EP1205092B1 - Dispositif electroluminescent et son procede de fabrication - Google Patents

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EP1205092B1
EP1205092B1 EP00949021A EP00949021A EP1205092B1 EP 1205092 B1 EP1205092 B1 EP 1205092B1 EP 00949021 A EP00949021 A EP 00949021A EP 00949021 A EP00949021 A EP 00949021A EP 1205092 B1 EP1205092 B1 EP 1205092B1
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EP
European Patent Office
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substrate
electrode
layer
current source
electrodes
Prior art date
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EP00949021A
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Pascal Magain
René Winand
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USINOR SA
Original Assignee
USINOR SA
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Publication date
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/02—Details
    • H05B33/04—Sealing arrangements, e.g. against humidity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/917—Electroluminescent

Definitions

  • the present invention relates to a device electroluminescent, comprising a first electrode, a second electrode allowing a at least partial passage of light, at least one layer electroluminescence organic semiconductor charge injection, arranged between said two electrodes, a substrate support, as well as a electrically conductive electric power source connected in an electrically conductive manner to the electrodes.
  • the invention also relates to a manufacturing method such a device.
  • SCALE Symmetrically Configured Alternating Light Emitting Devices
  • the substrate is a thermally insulating material. During a high density operation of power this substrate does not allow a release of heat appropriate, which can lead to disturbances in the device. In Moreover, in the case of glass, the substrate is fragile whereas in the case of PET it is flexible. None of these two substrates resist the static and dynamic mechanical stresses supported when using electroluminescent devices.
  • phosphors are inorganic compounds that are separated from a rigid substrate conductor by a dielectric layer, possibly with resistance variable.
  • Phosphors are usually encapsulated for example in a polymerizable resin. They are placed in an electric field alternative that sets in motion the electrons created within them by thermal agitation and the corresponding positive holes created in the valence band. These electrons produce excitations by collision, with subsequent production of light. It is therefore in this case that which is called an intrinsic electroluminescence (see for example WO-97/46053 and US-A-3,626,240).
  • the present invention aims to develop a device electroluminescent organic semiconductor which avoids these problems, in a simple way.
  • a device electroluminescence as described at the beginning in which the substrate supports, in successive layers, the first electrode, which is continuously or alternatively a negative electrode, said at least one an organic semiconductor layer electroluminescence by injection of charges, and the second electrode allowing a transition to less partial light, which is continuously or alternatively a positive electrode, and wherein the substrate consists of a metal or metal alloy.
  • Such a substrate has a thermal conductivity sufficient to allow the evacuation of the heat released by the electroluminescent system, especially when it is operated at high power density.
  • the metal alloy is a steel, for example mild steel or stainless steel.
  • Steel offers the property of being at the rigid and easy to shape, which is advantageous for many applications of electroluminescent devices, such as illuminating panels and outdoor or indoor luminaries, decorative systems, fixed or programmable display systems.
  • the device may include one or several successive layers of organic semiconductor EL.
  • first surface and second surface of this or these layers is meant, in the case of a single layer of semiconductor, the two faces of it. In the case of several successive layers, these are the two external faces of this set of layers.
  • a metal substrate metal alloy or advantageously has the effect of allowing a reversal in the arrangement of the layers in the electroluminescent system with respect to that of the systems according to the state of the art. Indeed, the light emitted by the device no longer passes through the substrate, but only to through one of the electrodes, the one opposite the substrate, and through a possible external encapsulation of the latter in a transparent material, preferably waterproof and airtight.
  • this electrode located opposite the substrate is implemented a material as transparent as possible.
  • inorganic electrode materials as used in known electroluminescent or photovoltaic devices for electrodes directly supported by a glass or PET substrate can be envisaged.
  • Non-exhaustive examples include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO) or systems based on indium oxides (zinc, gallium). ) or ZnO, SnO 2 , ZnS, CdS, ZnSe, Zn x Cd 1-x O, ZnTe.
  • organic transparent electrically conductive materials for example p-doped conjugated polymers, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyacetylene (CH x ) and derivatives or mixtures of these substances.
  • organic transparent electrically conductive materials for example p-doped conjugated polymers, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyacetylene (CH x ) and derivatives or mixtures of these substances.
  • these superposed conductive layers can be used, for example an ITO layer coated with a conjugated polymer.
