JP5980343B2 - 光電子素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電子素子の製造方法、及び、光電子素子に関する。

有機機能層を有する光電子素子は、有機機能層の上に、例えば湿気からこの有機機能層を保護するための封入層を有することが多い。封入層は、例えば原子層堆積又は化学気相成長のような堆積方法によって被着される。封入層を被着する場合には、有機機能層だけでなく、有機機能層を間に挟んでいる２つの電極同士をコンタクトするためのコンタクト部も設けられている。このように被覆されて封入されたコンタクト部は、簡単にコンタクトすることができない。コンタクト部を露出させるために、コンタクト部を手で引っ掻いて露出させることが知られているが、これは非常に時間が掛かり、したがって高コストである。

種々の実施例において、コンタクト部を簡単に露出させることができる、光電子素子の製造方法、及び、光電子素子が提供される。

種々の実施例において、光電子素子の製造方法が提供される。この製造方法においては、基板の上に、第１電極を形成し；前記第１電極の上に、有機機能層構造体を形成し；前記有機機能構造体の上に、第２電極を形成し；前記第１電極及び／又は前記第２電極のコンタクトのための少なくとも１つのコンタクト部を形成し；前記有機機能層構造体及び前記コンタクト部の上に、封入層を形成し；異方性エッチング方法によって、前記コンタクト部の上にある前記封入層を除去する。

異方性エッチング方法によってコンタクト部を露出させることにより、コンタクト部を迅速及び／又は簡単に露出させることが可能となる、及び／又は、多数のコンタクト部を同時に露出させることが可能となる。これにより、光電子素子を製造するための製造時間及び製造コストを簡単に削減することができるようになる。１つ、２つ、又はそれ以上のコンタクト部を設けて、異方性エッチング方法によって露出させることができる。コンタクト部は、１つ又は複数の光電子素子に割り当てることができ、とりわけ１つ又は複数の有機機能層構造体に割り当てることができる。１つ乃至複数のコンタクト部は、相応の有機機能層構造体に隣接して配置することができる。

種々の実施例によれば、光電子素子は、例えば有機発光ダイオードのような発光素子である。択一的に、種々の実施例において、光電子素子は、有機太陽電池のような光吸収素子とすることもできる。

種々の実施例によれば、異方性エッチング方法として、ドライエッチング方法が実施される。例えば、ドライエッチング方法として、物理的又は物理化学的ドライエッチング方法を実施することができる。ドライエッチング方法は、例えばプラズマ強化エッチング方法、例えばICPプラズマ方法とすることができる。

種々の実施例によれば、有機機能層構造体の上において、封入層の上に、カバーが配置される。このカバーは、異方性エッチング方法の際に、有機機能層構造体の上にある封入層のためのエッチングストッパとして使用される。このことは、例えば異方性エッチング方法の際において、又は、異方性エッチング方法の実施後において、例えば光電子素子の製造後においても、封入層と有機機能層構造体とを保護するために簡単かつ効果的に寄与する。

種々の実施例によれば、カバーは、接着材によって固定される。これにより、カバーを封入層の上に簡単に固定することができる。

種々の実施例によれば、接着材は、異方性エッチング方法の際に、有機機能層構造体の上にある封入層のためのエッチングストッパとして使用されるように被着される。接着材はさらに、カバーを固定するためだけではなく、異方性エッチング方法の際に封入層を保護するためにも使用される。この関連において、接着材が少なくとも有機機能層構造体の側面を被覆し、異方性エッチング方法の際に、相応の側面のためのエッチングストッパとして使用されると有利であろう。有機機能層構造体の層が互いに垂直方向に配置されている場合には、有機機能層構造体の側面は、有機機能層構造体の側方の表面であり、この側面にて有機機能層構造体が水平方向に終端している。例えば接着材は、有機機能層構造体の側面を被覆するように被着することができ、これによって有機機能層構造体の側面を、側方において簡単に保護することができる。

種々の実施例によれば、レジストが、異方性エッチングの際に、有機機能層構造体及び／又は有機機能層構造体の側面のためのエッチングストッパとして使用されるように、有機機能層構造体の上及び／又は横に被着される。レジストは、接着材及び／又はカバーに付加的又は択一的に被着することができる。レジストは、カバー及び接着材に付加的又は択一的に、相応して、異方性エッチング方法の際に封入層及び／又は有機機能層構造体を保護することができる。

種々の実施例によれば、コンタクト部は、異方性エッチングの際に、コンタクト部自体のエッチングストッパとして及び／又は基板のためのエッチングストッパとして使用されるよう構成される。このためにコンタクト部は、例えば、異方性エッチング方法の際に除去されないか、又は僅かにしか除去されない材料から形成される。例えばコンタクト部は、クロムを有するか、又は、クロムから形成することができる。

種々の実施例によれば、基板は、異方性エッチング方法の前及び／又は最中に冷却される。公知の異方性エッチング方法では、有機機能層構造体を損傷しかねない温度が生じることがある。基板の冷却により、異方性エッチング方法の間に光電子素子によって吸収された熱を迅速に輸送し、これによって有機機能層構造体を過熱から保護することができる。これにより、異方性エッチング方法を選択する際、及び、異方性エッチング方法のための工程パラメータを設定する際の許容範囲が拡大する。

種々の実施例によれば、封入層は、基板の、有機機能層構造体とは反対側の裏面の上にも被着される。その後、異方性エッチング方法によって、又は、付加的な異方性エッチング方法によって、裏面にある封入層が除去される。これにより、裏面にある封入層を簡単に除去することができる。

種々の実施例によれば、有機機能層構造体及びコンタクト部の上に少なくとも１つの別の封入層が形成される。コンタクト部の上にある２つの封入層は、異方性エッチング方法によって除去される。

