FR3098997A1 - Dispositif d’émission de lumière - Google Patents

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Abstract

Titre : Dispositif d’émission de lumière L’invention concerne un dispositif d’émission de lumière, comprenant un support (1) doté d’une première face au-dessus de laquelle est disposé un empilement de couches comprenant successivement une première couche électriquement conductrice formant une première électrode (6), une portion émissive (7) organique configurée pour émettre de la lumière lorsqu’elle est soumise à une différence de potentiel électrique, et une deuxième couche électriquement conductrice formant une deuxième électrode (8), la première électrode (6) et la deuxième électrode (8) étant au contact de la portion émissive (7) organique,caractérisé en ce qu’il comprend : une couche d’interface (2) disposée entre la première face du support (1) et l’empilement, la couche d’interface (2) étant à base de polyépoxyde ; une couche d’étanchéité (3) à base d’un oxyde, disposée entre la couche d’interface (2) et l’empilement. Figure pour l’abrégé: Fig. 11

Description

Dispositif d’émission de lumière
La présente invention concerne le domaine des dispositifs d’émission de lumière, en particulier ceux comprenant au moins une diode électroluminescente organique, aussi connue sous l’acronyme anglophone OLED. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des OLEDs porté par un support de nature flexible.
Les diodes électroluminescentes organiques, dites OLEDs (pour Organic Light Emitting Diode) sont des dispositifs électroniques émetteurs de lumière d’ores et déjà répandus notamment dans le domaine des écrans numériques de par leur richesse de couleur à la profondeur de leur noir. Le recours à de telles diodes permet d’éviter un rétroéclairage généralement nécessaire sur des écrans utilisant d’autres sources lumineuses.
De manière classique, une OLED comprend un empilement de couches, avec deux électrodes, à savoir une anode et une cathode, et une partie intermédiaire de matériau organique au niveau de laquelle la lumière est émise lors d’une sollicitation électrique sous forme d’une différence de potentiel entre les deux électrodes. En effet, une recomposition de trous et d’électrons produit une émission photonique à ce niveau. Cette émission est propagée d’un côté du dispositif à OLED, notamment par transmission au travers d’une des deux électrodes, alors choisi suffisamment transparente dans la bande de longueurs d’ondes de la lumière à produire.
Une telle organisation a l’avantage de n’engendrer qu’une très faible épaisseur globale du dispositif. Outre les questions d’encombrement et d’esthétique, cette faible épaisseur autorise des contextes de sollicitations mécaniques difficilement envisageables sur la base de source lumineuse de technologie différente. En particulier, on commence à proposer des dispositifs électroniques pour lesquels la ou les OLEDs sont portées par un support de nature flexible, par exemple en vue de former des dispositifs d’affichage numérique flexible. Dans d’autres domaines, notamment celui de l’éclairage automobile, il convient de réaliser des OLEDs de grande dimension pouvant être courbées pour s’adapter au mieux aux conditions d’implantation au sein du véhicule.
Pour s’appliquer au mieux à ce type de support flexible, les OLEDs comportent malheureusement des contraintes techniques fortes, et en particulier une grande sensibilité à l’eau, et donc à l’humidité, mais aussi à l’air. Si elle est exposée à ces éléments, la partie organique des OLEDs se détériore rapidement, ce qui implique de réaliser des encapsulations dotées d’une haute capacité de protection à l’environnement extérieur. On comprend que ces contraintes techniques sont susceptibles de pénaliser la technologie des OLEDs, surtout, mais non limitativement, pour des applications à des supports flexibles pour lesquelles on comprend que les risques de défaut d’étanchéité de la partie organique sont importants, lors des déformations appliquées au support.
Dans le cas des applications flexibles, les OLEDs sont généralement fabriqués sur l’un des types de substrats suivants : du verre d’épaisseur inférieure à 100 µm, un film métallique ou un film plastique. Le tableau qui suit présente les avantages et les inconvénients de chacune de ces technologies de substrats :

Exigence		 Verre fin Film métallique Film plastique
Flexibilité Oui Oui Oui
Transparence Oui Non Oui
Herméticité Oui Oui Non
Manipulation Très Difficile Facile Facile
Stabilité thermique Oui Oui Non
Température maximale Forte Forte Faible
Dissipation thermique Forte Forte Faible
Ces substrats souffrent de différents problèmes ; ces problèmes sont notamment liés à la transparence dans le cas des films métalliques et à la stabilité thermique dans le cas des films plastiques. Dans le cas du verre, les fines épaisseurs mises en jeu pour assurer la flexibilité induisent une manipulation délicate ; cependant, même dans le cas de support non flexibles, la manipulation pourrait être améliorée.