  • silica As transparent encapsulation material, it is possible to provide for example a thin layer of silica deposited for example by the so-called PECVD technique (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition) (SiO x ).
  • PECVD technique Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • the substrate is connected to the power source.
  • Steel is a good electronic conductor and so it can serve as a power supply for one of the electrodes with which it is in contact.
  • the substrate can itself serve as an electrode.
  • the substrate supports an electrode, which is directly connected to the power source, without passing through it by the substrate.
  • an electrode material located on the substrate side it is possible to consider any appropriate material for this purpose. We can consider in particular the materials indicated above for the electrode located opposite the substrate. However, we can also consider, as electrode, the substrate in the form not only of the steel sheet itself, but more particularly in the form of this sheet having undergone a surface treatment.
  • the steel sheet can be treated beforehand by a controlled oxidation so that, at least superficially, it has an enrichment in a good conductor, for example Fe 3 O 4 .
  • This controlled oxidation can be designed in a known manner, for example by electrolysis or by air oxidation.
  • a conductive coating in particular zinc, zinc weakly or strongly alloyed with aluminum, aluminum, chromium or tin.
  • Such coatings can for example be obtained, according to the case, by electrolytic deposition or by hot dipping, according to techniques known to those skilled in the art.
  • conductive polymer examples include polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, their derivatives and their mixtures.
  • the substrate is a steel treated so as to reflect a light emitted at from the organic electroluminescent semiconductor layer.
  • Non-transparent steel as a substrate can be used to polished example, as well as its non-transparent coating. It is also possible that the electrode provided on the substrate side and the coating of possible surface of the substrate are also transparent. Such arrangement makes it possible to increase in a non negligible way the light emission efficiency of the system.
  • an electrode material it will be possible to implement particular in this case a material as indicated above about materials to be used for the electrode opposite the substrate.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a electroluminescent device, comprising an arrangement of at least one electroluminescence organic semiconductor layer by injection of charges between a first electrode and a second electrode allowing a at least partial passage of the light, a support of the device by a substrate, and an electrically conductive connection between the electrodes and a source of Electric power.
  • this method comprises an arrangement of the first electrode on a substrate made of a metal or metal alloy, this first electrode being continuously or alternatively an electrode negative, a deposit of said at least one layer of semiconductor organic electroluminescence injection of charges on the first electrode, and a deposit of the second electrode allowing a transition to less partial light on said at least one layer of semiconductor organic this second electrode being continuously or alternatively a positive electrode, and possibly a deposit of a transparent material airtight and watertight on the second electrode, so as to encapsulate the device.
  • Figures 1 to 3 are diagrammatic representations in section of devices according to the invention. It should be noted that the given dimensions are not not to scale. The relative dimensions between layers are also not respected.
  • FIG. 1 shows an electroluminescent device powered by a DC power source 1.
  • the substrate 2 is formed a sheet of steel, for example mild steel, which supports a layer thin 3 of an alloy of zinc and aluminum, serving as a negative electrode. This layer may for example be deposited on the steel by a method immersion in a hot bath.
  • An organic semiconductor layer appropriate electroluminescent 4 is applied on the negative electrode 3 for example in the form of a solution which is then evaporated solvent at atmospheric pressure or under partial vacuum, or by evaporation-vacuum condensation of molecular weight oligomers low.
  • a positive electrode 5 transparent, based for example on ITO, is advantageously deposited under vacuum on the organic semiconductor layer 4, for example according to the technique of reactive cathodic sputtering.
  • a transparent encapsulation layer 6, for example silica applied in particular by a method of the type PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition), and on the face outer of the steel sheet 2 insulation, for example in the form a layer of electrically insulating paint 7.
  • the at least one layer of organic semiconductor electroluminescent device according to the invention is a thin layer which can have a maximum thickness of a few micrometers.
  • the current source 1 is directly connected to each of the electrodes 3 and 5. It could well be sure provide a connection from the current source 1 to the steel sheet 2, which would then serve as a supply of current to the electrode 3.
  • FIG. 2 a device similar to that illustrated in FIG. Figure 1, but for use with power from a power source 8. This is connected, on the one hand, to the electrode layer ITO 5 base and, on the other hand, to the steel sheet 2 forming the substrate and simultaneously serving as the opposite electrode to the electrode 5. Both electrodes alternatively serve as positive electrode and electrode negative.