種々の実施例において、いずれか１つの請求項に記載の方法によって形成された光電子素子が提供される。

光電子素子の製造方法の構成は、適切である限り、光電子素子自体にも相応に当てはまる。

本発明の実施例を図面に図示し、以下に詳細に説明する。

製造工程の１つのステップにおける光電子素子の実施例を示す図である。 製造工程の別の１つのステップにおける光電子素子の実施例を示す図である、 製造工程の別の１つのステップにおける光電子素子の実施例を示す図である。 光電子素子の製造方法の実施例を示すフローチャートである

以下の詳細な説明では、添付した図面を参照されたい。これらの図面は、詳細な説明の一部である。図面では、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示している。この観点から、例えば「上」「下」「前」「後」等のような方向を表す用語は、描かれている図面の向きに関連して使用している。実施形態の構成要素は、種々異なる多数の向きに配置することができるので、これらの方向を表す用語は、便宜上使用されているものであって決して限定するものではない。なお、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を使用することができ、また、構造的又は論理的な変更を加えることができる。また、特に断りのない限り、本明細書に記載した種々の例示的な実施形態の特徴は、互いに組み合わせることができることは自明である。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈すべきではない。本発明の権利保護範囲は、添付した特許請求の範囲によって規定される。

本明細書における「接続」、「結合」という用語は、直接的又は間接的な接続、並びに、直接的又は間接的な結合を表すために使用されている。図面における同一又は類似の要素は、目的に適う限り、同一の参照符号を有する。

光電子素子は、種々の実施例において、例えば光吸収素子、太陽電池、発光素子、有機発光ダイオード（OLED）、有機発光トランジスタとして構成することができる。発光素子は、種々の実施例において、集積回路の一部とすることができる。さらに、複数の発光素子を設けることができ、例えばこれらを共通の１つのケーシングの中に収容することができる。

図１は、製造工程の１つのステップにおける、種々の実施形態に基づく発光素子１０の断面図である。

有機発光ダイオードの形態の発光素子１０は、基板１２を有することができる。基板１２は、例えば電子素子、層、又は、発光素子のための支持体として使用することができる。例えば、基板１２は、ガラス、水晶、及び／又は、半導体、又は何か別の適当な材料を有することができるか、又はこれらから形成することができる。さらに、基板１２は、スチール膜、プラスチック膜、又は、１つ以上のプラスチック膜を備える積層体を有することができるか、又はこれらから形成することができる。プラスチックは、１つ以上のポリオレフィン（例えば、低密度又は高密度のポリエチレン（PE）又はポリプロピレン（PP））を有することができるか、又はこれらから形成することができる。さらに、プラスチックは、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン（PS）、ポリエステル、及び／又は、ポリカーボネート（PC）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエーテルスルホン（PES）、及び／又は、ポリエチレンナフタレート（PEN）を有することができるか、又はこれらから形成することができる。基板１２は、上に挙げた材料のうちの１つ以上の材料を有することができる。基板１２は、半透明に構成することができるか、又は、透明に構成することさえも可能である。

「半透明」乃至「半透明の層」という用語は、種々の実施例において、層が光に対して透過性であること、例えば発光素子によって形成される１つ以上の波長領域の光に対して透過性であること、例えば可視光の波長領域の光に対して透過性である（例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域のうち少なくとも一部の領域において）ことと理解されたい。例えば「半透明の層」という用語は、種々の実施例において、実質的に構造体（例えば層）に入射する全ての光量がその構造体（例えば層）から出射され、この場合に、光の一部が散乱することができるものと理解されたい。

「透明」又は「透明の層」という用語は、種々の実施例において、層が光に対して透過性である（例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域のうち少なくとも一部の領域において）ことと理解され、この場合には、構造体（例えば層）に入射する光は、実質的に散乱又は光変換することなくこの構造体（例えば層）から出射される。つまり「透明」は、種々の実施例において、「半透明」の特別なケースであるとみなすべきである。

例えば単色発光の、又は、放射スペクトルが制限された電子素子を提供したい場合には、この光学的に半透明の層構造体は、所期の単色光の波長領域のうち少なくとも一部の領域において、又は、少なくともその制限された放射スペクトルに対して透過性であれば充分である。

種々の実施例において、発光素子１０は、トップエミッション型、又は、ボトムエミッション型、又は、トップ及びボトムエミッション型として構成することができる。トップ及びボトムエミッション型は、光学的に透明な素子、例えば透明有機発光ダイオードとも呼ぶことができる。

基板１２の上又は上方には、種々の実施例において、オプションとしてバリア層（図示せず）を配置することができる。バリア層は、以下の１つ以上の材料を有することができるか、又はこれらから形成することができる：酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛、及び、これらの混合物及び合金。さらに、バリア層は、種々の実施例において、約０．１ｎｍ（原子層）〜約５０００ｎｍの範囲、例えば約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲、例えば約４０ｎｍの層厚を有することができる。

バリア層の上又は上方には、発光素子１０の電気的活性化領域を配置することができる。電気的活性化領域は、発光素子１０における、該発光素子１０を動作させるための電流が流れている領域であると理解されたい。種々の実施例において、電気的活性化領域は、第１電極１３と第２電極１５と有機機能層構造体１４とを有することができる。これらについて、以下により詳細に説明する。