Il existe donc un besoin pour trouver une nouvelle solution qui offrirait une structure d’un dispositif à OLED(s) améliorée, et qui, de préférence, répondrait à la fois aux conditions de transparence de support, de stabilité thermique et de facilité de manipulation.
Un objet de la présente invention est donc de proposer une telle solution.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RÉSUMÉ
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un dispositif d’émission de lumière, comprenant un support doté d’une première face au-dessus de laquelle est disposé un empilement de couches comprenant successivement une première couche électriquement conductrice formant une première électrode, une portion émissive organique configurée pour émettre de la lumière lorsqu’elle est soumise à une différence de potentiel électrique, et une deuxième couche électriquement conductrice formant une deuxième électrode, la première électrode et la deuxième électrode étant au contact de la portion émissive organique,
caractérisé en ce qu’il comprend :
  • une couche d’interface disposée entre la première face du support et l’empilement, la couche d’interface étant à base de polyépoxyde ;
  • une couche d’étanchéité à base d’un oxyde, disposée entre la couche d’interface et l’empilement.
Ainsi, quelle que soit la nature du support, et en particulier lorsque le support est susceptible d’être déformé en flexion, l’empilement de l’OLED subit les contraintes mécaniques induites de manière largement amortie, par l’intermédiaire de la couche d’interface. Cette dernière, de par son matériau ainsi que sa position, agit comme un tampon mécanique. Elle permet par ailleurs d’améliorer la planéité de la zone où l’empilement est à fabriquer.
Cette solution, dans la mesure où elle met en œuvre un matériau polyépoxyde contenant de l’eau, aurait pu sembler incompatible avec la technologie des diodes électroluminescentes organiques qui sont sensibles à l’eau. Cependant, en combinant la couche d’interface avec une couche d’étanchéité intercalée entre la couche d’interface et l’empilement émissif, l’invention résout cette difficulté.
Suivant un aspect séparable de l’invention, le dispositif comporte un premier contact électrique et un deuxième contact électrique disposé latéralement relativement à l’empilement contenant les électrodes et la portion émissive organique. De préférence, au moins l’un de ces contacts est rapporté sur la couche d’étanchéité qui peut ainsi servir de couche de coopération avec une portion basale du contact électrique, qui peut-être une couche d’adhésion, typiquement métallique.
Avantageusement, le déport des contacts électriques relativement à l’empilement, et de préférence aussi à la couche d’interface, permet de ne pas lier mécaniquement ses différents composants, limitant ainsi l’impact, sur la partie organique, des déformations appliquées à des parties qui lui sont périphériques.
Selon des modes particuliers de réalisation, on décrit par ailleurs un procédé de fabrication d’un dispositif électronique apte à émettre de la lumière, de préférence utilisable pour fabriquer le dispositif indiqué précédemment.
Suivant des aspects de l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :
  • fourniture d’au moins un support comprenant une face supérieure et une face inférieure et de préférence comprenant : une première couche comprenant au moins un premier matériau polymère, la première couche formant en partie au moins la face inférieure du substrat flexible ; une âme formée par une couche intermédiaire; une deuxième couche comprenant au moins un deuxième matériau polymère, la deuxième couche formant en partie au moins la face supérieure du support;
  • formation d’au moins un empilement de couches au-dessus dudit support et comprenant : une première couche conductrice électrique disposée au-dessus de la face supérieure du support, de préférence au-dessus la face supérieure du support ; une portion émissive comprenant au moins une couche organique disposée au-dessus de la première couche conductrice et configurée pour émettre de la lumière lorsqu’elle est soumise à une différence de potentiel électrique ; une deuxième couche conductrice électrique disposée sur la couche organique ; éventuellement un capot d’encapsulation ;
  • formation d’au moins une couche de polymère comprenant au moins un matériau à base de polyépoxyde disposée au-dessus de la face supérieure du support et en dessous de la première couche conductrice électrique, et de préférence en contact avec la première couche de support ;formation d’au moins une couche d’étanchéité, préférentiellement faite d’oxyde, disposée au-dessus de la couche de polymère polyépoxyde et en dessous de la première couche conductrice électrique, et de préférence en contact de la couche de polymère et de la première couche conductrice électrique.