  • the sheet is coated on the surface of an organic conductive layer 9, for example CH x (polyacetylene) which can be deposited on the sheet by reactive sputtering under vacuum.
  • organic conductive layer 9 for example CH x (polyacetylene) which can be deposited on the sheet by reactive sputtering under vacuum.
  • This layer is advantageously transparent and the surface of the sheet coated with this layer 9 has been previously treated to reflect the light emitted by the electroluminescent system, which improves the efficiency of the latter.
  • the steel sheet soft serves as a substrate 2 for two electroluminescent devices identical on each of its faces.
  • the faces of the substrate were activated at the surface by plasma under empty, then deposited on each of them, for example by evaporation or cathode sputtering under vacuum, an aluminum layer 12.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)
  • Control Of El Displays (AREA)

Description

La présente invention est relative à un dispositif électroluminescent, comprenant une première électrode, une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges, agencée entre lesdites deux électrodes, un substrat de support, ainsi qu'une source de courant électrique reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel dispositif.
Au sens de l'invention, par l'expression "au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent", il faut entendre un matériau organique éventuellement multicouche, conducteur de l'électricité, dans lequel peut apparaítre un phénomène d'électroluminescence lorsqu'on y injecte, d'une part, des électrons et, d'autre part, des trous positifs. La recombinaison de ces charges de signes opposés provoque l'émission lumineuse. Il s'agit donc dans le sens de l'invention d'une électroluminescence dite par injection de charges.
Le phénomène d'électroluminescence au départ de semi-conducteurs organiques a été mis en évidence pour la première fois dans les années 1960 et le développement de ces systèmes électroluminescents basés sur des films minces organiques date de la seconde moitié des années 1980. On peut se référer à ce sujet aux publications suivantes : A.L. Kraft, A.C. Grimsdale, A.B. Holmes, Electroluminescent conjugated polymers - Seeing polymers in a new light, Angew. Chem. Int. Ed. (1998) 37, 402-428, et R.H. Friend, R.W. Gymer, A.B. Holmes, J.H. Burroughes, R.N. Marks, C. Taliani, D.D.C. Bradley, D.A. Dos Santos, J.L Bredas, M. Lögdlund, W.R. Salaneck, Electroluminescence in conjugated polymers, Nature / 1999 / 397, 121-128.
Dans la plupart des cas des systèmes utilisés, c'est le verre qui est pris comme substrat. On vient déposer sur celui-ci des couches minces successives qui constituent le système électroluminescent. Plus récemment, le PET (polyéthylène téréphtalate) a été envisagé pour remplacer le verre. Le verre et le PET étant transparents, on dépose directement sur ce substrat de l'oxyde d'indium-étain (ITO), qui constitue l'électrode positive destinée, en courant continu, à injecter des trous positifs dans le semi-conducteur organique qui est à son tour déposé en une ou plusieurs couches, éventuellement constituées de molécules différentes, sur la couche de ITO. Enfin, on dépose sur le tout une couche mince d'aluminium, de magnésium ou de calcium qui constitue en courant continu l'électrode négative destinée à injecter des électrons dans le semi-conducteur organique. C'est la recombinaison trou-électron qui génère la lumière qui est émise par le système à travers le substrat de verre ou de PET. Dans les systèmes qui font usage de courant alternatif (SCALE : Symmetrically Configured Alternating current Light Emiting devices), on retrouve les mêmes électrodes (ITO sur verre ou sur PET et aluminium, cuivre ou or) mais les électrodes ne doivent plus nécessairement avoir une fonction de travail différente l'une de l'autre.
Ces dispositifs présentent l'inconvénient que le substrat est une matière thermiquement isolante. Lors d'une exploitation à haute densité de puissance ce substrat ne permet pas un dégagement de chaleur approprié, ce qui peut conduire à des perturbations dans le dispositif. En outre, dans le cas du verre, le substrat est fragile alors que dans le cas du PET il est souple. Aucun de ces deux substrats ne permet donc de résister aux sollicitations mécaniques statiques et dynamiques supportées lors de l'utilisation des dispositifs électroluminescents.
