにくいＰＥＤＯＴ等に基づく組成を備える場合）も、相互混合を制限することはできる。

上述の観点で、複数のＨＩＬを用いる利点は、特に、コストの低減、優れた光学的特性（例えば、透過性が優れると、図２の装置２８の下方を通りさらなる光が放射可能）、および／または優れた信頼性（例えば、電気的ショートの発生を低減することに起因する）を含むことができる。このような（複数の）利点は、実施形態においてアノードからＩＴＯを省略することに関して生じる。

要約すると、実施形態は、金属トラック上に２つ（または複数の）ＨＩＬ構造を備えるＯＬＥＤ装置と考えてよく、好ましくはＩＴＯフリーＯＬＥＤ装置である。第１のＨＩＬは、好ましくは高い横方向の導電性について最適化されており、したがってＨＩＬを備えるアノードトラックにより大きい開口率を可能にし得る。他の、より厚くてもよい、ＨＩＬは、好ましくはＬＥＰの輝度のため正孔供給、ショートに対する電気的応答、および／または増強光アウトカップリングの光学的特性、について最適化され、さらに優れたコーティング品質を実現することができる（したがってショートの可能性を有利に低減する）。このように複数のＨＩＬは、（図４ｂに示すように）増強光のアウトカップリング、および／またはさらに均一な発光について、ＯＬＥＤ装置の光学的キャビティの調整に対する自由度を可能にする。複数のＨＩＬは、ショートの可能性を低減するため、および／または装置の歩留まりを向上するため、特に、優れたコーティング品質に対し好ましくは選択される。ＨＩＬ材料の相互混合を避けるため、薄い（＜２０ｎｍ）中間層がＨＩＬ間に堆積されてもよいが、好ましくはＨＩＬ材料に対し低い相互作用を有する。

このようなＯＬＥＤ装置の実施形態は、大面積パネル全体の横方向の電流伝導を補助するため、単に高導電性ポリマーのアノード（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等）を金属トラックとともに組み込んだＩＴＯフリーＯＬＥＤ装置より、さらに有利とすることができる。特に、アノード金属トラックの表面粗さや形状を十分覆うことが厚い層に望まれる場合、一般的に、高導電性ポリマーは、本質的に可視長の光を強く吸収し、それゆえ、光学的アウトカップリングを制限する。

さらに有利には、ＩＴＯフリーＯＬＥＤ装置の実施形態は、大面積パネルに適する多層（例えば少なくとも２つ）のＨＩＬの設計を採用する。構造体は、無電解メッキを含む複数の方法で（それにより前駆体物質は、フォトリソグラフィもしくはインクジェット堆積、または他の印刷技術で決まる）、導電性インクを直接インクジェットで堆積することにより、または標準の金属堆積やフォトリソグラフィ・エッチング技術により、形成可能な金属トラックと合わさる。

図４ａは、ＩＴＯアノードを厚い（１５０ｎｍ）高導電率ＨＩＬ（ＰＥＤＯＴのｈｃ−ＨＩＬ）に変えたＯＬＥＤ装置内で、金属トラックにより形成されたアノードセル内の輝度を示す。一般的に、発光ムラは、ＨＩＬまたはＬＥＰ層や、続く装置の層のコーティング厚みの変化に起因し、これは開口率の顕著な低下と、装置効率の低下とになる。しかしながら、この影響は、第２のＨＩＬの堆積とともに、アノードセル（大きい開口率）内に、高い横方向の導電率のより薄い１番目のＨＩＬを適用することで緩和できる。第２のＨＩＬは、金属トラックの形状をよく覆い、続く装置の層に対し優れた表面の平坦性をもたらし、これはショートの可能性を低減し、および／またはさらに均一な発光特性とすることができる（図４ｂ）。加えて、第２のＨＩＬは、好ましくは最適な正孔供給に対し選択され、したがって装置の寿命を向上する。第２のＨＩＬの電気的特性は、ショートに対応できるよう電流を制限することで、ショートに対し優れた応答をするように設計してもよい。

図４ａと４ｂにおいて、セルサイズは２４０μｍで、１０μｍ間隔のトラックを有する。図４ａの発光ムラは、ＨＩＬ、ＬＥＰ層や、続く装置の層によるアノードトラックの不均一なコーティングに概して起因し、あるいはさらに、より厚いＨＩＬ領域（特に高導電率ＨＩＬ）の吸収に起因する。

図６は、（１）１７０ｎｍの高導電性ｈｃ−ＨＩＬと、（２）１２０ｎｍの高導電性ｈｃ−ＨＩＬおよび５０ｎｍの標準ｓ−ＨＩＬと、（３）１７０ｎｍの標準ｓ−ＨＩＬとで覆われたＩＴＯアノードを有するＯＬＥＤ装置で、ＯＬＥＤ装置の動作中、寿命（すなわち正規化された相対輝度対時間）と、対応電圧上昇とを示す。この測定において、ＯＬＥＤ装置は、初期輝度１０００Ｃｄ／ｍ^２から動作した。高導電性ｈｃ−ＨＩＬのみを備える装置と比べ、２層ＨＩＬ装置において、寿命と電圧上昇とが向上した（すなわち、寿命は増加し、電圧上昇は低減した）ことを、データは示している。