種々の実施例において、バリア層の上又は上方に（又は、バリア層がない場合には基板１２の上又は上方に）、第１電極１３（例えば第１電極層１３の形態で）を被着することができる。第１電極１３（以下では下側の電極１３とも呼ばれる）は、導電性材料から形成することができるか、又は、例えば金属又は透明導電性酸化物（transparent conductive oxide, TCO）から形成することができるか、又は、同じ金属又は異なる金属の複数層からなる積層体、又は、同じTCO又は異なるTCOの複数層からなる積層体から形成することができる。透明導電性酸化物は、透明導電性材料であり、例えば酸化亜鉛、酸化スズ、酸化カドミウム、酸化チタン、酸化インジウム、又は酸化インジウムスズ（ITO）のような金属酸化物である。例えばZnO、SnO₂、又はIn₂O₃のような二元金属酸素化合物の他に、例えばAlZnO、Zn₂SnO₄、CdSnO₃、ZnSnO₃、Mgln₂O₄、GalnO₃、Zn₂In₂O₅、又はIn₄Sn₃O₁₂のような三元金属酸素化合物、又は、種々の透明導電性酸化物の混合物が、TCOのグループに属しており、種々の実施例において使用することができる。さらに、TCOは必ずしも化学量論的組成に相応しているわけではなく、ｐドープ又はｎドープすることができる。

種々の実施例において、第１電極１３は、例えばAg、Pt、Au、Mg、Al、Ba、In、Ag、Au、Mg、Ca、Sm、又はLiのような金属、並びに、これらの材料の化合物、組み合わせ、又は合金を有することができる。

種々の実施例において、第１電極１３は、TCOの層の上に金属層を被着した組み合わせの積層体、又は、金属層の上にTCO層を被着した組み合わせの積層体によって形成することができる。１つの例は、酸化インジウムスズ（ITO）層の上に被着された銀層（ITOの上にAg）、又は、ITO-Ag-ITO多層である。

種々の実施形態において、上に挙げた物質とは択一的又は付加的に、以下に挙げる１つ以上の材料からなる第１電極１３を設けることができる：例えばAg製の金属製ナノワイヤ又はナノ粒子からなるネットワーク；カーボンナノチューブからなるネットワーク；グラフェン粒子及びグラフェン層；半導体ナノワイヤからなるネットワーク。

さらに、第１電極１３は、導電性ポリマー又は遷移金属酸化物又は透明導電性酸化物を有することができる。

種々の実施例において、第１電極１３及び基板１２は、半透明又は透明に構成することができる。第１電極１３が金属から形成されている場合には、第１電極は、例えば約２５ｎｍ以下、例えば約２０ｎｍ以下、例えば約１８ｎｍ以下の層厚を有することができる。さらに、第１電極１３は、例えば約１０ｎｍ以上、例えば約１５ｎｍ以上の層厚を有することができる。種々の実施例において、第１電極１３は、約１０ｎｍ〜約２５ｎｍの範囲、例えば約１０ｎｍ〜約１８ｎｍの範囲、例えば約１５ｎｍ〜約１８ｎｍの範囲の層厚を有することができる。

さらに、第１電極１３が透明導電性酸化物（TCO）から形成されている場合には、第１電極１３は、例えば約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲、例えば７５ｎｍ〜約２５０ｎｍの範囲、例えば約１０ｎｍ〜約１５０ｎｍの範囲の層厚を有することができる。

さらに、第１電極１３が、導電性ポリマーと組み合わせ可能な例えばAg製の金属製ナノワイヤからなるネットワーク、又は、導電性ポリマーと組み合わせ可能なカーボンナノチューブからなるネットワーク、又は、グラフェン層及び複合体から形成されている場合には、第１電極１３は、例えば約１ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲、例えば約１０ｎｍ〜約４００ｎｍの範囲、例えば約４０ｎｍ〜約２５０ｎｍの範囲の層厚を有することができる。

第１電極は、アノード、つまり正孔注入電極として形成することができるか、又はカソード、つまり電子注入電極として形成することができる。

第１電極１３は、コンタクト部１６と電気的に接続されており、コンタクト部１６には、第１電位（例えば電流源又は電圧源のようなエネルギ源（図示せず）によって供給される）を印加することができる。第１電位は、例えばアース電位又は別の所定の基準電位とすることができる。

さらに、発光素子１０の電気的活性化領域は、第１電極１３の上又は上方に被着された有機機能層構造体１４を有している。層構造体が機能的であるということは、層構造体がエレクトロルミネセンス性であるということを意味する。この関連において、有機機能層構造体１４は、有機ルミネセンス層構造体とも呼ぶことができる。

有機機能層構造体１４は、例えば蛍光エミッタ及び／又は燐光エミッタを有する１つ以上のエミッタ層と、１つ以上の正孔輸送層（正孔伝導層とも）とを含むことができる。種々の実施例において、択一的又は付加的に、１つ以上の電子輸送層（電子伝導層とも）を設けることもできる。

種々の実施形態に基づく発光素子１０において、このエミッタ層と置き換えることができるエミッタ材料の例として、例えば、ポリフルオレン、ポリチオフェン、ポリフェニレンの誘導体（例えば２又は２．５置換ポリ−ｐ−フェニレンビニレン）のような有機化合物又は有機金属化合物と、例えば青色燐光FIrPic（ビス（3,5−ジフルオロ−2−（2−ピリジル）フェニル−（2−カルボキシピリジル）−イリジウムIII）、緑色燐光Ir（ppy）₃（トリス（2−フェニルピリジン）イリジウムIII）、赤色燐光Ru（dtb-bpy）₃ * 2（PF ₆）（トリス［4,4'−ジ−tert−ブチル−（2,2'）−ビピリジン］ルテニウム（III）錯体）、青色蛍光DPAVBi（4,4−ビス［4−（ジ−p−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル）、緑色蛍光TTPA（9,10−ビス［N,N−ジ−（p−トリル）−アミノ］アントラセン）、赤色蛍光DCM2（4−ジシアノメチレン）−2−メチル−6−ジュロリジル−9−エニル−4H−ピラン）のようなイリジウム錯体などの金属錯体とが、非ポリマーエミッタとして含まれる。このような非ポリマーエミッタは、例えば熱蒸着によって堆積可能である。さらに、特に例えばスピンコート方法（Spin Coatingとも呼ばれる）等のような湿式化学的方法によって堆積可能なポリマーエミッタを使用することができる。