On connaít également des systèmes qui font usage de "phosphores" comme source d'électroluminescence. Ces phosphores sont des composés inorganiques qui sont séparés d'un substrat rigide conducteur par une couche diélectrique, éventuellement à résistance variable. Les phosphores sont généralement encapsulés par exemple dans une résine polymérisable. Ils sont placés dans un champ électrique alternatif qui met en mouvement les électrons créés en leur sein par l'agitation thermique et les trous positifs correspondants créés dans la bande de valence. Ces électrons produisent des excitations par collision, avec production subséquente de lumière. Il s'agit donc dans ce cas de ce qu'on appelle une électroluminescence intrinsèque (voir par exemple WO-97/46053 et US-A-3.626.240).
Pour exciter les "phosphores" il faut créer un champ alternatif d'une intensité suffisante, d'où la nécessité d'une présence d'une couche diélectrique et/ou résistive. Il en résulte des tensions électriques élevées de 60 à 500 V en courant alternatif oscillant à 50 Hz-2,5 kHz et des épaisseurs importantes d'environ 100 µm.
La présente invention a pour but de mettre au point un dispositif électroluminescent à semi-conducteur organique qui permette d'éviter ces problèmes, d'une manière simple.
On a prévu suivant l'invention un dispositif électroluminescent tel que décrit au début, dans lequel le substrat supporte, en couches successives, la première électrode, qui est en continu ou alternativement une électrode négative, ladite au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges, et la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, qui est en continu ou alternativement une électrode positive, et dans lequel le substrat est constitué d'un métal ou alliage métallique.
Un tel substrat présente une conductibilité thermique suffisante pour permettre l'évacuation de la chaleur dégagée par le système électroluminescent, surtout lorsque celui-ci est exploité à haute densité de puissance.
Avantageusement l'alliage métallique est un acier, par exemple de l'acier doux ou de l'acier inoxydable. L'acier offre la propriété d'être à la fois rigide et aisé à mettre en forme, ce qui est avantageux pour de nombreuses applications de dispositifs électroluminescents, comme des panneaux éclairants et des luminaires d'extérieur ou d'intérieur, des systèmes décoratifs, des systèmes d'affichage fixe ou programmable.
Comme déjà mentionné, le dispositif peut comprendre une ou plusieurs couches successives de semi-conducteur organique électroluminescent. Par première surface et deuxième surface de cette ou ces couches on entend, dans le cas d'une seule couche de semi-conducteur, les deux faces de celle-ci. Dans le cas de plusieurs couches successives, il s'agit des deux faces externes de cet ensemble de couches.
Le fait d'utiliser un substrat en métal, en alliage métallique ou en acier a avantageusement pour effet de permettre une inversion dans la disposition des couches dans le système électroluminescent par rapport à celle des systèmes selon l'état de la technique. En effet, la lumière émise par le dispositif ne passe plus à travers le substrat, mais uniquement à travers une des électrodes, celle opposée au substrat, et à travers un éventuel encapsulage externe de celle-ci en une matière transparente, de préférence étanche à l'eau et à l'air.
Avantageusement, pour fabriquer cette électrode située à l'opposé du substrat on met en oeuvre une matière la plus transparente possible. On peut envisager par exemple des matières d'électrode inorganiques telles qu'utilisées dans les dispositifs électroluminescents ou photovoltaïques connus pour les électrodes supportées directement par un substrat en verre ou en PET. On peut citer, comme exemples non exhaustifs, de l'oxyde d'indium-étain (ITO), de l'oxyde d'indium-zinc (IZO) ou des systèmes à base d'oxydes d'indium-(zinc, gallium) ou encore ZnO, SnO2, ZnS, CdS, ZnSe, ZnxCd1-xO, ZnTe. On peut aussi utiliser des matières électriquement conductrices transparentes organiques, comme par exemple des polymères conjugués dopés p, du polypyrrole, du polythiophène, de la polyaniline, du polyacétylène (CHx) ainsi que des dérivés ou des mélanges de ces substances. On peut d'ailleurs faire usage de plusieurs de ces couches conductrices superposées, par exemple une couche d'ITO revêtue d'un polymère conjugué.
Comme matière d'encapsulage transparente, on peut prévoir à titre d'exemple une mince couche de silice déposée par exemple par la technique dite PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition) (SiOx).