図７は、（１）３００ｎｍの高導電性ｈｃ−ＨＩＬと、（２）１５０ｎｍの高導電性ｈｃ−ＨＩＬおよび１５０ｎｍの標準ｓ−ＨＩＬとで覆われたＩＴＯフリーアノード（金メタルトラック）を有するＯＬＥＤ装置内のＯＬＥＤ装置の動作中、寿命（すなわち正規化された相対輝度対時間）と、対応電圧上昇とを示す。この測定において、ＯＬＥＤ装置は、初期輝度１０００Ｃｄ／ｍ^２から動作した。高導電性ｈｃ−ＨＩＬのみを備える装置と比べて、２層ＨＩＬ装置において、寿命と電圧上昇とが向上した（すなわち、寿命は相当増加し、電圧上昇は急激に低減した）ことを、データは示している。

代替の配置においては、単一の薄い高導電率ＨＩＬを単に採用することで、装置内の光吸収は低減できる。しかしながら、これは不十分な平坦性および／またはアノード金属トラックの表面粗さおよび形状を不十分に覆う恐れがあり、これはショート、発光ムラおよび／または光学的アウトカップリングの点で非最適なキャビティの発生を増加するという結果につながる。本発明の一実施形態は、標準装置に関する、および／または上述した単一の薄い高導電性ＨＩＬを用いた装置等に関するこれらの点の１つまたは複数のいずれにおいても、優れたものとすることができる。追加的に、または代替的に、実施形態は、実質的にこれらの点の１つまたは複数のいずれに関しても装置の性能劣化がないＩＴＯフリー装置を有利に提供できる。

高効率なＯＬＥＤ装置をなすため、基板／空気の出射境界面における全内部反射に起因して普通失われる光は、好ましくは外部の散乱体、例えば光学膜上のマイクロレンズアレイに、アウトカップリングされる。この光学的アウトカップリング技術は、（ｉ）光学的キャビティが、基板内の光量を最大化するように調整されたとき（ｉｉ）導波モードに起因する損失が除去されたとき、および／または（ｉｉｉ）第一パスで空気中に出射しない光が複数回反射できるように、また装置のアウトカップリングを可能にするため、すなわちフォトンの再利用プロセスの発生を可能にするため、装置のスタックが高い反射性（低い吸収性）を示すとき、より効果的である。

上述の要求（ｉ）−（ｉｉｉ）をみたすため、ＨＩＬの厚み、屈折率、そして吸収特性の設計に自由度をもたせることは、一般的に有利である。単一の高導電率ＨＩＬ装置において、光アウトカップリングに対しフォトンを有効に再利用できるように、金属トラックを好適に覆うために必要なＨＩＬの厚みでもって好ましい反射率（〜７０％）をなすのは困難であり得る。しかしながら、実施形態において、低吸収性材料で、適当な屈折率の第１のＨＩＬとより薄い高導電率ＨＩＬとを組み合わせることで、これを緩和できる（図５）。

コーティング／堆積プロセスとＨＩＬ焼成条件の変更は、膜の品質および／またはインターフェースを向上でき、これは次には装置のなし得る反射性、および／または輝度均整度を向上できる。このような変更は、例えば、第１のＨＩＬから溶剤に対しさらに弾力性のある膜を製造するため、１番目のＨＩＬの焼成温度を上げることを含んでもよい（一方で、金属トラック内の輝度降下を制限するため、横方向のＨＩＬ導電性を十分に維持する）。追加的にまたは代替的に、第１と第２のＨＩＬ間の相互混合を低減するように、ＨＩＬの配合は適当な水／溶剤または固体／ＰＳＳ／ポリマー含有量で設計される。

隣接するＨＩＬ材料に対し、低い溶解性／相互作用で選択した中間層の材料は、ＨＩＬ間の相互混合を避けるため、１番目と２番目のＨＩＬの間に堆積されてもよい。中間層の材料は、光学的キャビティへの影響を制限するため、薄く（例えば＜２０ｎｍ）なるように選択され、またショートへの応答および／または高効率な電荷注入について選んだ電気的特性を有する材料である。

上述した１または複数のどの実施形態においても、ＨＩＬの１または複数のどれでも、好ましくは全て（例えば、図２の第１、および／または、１または複数のさらなるＨＩＬ２３、２４）が、ｐドープされたポリマーを備えてよく、および／または溶液から堆積されてよい。好ましくは層の少なくとも１つが、大きい横方向の導電率を有する。

多くの他の有効な代替を当業者が想到することに疑いはない。本発明が記載の実施形態に限定されるものでなく、添付の請求項の範囲内において、当業者にとって明白な変更形態が包含されることは理解されよう。

１０ ＯＬＥＤ照明タイル
１００ 照明パネル
１２ 基板
１４ トラック
１６ 正孔注入層（ＨＩＬ）
１８ ＬＥＰスタック
２０ カソードスタック
２１ アノード層
２１１ ギャップ
２１２ トラック
２３ 第１のＨＩＬ
２４ 第２のＨＩＬ
２５ 半導電性層
２６ カソード層
２７ 基板
２８ 光電装置