エミッタ材料は、適当な方法でマトリクス材料に埋め込むことができる。

なお、別の実施例においては、他の適当なエミッタ材料も使用されることを述べておく。

発光素子１０のエミッタ層のエミッタ材料は、例えば、発光素子１０が白色光を放射するよう選択することができる。エミッタ層は、種々異なる色（例えば青及び黄、又は、青及び緑及び赤）を放射するエミッタ材料を有することができる。択一的にエミッタ層を、例えば青色蛍光エミッタ層又は青色燐光エミッタ層、緑色燐光エミッタ層、及び、赤色燐光エミッタ層のような、複数の部分層から構成することもできる。種々異なる色を混合することによって、結果的に白色の色印象を有する光を放射することができる。択一的に、これらの層によって形成される一次放射の放射経路に、変換材料を配置することもできる。変換材料は、一次放射を少なくとも部分的に吸収して別の波長の二次放射を放出し、一次放射と二次放射の組み合わせによって、（まだ白色でない）一次放射から白色の色印象が生じる。

有機機能層構造体１４は、基本的に１つ以上の機能層を有することができる。１つ以上の機能層は、有機ポリマー、有機オリゴマー、有機モノマー、非ポリマー有機小分子（“small molecules”）、又はこれらの材料の組み合わせを有することができる。例えば有機機能層構造体１４は、正孔輸送層として構成された１つ以上の機能層を有することができ、したがって例えばOLEDの場合には、エレクトロルミネセンス層又はエレクトロルミネセンス領域への効果的な正孔注入が可能となる。択一的に、種々の実施例において、有機機能層構造体１４は、電子輸送層として構成された１つ以上の機能層を有することができ、したがって例えばOLEDの場合には、エレクトロルミネセンス層又はエレクトロルミネセンス領域への効果的な電子注入が可能となる。正孔輸送層の材料としては、例えば第三級アミン、カルバゾール誘導体、導電性ポリアニリン、又は、ポリエチレンジオキシチオフェンを使用することができる。種々の実施例において、１つ以上の機能層は、エレクトロルミネセンス層として構成することができる。

種々の実施例において、正孔輸送層は、第１電極１３の上又は上方に被着、例えば堆積することができ、エミッタ層は、正孔輸送層の上又は上方に被着、例えば堆積することができる。種々の実施例において、電子輸送層は、エミッタ層の上又は上方に被着、例えば堆積することができる。

種々の実施例において、有機機能層構造体１４（つまり例えば正孔輸送層とエミッタ層と電子輸送層の厚さの合計）は、最大で約１．５μｍ、例えば最大で約１．２μｍ、例えば最大で約１μｍ、例えば最大で約８００ｎｍ、例えば最大で約５００μｍ、例えば最大で約４００ｎｍ、例えば最大で約３００ｎｍの層厚を有することができる。種々の実施例において、有機機能層構造体１４は、例えば直接上下に重なり合って配置された複数の有機発光ダイオード（OLEDs）の積層体を有することができ、各OLEDは、例えば最大で約１．５μｍ、例えば最大で約１．２μｍ、例えば最大で約１μｍ、例えば最大で約８００ｎｍ、例えば最大で約５００ｎｍ、例えば最大で約４００ｎｍ、例えば最大で約３００ｎｍの層厚を有することができる。種々の実施例において、有機機能層構造体１４は、例えば直接上下に重なり合って配置された２つ，３つ，又は４つのOLEDの積層体を有することができ、この場合には、有機機能層構造体１４は、例えば最大で約３μｍの層厚を有することができる。

発光素子１０は、基本的にオプションとしてさらなる別の有機機能層を有することができ、この別の有機機能層は、例えば１つ以上のエミッタ層の上又は上方に配置されるか、又は、電子輸送層の上又は上方に配置され、発光素子１０の機能性、ひいては発光素子１０の効率を格段に改善するために使用される。

有機機能層構造体１４の上又は上方に、又は、場合によって設けられる１つ以上の別の有機機能層構造体の上又は上方に、第２電極１５（例えば第２電極層１５の形態で）を被着することができる。

種々の実施例において、第２電極１５は、第１電極１３と同じ材料を有することができるか、又はこれらから形成することができ、種々の実施例において、金属が特に適当である。

種々の実施例において、第２電極１５（例えば金属製の第２電極１５の場合）は、例えば約５０ｎｍ以下、例えば約４５ｎｍ以下、例えば約４０ｎｍ以下、例えば約３５ｎｍ以下、例えば約３０ｎｍ以下、例えば約２５ｎｍ以下、例えば約２０ｎｍ以下、例えば約１５ｎｍ以下、例えば約１０ｎｍ以下の層厚を有することができる。

第２電極１５は、基本的に第１電極１３と同じように構成することができるか、又は、異なるように構成することができる。第２電極１５は、種々の実施例において、第１電極１３に関連して上に挙げた材料のうち１つ以上の材料から形成することができ、第１電極１３に関連して上に挙げた層厚を有するよう形成することができる。種々の実施例において、第１電極１３と第２電極１５は、両方とも半透明又は透明に構成されている。したがって図１に図示した発光素子１０は、トップ及びボトムエミッション型として（換言すると、透明発光素子１０として）構成することができる。