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le substrat est connecté à la source de courant. L'acier est un bon conducteur électronique et il peut donc servir d'amenée de courant pour une des électrodes avec laquelle il est en contact. Le substrat peut lui-même servir d'électrode.
Il est possible évidemment de prévoir aussi un dispositif suivant l'invention dans lequel le substrat supporte une électrode, qui est directement connectée à la source de courant, sans passage de celui-ci par le substrat.
Comme matière d'électrode située du côté substrat, on peut envisager n'importe quelle matière appropriée à cet effet. On peut envisager notamment les matières indiquées ci-dessus pour l'électrode située à l'opposé du substrat. On peut toutefois aussi envisager, comme électrode, le substrat sous la forme non seulement de la tôle d'acier elle-même, mais plus particulièrement sous la forme de cette tôle ayant subi un traitement de surface.
Par traitement de surface, on peut envisager suivant l'invention tout traitement permettant d'obtenir superficiellement dans la tôle ou à la surface de la tôle un composé bon conducteur d'électricité. On peut par exemple traiter préalablement la tôle d'acier par une oxydation contrôlée de façon que, au moins superficiellement, elle présente un enrichissement en un bon conducteur, par exemple du Fe3O4. Cette oxydation contrôlée peut être conçue d'une manière connue, par exemple par électrolyse ou par oxydation à l'air.
On peut aussi prévoir, comme traitement de surface, l'application sur la tôle d'acier d'un revêtement conducteur, notamment de zinc, de zinc faiblement ou fortement allié avec de l'aluminium, d'aluminium, de chrome ou d'étain. De tels revêtements peuvent par exemple être obtenus, selon le cas, par dépôt électrolytique ou par dépôt au trempé à chaud, selon des techniques connues de l'homme de métier.
On peut encore envisager, comme traitement de surface, l'application sur le substrat d'une couche mince d'un autre métal ou alliage que celui formant le substrat, par exemple d'aluminium, de magnésium ou de calcium sur une tôle d'acier. Cette application peut s'effectuer par tout moyen connu de l'homme de métier, par exemple par évaporation sous vide ou pulvérisation cathodique.
On peut envisager l'application sur le substrat nu, ou encore déjà traité en surface, d'au moins un polymère conducteur. On peut citer, comme exemples de polymère conducteur, du polyacétylène, de la polyaniline, du polypyrrole, du polythiophène, leurs dérivés et leurs mélanges.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le substrat est un acier traité de manière à réfléchir une lumière émise à partir de la couche de semi-conducteur électroluminescent organique. L'acier non transparent servant de substrat peut pour ce faire être par exemple poli, ainsi que son revêtement non transparent. Il est aussi possible que l'électrode prévue du côté substrat et le revêtement de surface éventuel du substrat soient également transparents. Un tel agencement permet d'augmenter de manière non négligeable le rendement d'émission lumineuse du système.
Comme matière d'électrode, on pourra mettre en oeuvre en particulier dans ce cas une matière telle qu'indiquée ci-dessus à propos des matières à utiliser pour l'électrode située à l'opposé du substrat.
Le remplacement du verre ou du PET, produits transparents, comme substrat par de l'acier, produit non transparent, permet d'utiliser les deux faces pour créer des dispositifs électroluminescents identiques ou éventuellement différents d'une face à l'autre (changement de couleur ou d'affichage).
D'autres détails et particularités du dispositif selon l'invention sont indiquées dans les revendications 1 à 19.
La présente invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent, comprenant un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges entre une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, un support du dispositif par un substrat, et une liaison électriquement conductrice entre les électrodes et une source de courant électrique. Suivant l'invention, ce procédé comprend un agencement de la première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique, cette première électrode étant en continu ou alternativement une électrode négative, un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges sur la première électrode, et un dépôt de la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique cette deuxième électrode étant en continu ou alternativement une électrode positive, et, éventuellement, un dépôt d'une matière transparente étanche à l'air et à l'eau sur la deuxième électrode, de manière à encapsuler le dispositif.
D'autres détails et particularités du procédé suivant l'invention sont indiqués dans les revendications 19 à 26.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés, de quelques exemples de réalisation du dispositif suivant l'invention.
Les figures 1 à 3 sont des représentations schématiques en coupe de dispositifs suivant l'invention. Il faut noter que les dimensions données ne sont pas à l'échelle. Les dimensions relatives entre couches ne sont pas non plus respectées.