Éventuellement on peut former au moins un premier contact électrique connecté électriquement à la première couche conductrice électrique ;
On peut aussi former au moins un deuxième contact électrique connecté électriquement à la deuxième couche conductrice électrique.
Le matériau poly-époxyde possède une étanchéité moyenne autour d’un WVTR (water vapor transmission rate pour taux de transmission de vapeur d’eau) de 10 g/m2/jour a priori peu favorable aux OLEDs. Mais la présence de cette couche de polymère permet, d’une part, de planariser la zone de formation de l’OLED et, d’autre part, d’absorber les déformations mécaniques du support de sorte à réduire leurs effets sur la couche organique.
L’utilisation de la couche d’oxyde assure une excellente étanchéité avec un WVTR de l’ordre de 10-5g/m2/jour à la couche de polymère poly-époxyde de planarisation de sorte à protéger la couche organique des molécules d’eau comprises par la couche de polymère poly-époxyde. Cette couche d’oxyde améliore aussi l’adhésion de la couche conductrice et transparente sur le substrat.
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
Les figures 1 à 11 présentent différentes étapes indicatives de formation d’un dispositif électronique d’émission de lumière.
Les représentations joints sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ces illustrations/ graphiques sont des représentations schématiques et ne sont pas nécessairement à l’échelle de l’application pratique. En particulier, les épaisseurs des couches ne sont généralement pas représentatives de la réalité, compte tenu du caractère très fin de ces épaisseurs.
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
  • la couche d’interface 2 présente une dimension en épaisseur supérieure ou égale à 1µm, de préférence à 5µm et avantageusement à 10µm ;
  • la couche d’interface 2 présente une dureté, selon l’échelle de Shore, inférieure ou égale à 70D, de préférence à 60D et avantageusement à 50D ;
  • le taux de transmission de vapeur d’eau (WVTR) de la couche d’étanchéité 3 est inférieur ou égal à 10-4g par m2et par jour ;
  • la couche d’étanchéité 3 présente une dimension en épaisseur supérieure ou égale à 25 nm et/ou inférieure ou égal à 50 nm ;
  • l’oxyde est un oxyde métallique, et de préférence un oxyde d’aluminium.
  • le support 1 est flexible;
  • le support comprend une âme 11 en verre et deux couches de revêtement 12, 13 en matériau polymère, couvrant chacune une face différente de l’âme 11 ;
  • l’âme 11 présente une dimension en épaisseur inférieure ou égale à 100 µm ;
  • au moins une des couches de revêtement 12, 13 présente une dimension en épaisseur supérieure ou égale à 10 µm et/ou inférieure ou égale à 100 µm.
  • le dispositif est configuré pour émettre de la lumière depuis la portion émissive 7 organique, par une deuxième face du support, opposée à la première face.
  • La couche d’étanchéité 3 est configurée pour recouvrir intégralement la couche d’interface 2.
  • le dispositif comporte un premier contact électrique 4 connecté électriquement à la première couche électriquement conductrice, un deuxième contact électrique 5 connecté électriquement à la deuxième couche électriquement conductrice, le premier contact électrique 4 et le deuxième contact électrique 5 étant disposés au-dessus du support 1, et latéralement relativement à l’empilement ;
  • le premier contact électrique 4 et le deuxième contact électrique 5 sont disposés sur une portion de la couche d’étanchéité 3 disposée latéralement relativement à la couche d’interface 2 ;
  • au moins l’un parmi le premier contact électrique 4 et le deuxième contact électrique 5 comprend une couche adhésive 15, à base d’un métal ne comprenant pas le cuivre, au contact de la couche d’étanchéité 3.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre » ou « sous-jacent » ou leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt d’une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l’une de l’autre, mais cela signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact, même si ce cas est généralement préféré, soit en étant séparée d’elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par « flexible » ou « souple » la propriété d’un élément ainsi qualifié à se courber aisément pour notamment être disposé sur des surfaces présentant une courbure non nulle. Ainsi un substrat flexible s’entend d’un substrat apte à se déformer de manière élastique avec une flèche supérieure à l’épaisseur du substrat. Alternativement ou cumulativement, le caractère flexible peut résulter d’une capacité de déformation en flexion du moule avec un rayon de courbure de moins d’un mètre.