第２電極１５は、アノード、つまり正孔注入電極として形成することができるか、又はカソード、つまり電子注入電極として形成することができる。

第２電極１５は、エネルギ源によって給電されて第２電位（第１電位とは異なる）を印加可能な第２電気接続部を有することができる。例えば、第２電気接続部は、図１に図示した２つのコンタクト部１６の一方とすることができる。第２電位は、例えば第１電位との差が約１．５Ｖ〜約２０Ｖの範囲、例えば約２．５Ｖ〜約１５Ｖの範囲、例えば約３Ｖ〜約１２Ｖの範囲となる値を有することができる。

第２電極１５の上又は上方に、ひいては電気的活性化領域の上又は上方に、例えばバリア薄層又はバリア薄膜の形態の封入層１８が形成されている。

本発明における「バリア薄層」乃至「バリア薄膜」という用語は、例えば、化学的汚染物質乃至大気物質、とりわけ水（湿気）及び酸素に対するバリアを形成するために適当な層又は層構造体であると理解されたい。換言すると、封入層１８は、水、酸素、又は溶剤のようなOLEDを損傷する物質が侵入しないように、又は、多くても非常に小さい割合しか侵入しないように構成されている。

１つの実施形態によれば、封入層１８は、ただ１つの層（換言すると、単一層とも呼ばれる）として構成することができる。択一的実施形態によれば、封入層１８は、上下に重なり合って形成される複数の部分層を有することができる。換言すると、１つの実施形態によれば、封入層１８は、積層体（スタック）として構成することができる。封入層１８又は封入層１８の１つ以上の部分層は、例えば１つの実施形態によれば、原子層堆積方法（Atomic Layer Deposition (ALD)）によって形成することができ、例えば別の１つの実施形態によれば、プラズマ強化原子層堆積方法（Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)）又はプラズマレス原子層堆積方法（Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)）又は化学気相成長方法（Chemical Vapor Deposition (CVD)）によって形成することができ、例えば別の１つの実施形態によれば、プラズマ強化化学気相成長方法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)）又はプラズマレス化学気相成長方法（Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)）又は別の適当な堆積方法を用いて形成することができる

原子層堆積方法（ALD）を使用することによって、非常に薄い層を堆積することができる。とりわけ、原子層範囲にある層厚の層を堆積することができる。

１つの実施形態によれば、封入層１８が複数の部分層を有する場合、これら全ての部分層を原子層堆積方法によって形成することができる。ALD層のみを有する積層体を「ナノラミネート」と呼ぶこともできる。

択一的実施形態によれば、封入層１８が複数の部分層を有する場合、封入層１８の１つ以上の部分層を、原子層堆積方法とは別の堆積方法、例えば気相成長方法によって堆積させることができる。

封入層１８は、１つの実施形態によれば約０．１ｎｍ（原子層）〜約４５０ｎｍ、例えば１つの実施形態によれば約１０ｎｍ〜１０ｎｍ、例えば１つの実施形態によれば約４０ｎｍの層厚を有することができる。

封入層１８が複数の部分層を有する１つの実施形態によれば、全ての部分層が同一の層厚を有することができる。別の１つの実施形態によれば、封入層１８の個々の部分層は、それぞれ異なる層厚を有することができる。換言すると、複数ある部分層の少なくとも１つは、１つ以上の他の部分層とは異なる層厚を有することができる。

封入層１８又は封入層１８の個々の部分層は、１つの実施形態によれば、半透明又は透明の層として構成することができる。換言すると、封入層１８（又は封入層１８の個々の部分層）は、半透明又は透明の材料（又は半透明又は透明の材料の組み合わせ）から形成することができる。

１つの実施形態によれば、封入層１８又は（複数の部分層を有する積層体の場合には）封入層１８の１つ以上の部分層は、以下の材料のうちの１つを有することができるか、又はこれらから形成することができる：酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛、及び、これらの混合物及び合金。種々の実施例において、封入層１８又は（複数の部分層を有する積層体の場合には）封入層１８の１つ以上の部分層は、１つ以上の高屈折率材料、換言すると、高い屈折率を有する１つ以上の材料、例えば少なくとも２の屈折率を有する１つ以上の材料を有することができる。

封入層１８の上又は上方には、接着材２０及び／又は保護レジストを設けることができ、この接着材２０及び／又は保護レジストによって、封入層１８の上に例えばカバー２２（例えばガラスカバー又は封入ガラス）が固定、例えば接着されている。種々の実施例において、接着材２０及び／又は保護レジストからなるこの光学的に半透明の層は、１μｍ以上、例えば数μｍの層厚を有することができる。種々の実施例において、接着材２０は、ラミネート接着材２０を有することができるか、又はラミネート接着材２０とすることができる。カバー２２が、接着材２０乃至レジストを超えて覆うことができるか、又は、接着材２０乃至レジストが、カバー２２の下からはみ出ることができる。

接着材２２の層（接着材層とも呼ばれる）には、種々の実施例において、光散乱粒子を埋め込むこともでき、これらの粒子は、色相角の歪みと出射効率とを格段に改善することができる。種々の実施形態において、光散乱粒子として、例えば酸化ケイ素（SiO₂）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化ジルコニウム（ZrO₂）、酸化インジウムスズ（ITO）、又は、酸化インジウム亜鉛（IZO）、酸化ガリウム（Ga₂Oa）、酸化アルミニウム、又は、酸化チタン等といった金属酸化物のような、誘電性の散乱粒子を設けることができる。半透明の層構造体のマトリクスの有効屈折率とは異なる屈折率を有する限りにおいて、気泡、アクリレート、又は中空ガラスビーズのような別の粒子も適当である。さらに例えば、光散乱粒子として、金属ナノ粒子、金、銀のような金属、鉄ナノ粒子等を設けることもできる。