Sur la figure 1 on a représenté un dispositif électroluminescent alimenté par une source de courant continu 1. Le substrat 2 est formé d'une tôle d'acier, par exemple en acier doux, qui supporte une couche mince 3 d'un alliage de zinc et d'aluminium, servant d'électrode négative. Cette couche peut par exemple être déposée sur l'acier par un procédé d'immersion en bain chaud. Une couche de semi-conducteur organique électroluminescent 4 approprié est appliquée sur l'électrode négative 3 par exemple sous la forme d'une solution dont on évapore ensuite le solvant à pression atmosphérique ou sous vide partiel, ou par évaporation-condensation sous vide d'oligomères à masse moléculaire peu élevée. Du côté opposé au substrat 2, une électrode positive 5, transparente, à base par exemple d'ITO, est déposée avantageusement sous vide sur la couche de semi-conducteur organique 4, par exemple selon la technique de la pulvérisation cathodique réactive. Enfin, on prévoit pour protéger le tout, une couche d'encapsulage transparente 6, par exemple en silice, appliquée notamment par un procédé de type PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition), et sur la face extérieure de la tôle d'acier 2 une isolation, par exemple sous la forme d'une couche de peinture électriquement isolante 7.
La au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente suivant l'invention est une couche mince qui peut présenter une épaisseur au maximum de quelques micromètres.
Dans le cas illustré sur cette figure 1, la source de courant 1 est directement connectée à chacune des électrodes 3 et 5. On pourrait bien sûr prévoir une connexion de la source de courant 1 à la tôle d'acier 2, qui servirait alors d'amenée de courant à l'électrode 3.
Sur la figure 2, on a prévu un dispositif semblable à celui illustré sur la figure 1, mais à utiliser avec alimentation par une source de courant alternatif 8. Celle-ci est connectée, d'une part, à la couche d'électrode à base d'ITO 5 et, d'autre part, à la tôle d'acier 2 formant le substrat et servant simultanément d'électrode opposée à l'électrode 5. Les deux électrodes servent alternativement d'électrode positive et d'électrode négative.
Pour améliorer la distribution et le passage de l'électricité, la tôle est revêtue en surface d'une couche de conducteur organique 9, par exemple en CHx (polyacétylène) qui peut être déposée sur la tôle par pulvérisation cathodique réactive sous vide. Cette couche est avantageusement transparente et la surface de la tôle revêtue de cette couche 9 a été traitée préalablement pour réfléchir la lumière émise par le système électroluminescent, ce qui permet d'améliorer le rendement de celui-ci.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, on a représenté deux couches 4', 4" de semi-conducteurs organiques électroluminescents, ceux-ci pouvant être identiques dans les couches successives, ou différents.
On peut aussi prévoir entre les couches 4', 4" et l'électrode à base d'ITO une couche de polyacétylène non représentée, semblable à la couche 9, pour améliorer ici aussi la distribution et le passage de l'électricité.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3, la tôle d'acier doux sert de substrat 2 pour deux dispositifs électroluminescents identiques sur chacune de ses faces.
Les faces du substrat ont été activées en surface par plasma sous vide, puis on a déposé sur chacune d'elles, par exemple par évaporation ou pulvérisation cathodique sous vide, une couche d'aluminium 12.
Entre les couches successives 4', 4" de semi-conducteur organique électroluminescent et l'électrode formée par la couche d'ITO 5, on a prévu une couche de polyacétylène 13, pour améliorer la distribution et le passage du courant électrique.
Un agencement tel que prévu sur cette figure est impossible à envisager avec les dispositifs électroluminescents selon l'état connu de la technique, puisque, dans ces derniers, la lumière doit pouvoir traverser le substrat.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications.
On pourrait aussi envisager d'introduire dans la au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent des molécules électrophosphorescentes permettant d'améliorer le rendement quantique.