Claims (23)

1. アノード層と、前記アノード層上に形成された半導電性層と、前記半導電性層上に形成されたカソード層を備え、前記アノード層が、互いに接続されており、互いにその間がギャップで離間した複数の電気的導電性トラックを備えた光電装置であって、前記アノード層と前記半導電性層との間で前記ギャップにわたり形成された第１、および、１または複数のさらなる正孔注入層をさらに備えており、前記第１の正孔注入層が、前記１または複数のさらなる正孔注入層の導電率より高い導電率を有する、該光電装置。
2. 前記半導電性層がエレクトロルミネッセンス性であり、前記装置が発光装置である請求項１に記載の光電装置。
3. 前記半導電性層が光伝導性であり、前記装置が光電変換装置である請求項１に記載の光電装置。
4. 前記１または複数のさらなる正孔注入層が、所定の波長範囲において、前記第１の正孔注入層の光学的吸収係数より小さい光学的吸収係数を有する請求項２または３に記載の光電装置。
5. 前記１または複数のさらなる正孔注入層が、０．０３より小さい光学的吸収係数ｋを有する請求項４に記載の光電装置。
6. 前記半導電性層が有機半導体を備える請求項１から５のいずれかに記載の光電装置。
7. 電気的に絶縁な光透過性基板により伝搬される請求項１から６のいずれかに記載の光電装置。
8. アノード層が前記基板と接している請求項７に記載の光電装置。
9. 前記第１の正孔注入層が、前記アノード層と前記１または複数のさらなる正孔注入層との間に形成されている請求項１から８のいずれかに記載の光電装置。
10. 前記１または複数のさらなる正孔注入層が、前記アノード層と前記第１の正孔注入層との間に形成されている請求項１から９のいずれかに記載の光電装置。
11. 前記第１の正孔注入層が、前記基板と隣接しており、前記基板の前記屈折率以上、または実質的に一致する屈折率を有する請求項１から９のいずれかに記載の光電装置。
12. 前記１または複数のさらなる正孔注入層が、前記基板の前記屈折率以上、または実質的に一致する屈折率を有する請求項１１に記載の光電装置。
13. 正孔輸送材料を備えるさらなる層が、前記正孔注入層と前記半導電性層との間に形成されている請求項１から１２のいずれかに記載の光電装置。
14. 前記正孔輸送材料が非ドープである請求項１３に記載の光電装置。
15. 前記第一および、前記１または複数のさらなる正孔注入層が、ｐドープである請求項１から１４のいずれかに記載の光電装置。
16. 前記第一および、前記１または複数のさらなる正孔注入層が、導電性ポリマーを備える請求項１から１５のいずれか１つに記載の光電装置。
17. 前記導電性ポリマーが、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（アセチレン）、ポリ（ピロール）、ポリ（チオフェン）、ポリ（アニリン）、ポリ（フルオエン）、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリテトラチアフルバレン、ポリナフタレン、ポリパラフィレン、ポリ（硫化パラフェニレン）、またはポリ（パラフェニレンビニレン）からなるグループから選択される請求項１６に記載の光電装置。
18. 前記第一および、前記１または複数のさらなる正孔注入層の少なくとも１つが、前記下層形状の平坦化をなすよう適合された請求項１から１７のいずれかに記載の光電装置。
19. 前記第１の正孔注入層が、１Ｓ／ｃｍより大きい導電率を有する請求項１から１８のいずれかに記載の光電装置。
20. 基板上にアノード層を形成する工程であって、前記アノードが、互いに接続されており、その間がギャップで互いに離間する複数の電気的導電性トラックを備える、該工程と、
    第１の溶液から第１の正孔注入層と、１または複数のさらなる溶液から１または複数のさらなる正孔注入層とを、前記アノード層上で前記ギャップにわたり堆積する工程と、
    半導電性層を、前記第一および、１または複数のさらなる正孔注入層上に堆積する工程と、
    カソード層を前記半導電性層上に堆積する工程と、を備え、
    前記第１の正孔注入層が、前記１または複数のさらなる正孔注入層の導電率より大きい導電率を有することを特徴とする、光電装置の製造方法。
21. 前記第１の溶液と、前記１または複数のさらなる溶液のうちの１つが、前記第１の溶液と、前記１または複数のさらなる溶液のうちのその他より大きい粘度を有する請求項２０に記載の方法。
22. 前記第１の溶液と、前記１または複数のさらなる正孔注入層のうちの１つが、前記第一および、前記１または複数のさらなる正孔注入層のうちのその他の堆積前に架橋された架橋性ポリマーを備える請求項２０または請求項２１に記載の方法。
23. 前記第１の溶液に用いられる前記溶剤が、前記１または複数のさらなる溶液に用いられる前記溶剤とは異なり、前記１または複数のさらなる溶液に用いられる前記溶剤は、堆積中、前記第１の正孔注入層を検知できるほどは溶解しないように選択される請求項２０または請求項２１に記載の方法。

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