種々の実施例において、接着材２０は、該接着材２０自体の屈折率がカバー２２の屈折率よりも小さくなるように構成されている。このような接着材２０は、例えば約１．３の屈折率を有するアクリレートのような、低屈折率接着材２０とすることができる。さらに、複数の異なる接着材を設けて、これらの接着材が接着材積層体を形成するようにすることができる。

さらに、種々の実施例において、例えばガラス製のカバー２２を例えばプラズマ溶射によって堆積させる実施形態の場合、接着材２０を完全に省略することができることを述べておく。

種々の実施例において、カバー２２及び／又は接着材２０は、１．５５の屈折率（例えば波長６３３ｎｍの場合）を有することができる。

さらに、種々の実施例において、付加的に１つ以上の反射防止層（例えば封入層１８と組み合わせて）を発光素子１０に設けることができる。

図２は、製造工程の後続のステップにおける、種々の実施例に基づく有機発光素子１０の断面図を示している。このステップにおいては、封入層１８が、コンタクト部１６の上において異方性エッチング方法によって除去され、これによってコンタクト部１６が露出した。この際、封入層１８は、以下に詳細に説明するように、照射方向２４に照射（ボンバード）された。異方性エッチング方法においては、コンタクト部１６が該コンタクト部自身のエッチングストッパとなるように、コンタクト部１６を構成することができる。例えばコンタクト部１６は、例えばクロムのような、異方性エッチング方法の際に除去されない材料、又は僅かにしか除去されない材料から形成することができるか、又はこのような材料を有することができる。その後、コンタクト部１６は、例えばボンディングによって簡単にコンタクトすることができる。

図３は、製造工程の例えば択一的又は付加的なステップにおける、種々の実施例に基づく有機発光素子１０の断面図を示す。このステップでは、封入層１８に加えてさらに別の封入層２６が、基板１２の、カバー２２とは反対の側に被着されている。この別の封入層２６は、コンタクト部１６を露出させるための異方性エッチング方法の間、又は、付加的な異方性エッチング方法において除去することができる。別の封入層２６は、封入層１８と同じように又は異なるように構成することができる。

図４は、種々の実施例に基づく発光素子１０の製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ２において、第１電極１３が基板１２の上に形成される。

ステップＳ４において、基板１２の上に、１つ以上のコンタクト部１６が形成される。コンタクト部１６は、本方法の最中又は後に、例えば超音波ボンディングによって別のコンタクト部又は導体路と接続することができる。

ステップＳ６において、第１電極１３の上に、有機機能層構造体１４が形成される。これに代えて、ステップＳ４とステップＳ６とを交換することもできる。

ステップＳ８において、有機機能層構造１４の上に、第２電極１５が形成される。換言すると、ステップＳ２〜Ｓ８において発光素子の活性化領域が形成され、コンタクトされる。

ステップＳ１０において、封入層１８が形成される。

オプションとして実施可能なステップＳ１２において、接着材２０及び／又はレジストを被着することができる。

ステップＳ１４において、場合によってはカバー２２が固定される。

ステップＳ１６において、基板１２が冷却される。基板１２は、異方性エッチング工程の前及び／又は最中に冷却することができる。異方性エッチング工程の間、光電子素子の温度、又は、光電子素子の構成部材の温度を監視して、この温度に冷却又は工程時間を適合させることができ、これによって異方性エッチング工程の過熱が阻止される。例えば、異方性エッチング方法の間の光電子素子の温度を、１００℃以下又は９０℃以下に保つことができる。基板１２を冷却する代わりに、光電子素子の温度が９０℃又は１００℃を上回らないように、エッチング方法の工程パラメータを選択することができる。

ステップＳ１８において、異方性エッチング工程が実施され、これによってコンタクト部１６は露出される。異方性エッチング方法として、ドライエッチング方法を実施することができる。ドライエッチング方法は、例えば（湿式化学エッチング、化学機械研磨のような）湿式化学反応によらないサブトラクティブ（除去）微細化方法を含む。材料除去は、加速粒子（例えばアルゴンイオン）によって、又は、プラズマ活性ガスによって行われる。つまり方法に応じて、化学的効果並びに物理的効果が利用される。例えば、物理的又は物理化学的ドライエッチング方法を実施することができる。

物理的ドライエッチングの場合には、基板の表面は、イオン、電子、又は、光子を例えば照射方向２４に照射することによってエッチングされる。この照射により、基板材料がスパッタリングされる；進行工程は、カソードスパッタリング（スパッタリング）の工程と同様である。この方法は、使用されている粒子に応じて名付けられる。最もよく知られ、かつ最も頻繁に使用されるものは、電子ビーム方法（英語：electron beam）又はレーザー蒸着（英語：laser vaporization）である。エッチングは、基本的に、粒子ビームと残留ガス原子との相互作用を阻止する（散乱等）ために高真空チャンバ内で行われる。粒子ビームを集中させて非常に照準を合わせてエッチングを行う方法と、エッチングすべきではない領域を粒子ビームから保護するためのマスクを表面に被着して広範囲にエッチングを行う方法とが存在する。

物理化学的ドライエッチング（英語：physical-chemical dry etching）は、物理的ドライエッチング方法と化学的ドライエッチングとを組み合わせたものである。化学的ドライエッチング（英語：chemical dry etching, CDE）の場合には、中性粒子／分子（しかし大抵はラジカル）と、ターゲットの表面との間における化学反応が利用される。反応生成物及び使用される出発物質は、気体である。エッチングガスの均一な供給を前提とした場合、この方法は等方性であり、使用する材料に応じて部分的に非常に材料選択的である。基本的に、反応は、事前に真空状態にされたプロセスチャンバにおいて実施される。その後、工程のために反応ガスがチャンバ内に導入される。エッチング工程自体は、基本的に次のように進められる：中性原子又は分子が、プラズマによって反応ガスの中に導かれ、ターゲットの上に流れる。そこで中性原子又は分子は、表面にある原子と反応する。揮発性の気体の反応生成物が形成され、真空ポンプを介して吸引される。