Claims (26)

  1. Dispositif électroluminescent comprenant
    une première électrode (2, 3) et une deuxième électrode (5) permettant un passage au moins partiel de la lumière,
    au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges (4, 4', 4"), agencée entre lesdites deux électrodes (2, 3, 5)
    un substrat de support, et
    une source de courant électrique (1, 8) reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes,
    caractérisé en ce que le substrat supporte, en couches successives,
    la première électrode (2, 3), qui est en continu ou alternativement une électrode négative,
    ladite au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges (4, 4', 4"), et
    la deuxième électrode (5) permettant un passage au moins partiel de
       la lumière, qui est en continu ou alternativement une électrode positive, et en ce que le substrat est constitué d'un métal ou alliage métallique.
  2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage métallique est un acier.
  3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat (2) est connecté à la source de courant (1, 8).
  4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat (2) forme une desdites deux électrodes.
  5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat (2) est en contact électriquement conducteur avec une desdites deux électrodes (3) et forme une amenée de courant pour celle-ci.
  6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat (2) supporte une desdites deux électrodes (3), qui est connectée à la source de courant (1, 8).
  7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le substrat (2) est formé d'une tôle d'acier ayant subi un traitement de surface.
  8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le substrat (2) ayant subi un traitement de surface présente superficiellement dans la tôle d'acier un composé conducteur d'électricité.
  9. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la tôle d'acier présente un revêtement de surface conducteur d'électricité (3, 9, 12).
  10. Dispositif suivant la revendication 9, caracténsé en ce que le revêtement de surface comprend au moins une couche d'une matière choisie parmi le groupe constitué par du zinc, du zinc allié à de l'aluminium, de l'aluminium, du magnésium, du calcium, de l'étain et du chrome.
  11. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le revêtement de surface est constitué d'au moins une couche d'au moins un polymère conducteur.
  12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que ledit au moins un polymère conducteur est choisi parmi le groupe constitué du polyacétylène, de la polyaniline, du polypyrrole, du polythiophène, leurs dérivés et leurs mélanges.
  13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le substrat (2) est en un acier traité de manière à réfléchir une lumière émise à partir de ladite au moins une couche de semi-conducteur électroluminescent organique (4, 4', 4").
  14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la deuxième électrode (5) présente, à l'opposé du substrat (2), un encapsulage (6) en une matière transparente, étanche à l'air et à l'eau.
  15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le substrat (2) présente deux parties, une partie conductrice de l'électricité qui supporte ledit dispositif et qui est éventuellement connectée à la source de courant et une partie restante électriquement isolée vis-à-vis de l'extérieur.
  16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le substrat présente une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface et en ce qu'il comprend sur chacune desdites première et deuxième surfaces une succession de couches conforme à la revendication 1.
  17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ladite au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges contient des molécules électrophosphorescentes.
  18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la source de courant électrique alimente le dispositif en courant continu.
  19. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la source de courant électrique alimente le dispositif en courant alternatif.
  20. Procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent, comprenant
    un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges entre une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière,
    un support du dispositif par un substrat, et
    une liaison électriquement conductrice entre les électrodes et une source de courant électrique,
    caractérisé en ce qu'il comprend
    un agencement de la première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique, cette première électrode étant en continu ou alternativement une électrode négative,
    un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique à électroluminescence par injection de charges sur la première électrode, et
    un dépôt de la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique, cette deuxième électrode étant en continu ou alternativement une électrode positive,
    et, éventuellement, un dépôt d'une matière transparente étanche à l'air et à l'eau sur la deuxième électrode, de manière à encapsuler le dispositif.
  21. Procédé suivant la revendication 20, caractérisé en ce que le substrat est constitué d'une tôle d'acier.
  22. Procédé suivant l'une des revendications 20 et 21, caractérisé en ce que ledit agencement d'une première électrode comprend une activation de la tôle d'acier pour la rendre susceptible de jouer un rôle de première électrode et en ce que le procédé comprend une connexion électrique entre la source de courant électrique et la tôle d'acier.
  23. Procédé suivant l'une des revendications 20 et 21, caractérisé en ce que ledit agencement d'une première électrode comprend une application de la première électrode sur une surface du substrat.
  24. Procédé suivant l'une des revendications 20 à 23, caractérisé en ce qu'il comprend préalablement un traitement de surface du substrat.
  25. Procédé suivant la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend, à titre de traitement de surface, un revêtement en surface du substrat par au moins un composé conducteur d'électricité.
  26. Procédé suivant la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend, à titre de traitement de surface, un enrichissement du substrat, au moins en superficie, en un composé conducteur d'électricité.
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