物理化学的ドライエッチング方法の場合には、気体の出発物質が、大抵はプラズマによって活性化又はラジカル化され、その後、反応のためにターゲットの上へと導かれる。これは、対流によって行うことができるか、しかし又は、印加電界によるイオンの静電加速によって行うことができる。物理化学的ドライエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング（英語：reactive ion etching, RIE）、深掘り反応性イオンエッチング（英語：deep reactive ion etching, DRIE）、反応性イオンビームエッチング（英語：reactive ion beam etching）、並びに、高密度プラズマエッチング（英語：high-density plasma etching, HDP）が含まれる。

例えばプラズマ強化エッチング方法、例えばICPプラズマ方法又はRIE方法を実施することができる。この際、工程において２つのエッチングメカニズムを使用することができ、その一方は、ターゲットのイオン照射であり、他方は、ターゲット表面における化学反応である。以下のようにして、物理的効果と化学的効果とが互いに組み合わされる：イオン化反応ガス又は他のイオンの照射は、表面における原子の化学結合を弱めるか、又は破壊するので、反応ガスはより容易に反応することができ、これによってこの照射を受けた領域における化学的効果が強まる。イオンの照射は、化学反応の活性化に必要なエネルギを供給する。

例えば、異方性エッチング工程は、エッチング装置のプロセスチャンバにおいて実施することができる。

例えば、異方性エッチング工程は、プロセスチャンバにおいて０〜７６０トルで実施することができる。高周波電力（RF-Power）及び／又はICP電力（ICP-Power）は、１〜２０００Ｗの範囲とすることができる。プロセスガスとして、例えば０〜１００００ｓｃｃｍのアルゴンを加えることができる。例えば、毎分５ｎｍのエッチング速度を達成することができる。

例えば、択一的な異方性エッチング方法において、プロセスチャンバの圧力を０〜１トルとすることができる。高周波電力（RF-Power）及び／又はICP電力（ICP-Power）は、１〜２０００Ｗの範囲とすることができる。プロセスガスとして、例えば０〜１００００ｓｓｃｍのアルゴン、アルゴンプラズマ、又は、三フッ化窒素を加えることができる。例えば、毎分３５ｎｍのエッチング速度を達成することができる。例えば封入層１８が、Al₂O₃、TlO₂、又は、ZrO₂を有するか、又はこれらから形成されている場合には、アルゴンプラズマを使用すると有利である。

精確な工程の制御を、封入層１８の層構造及びコンタクト部１６に応じて適合することができ、これによってコンタクト部１６の著しい除去が阻止される。エッチング工程の持続時間は、発光を監視することによって開ループ制御及び／又は閉ループ制御することができる。

上に挙げた２つの工程パラメータの組み合わせに代えて、使用するエッチング装置並びに封入層１８の構造及び厚さに応じて、上に挙げた工程パラメータを大きく変化させることができる。例えば圧力を、高真空から通常の大気圧まで変化させることができる。さらに、他のガス又は別のガスを使用することができ、例えば六フッ化硫黄などのような別のフッ素化合物を用いることができる。

ステップＳ２０は、オプションとして実施可能なステップであるが、このステップでは場合によって別の封入層２６を除去することができる。ステップＳ２０は、ステップＳ１８と同時又はステップＳ１８の前又は後に実施することができる。

例えば封入層１８，２６や、電極１３，１５や、有機機能層構造体１４又は正孔輸送層又は電子輸送層のような電気的活性化領域の他の層などといった種々の層は、種々異なる工程によって被着すること、例えば堆積することができる。これは例えば、CVD方法（化学気相成長、chemical vapor deposition）又はPVD方法（スパッタリング、イオンアシスト堆積、又は、熱蒸着等のような物理気相成長、physical vapor deposition）；択一的に、メッキ処理方法；ディップコーティング方法；スピンコーティング方法（spin coating）；プリント；ブレードコーティング；又はスプレーによって行われる。

CVD法として、種々の実施例において、プラズマ強化化学気相成長方法（plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD）を使用することができる。堆積すべき層が上に堆積される構成要素の上方及び／又は周囲にある体積中で、プラズマを形成することができる。この体積には、少なくとも２つの気体の出発化合物が供給され、これらの出発化合物がプラズマ中でイオン化され、互いに励起されて反応する。プラズマを形成することによって、例えば誘電体層を形成するために加熱によって至らしめるべき構成要素の表面温度を、プラズマレスCVD方法に比べて低減することができる。このことは例えば、例えば形成すべき光を放射する電子素子などの構成要素が、最大温度を上回る温度では損傷し得るという場合に、有利であろう。

さらに、電気的活性化領域を形成した後、カバーを形成する前に、電気的活性化領域を有する構造体の光透明度を測定することができる。その後、測定された光透明度に基づいて、電気的活性化領域を有する構造体の所望の光透明度を、例えば１つ以上の中間層又は中間層構造体を用いて達成することができる（例えばこの所望の光透明度に合わせて、層厚さを適切に選択する、及び／又は、中間層又は中間層構造体の材料を適切に選択することができる）。

種々の実施例において、例えばOLEDのような発光素子の透明度は、接着材２０及びカバー２２（両者は通常ほぼ同じ屈折率を有する）と比較して低屈折率の非常に薄い層を使用することによって、増加させることができることが判明した。層厚は、種々の実施例において、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にある。上で説明したように、発光素子の透明度は、層の屈折率と厚さとに基づいて格段に増加させることができる。

種々の実施例において、このような低屈折率の層（例えば１．５未満の屈折率を有する）は、進行する工程フロー中に、例えば薄膜封入部のような封入部の上に設けられる付加的な層として挿入することができる。

上で説明したように、低屈折率の中間層又は低屈折率の中間層構造体によって、発光素子１０の全体厚さを著しく変化させることなく、発光素子１０の透明度が増加する。

低屈折率の中間層又は低屈折率の中間層構造体を、例えばOLEDのような発光素子の内部にある金属薄膜の工程変動に起因する透明度の変動を補償するために使用することも可能である。このために、発光素子１０の封入後に透明度を測定することができ、目標値に対して負の偏差が存在する場合には、このような薄い低屈折率の中間層又は低屈折率の中間層構造体を用いて、この負の偏差を補償することができる。

本発明は、記載した実施例に限定されない。例えば、光電子素子の層分布及び／又は層構造を、説明した実施例とは異ならせることができる。さらに光電子素子は、太陽電池のような光吸収素子とすることができる。さらに、製造方法は、１つ以上の別のステップを有することができるか、又は、１つ以上の別のステップを少なく有することができる。

１０ 発光素子
１２ 基板
１３ 第１電極
１４ 有機機能層構造体
１５ 第２電極
１６ コンタクト部
１８ 封入層
１９ 側面
２０ 接着材
２２ カバー
２４ 照射方向
２６ 別の封入層
Ｓ２〜Ｓ２０ ステップ２〜２０

Claims (10)

1. 光電子素子の製造方法において、
   ・基板（１２）の上に、第１電極（１３）を形成し、
   ・前記第１電極（１３）の上に、有機機能層構造体（１４）を形成し、
   ・前記有機機能層構造体（１４）の上に、第２電極（１５）を形成し、
   ・前記第１電極（１３）及び／又は前記第２電極（１５）のコンタクトのための少なくとも１つのコンタクト部（１６）を形成し、
   ・前記有機機能層構造体（１４）及び前記コンタクト部（１６）の上に、封入層（１８）を形成し、
   ・前記有機機能層構造体（１４）の上及び横において、前記封入層（１８）の上に、接着材（２０）を、当該有機機能層構造体（１４）の少なくとも１つの側面（１９）を覆うように、かつ、異方性エッチング方法の際に、前記側面（１９）のためのエッチングストッパとして使用されるように被着し、
   ・前記異方性エッチング方法の際に、前記有機機能層構造体（１４）の上にある前記封入層（１８）のためのエッチングストッパとして使用されるカバー（２２）を、有機機能層構造体（１４）の上において、前記封入層（１８）の上に、前記接着材（２０）によって固定し、
   ・前記異方性エッチング方法によって、前記コンタクト部（１６）の上にある前記封入層（１８）を除去し、
   ・前記異方性エッチング方法の間に、前記基板（１２）を冷却する、
   ことを特徴とする製造方法。
2. 光電子素子の製造方法において、
   ・基板（１２）の上に、第１電極（１３）を形成し、
   ・前記第１電極（１３）の上に、有機機能層構造体（１４）を形成し、
   ・前記有機機能層構造体（１４）の上に、第２電極（１５）を形成し、
   ・前記第１電極（１３）及び／又は前記第２電極（１５）のコンタクトのための少なくとも１つのコンタクト部（１６）を形成し、
   ・前記有機機能層構造体（１４）及び前記コンタクト部（１６）の上に、封入層（１８）を形成し、かつ、前記基板（１２）の、前記有機機能層構造体（１４）とは反対側の裏面の上に、別の封入層（２６）を形成し、
   ・前記有機機能層構造体（１４）の上及び横において、前記封入層（１８）の上に、接着材（２０）を、当該有機機能層構造体（１４）の少なくとも１つの側面（１９）を覆うように、かつ、異方性エッチング方法の際に、前記側面（１９）のためのエッチングストッパとして使用されるように被着し、
   ・前記異方性エッチング方法の際に、前記有機機能層構造体（１４）の上にある前記封入層（１８）のためのエッチングストッパとして使用されるカバー（２２）を、有機機能層構造体（１４）の上において、前記封入層（１８）の上に、前記接着材（２０）によって固定し、
   ・前記異方性エッチング方法によって、前記コンタクト部（１６）の上にある前記封入層（１８）を除去し、
   ・前記異方性エッチング方法又は付加的な異方性エッチング方法によって、前記裏面にある前記別の封入層（２６）を除去する、
   ことを特徴とする製造方法。
3. 前記光電子素子は、発光素子（１０）である、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。
4. 前記光電子素子は、有機発光ダイオードである、
   ことを特徴とする請求項３記載の製造方法。
5. 異方性エッチング方法として、ドライエッチング方法を実施する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の製造方法。
6. ドライエッチング方法として、物理的又は物理化学的ドライエッチング方法を実施する、
   ことを特徴とする請求項５記載の製造方法。
7. ドライエッチング方法として、プラズマ強化エッチング方法を実施する、
   ことを特徴とする請求項６記載の製造方法。
8. ドライエッチング方法として、ICPプラズマ方法を実施する、
   ことを特徴とする請求項７記載の製造方法。
9. 前記コンタクト部（１６）を、前記異方性エッチング方法の際に、該コンタクト部（１６）自体のエッチングストッパとして、及び／又は、前記基板（１２）のためのエッチングストッパとして使用されるように構成する、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の製造方法。
10. 少なくとも前記封入層（１８）を、前記有機機能層構造体（１４）及び前記コンタクト部（１６）の上にある２つ以上の部分層として構成し、前記コンタクト部（１６）の上にある前記部分層を、前記異方性エッチング方法によって除去する、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の方法。

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