On entend par une couche à base d’un matériau A, une couche comprenant ce matériau A et éventuellement d’autres matériaux, par exemple des éléments d’alliage. Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d’un même matériau ou de matériaux différents. D’autre part, le terme « couche » ne veut pas forcément dire une répartition pleine plaque sur le support.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, l’épaisseur d’une couche ou d’un substrat se mesure selon une direction perpendiculaire à la surface selon laquelle cette couche ou ce substrat présente son extension maximale. De ce fait, dans la description qui suit, les épaisseurs de film sont mesurées selon des directions perpendiculaires à la surface du support ou substrat.
La figure 11 présente, selon un mode de réalisation de la présente invention, un tel dispositif électronique.
Sur cette figure sont représentés un support 1 avantageusement flexible, un empilement de couches 6, 7, 8, un capot d’encapsulation 16 et un premier et deuxième contacts électriques 4, 5.
Le support 1 comprend avantageusement une face supérieure 14 et une face inférieure 10. La face supérieure est destinée à porter au moins l’empilement de couches destinées à former l’OLED, le capot d’encapsulation 16 et le premier et deuxième contacts électriques.
Selon un mode de réalisation, le support 1 comprend au moins une âme 11 par exemple réalisée par une couche de verre disposée entre une première couche de revêtement 12 et une deuxième couche de revêtement 13.
Avantageusement, les dimensions et les matériaux du support 1 sont avantageusement choisis de sorte à ce que le support présente une flexibilité non nulle permettant de réaliser un support flexible.
De préférence, la première 12 et la deuxième 13 couches de revêtement comprennent un matériau à base de polymère, pouvant ou non être identique entre la première 12 et la deuxième 13 couches de revêtement.
Selon un mode de réalisation préféré, la couche de support intermédiaire ou âme 11 comprend au moins un matériau inorganique, en particulier à base d’oxyde de silicium et de préférence du verre.
De manière particulièrement avantageuse, les matériaux et les épaisseurs de la première couche de support 12, de la couche de support intermédiaire 11 et de la deuxième couche de support 13 sont choisis afin de présenter d’une part une certaine flexibilité et d’autre part une transmittance non nulle et de préférence supérieure à 50% relativement à la longueur d’onde - ou la bande de longueurs d’ondes - de la lumière émise par le dispositif électronique.
Le dispositif comprend en outre un empilement de couches. Cet empilement de couches comprend de préférence au moins une première couche conductrice électrique formant une première électrode 6, une portion émissive organique 7 comprenant au moins une couche organique et au moins une deuxième couche conductrice électrique formant une deuxième électrode 8. La portion émissive organique 7 est intercalée entre les deux électrodes et cet ensemble, lorsqu’il est soumis à un signal électrique, permet une émission de lumière selon une longueur d’onde propre aux caractéristiques physico-chimiques de la portion organique 7.
Afin d’appliquer une différence de potentiel électrique, chaque électrode est connectée électriquement avec un contact électrique respectivement 4 et 5.
Ainsi un premier contact électrique 4 est connecté électriquement à la première couche électriquement conductrice et un deuxième contact électrique 5 est connecté électriquement à la deuxième couche électriquement conductrice.
Le premier et le deuxième contact électriques peuvent être de même conception et comprennent avantageusement respectivement un plot de contact électrique 42, 52, de préférence en cuivre, disposé au-dessus du support et de préférence au contact respectivement d’une couche d’adhésion 41,51, intercalée. La couche d’adhésion peut être en un matériau métallique, tel que du titane, du chrome, du molybdène ou encore du nickel. Une épaisseur de 10 nm convient.
Selon un mode de réalisation préféré, chaque contact électrique 4, 5 comprend respectivement une première portion 43, 53 disposée au-dessus de et en contact électrique avec respectivement son plot de contact électrique 42, 52. Cette première portion 43, 53 peut être réalisée en étain, suite à une soudure par exemple.
Avantageusement, chaque contact électrique 4, 5 comprend aussi une deuxième portion respectivement 44, 54 disposée au-dessus de sa première portion respectivement 43, 53. Cette deuxième portion 44, 54 peut être formée par une soudure, à l’étain par exemple, de sorte à établir un contact électrique avec sa première portion respectivement 43, 53. Comme il le sera décrit ci-après, ce contact électrique est formé au travers d’une couche d’encapsulation 9 détaillée plus loin. En effet, les deuxièmes portions 44, 54 peuvent directement traverser cette couche pour ouvrir la couche d’encapsulation 9 et opérer le raccordement électrique, étant noté que ce raccordement peut aussi comprendre des fils 45, 55 eux-mêmes électriquement connectés aux portions 44, 54.
La portion émissive 7 présente une grande sensibilité aux molécules d’eau et aux molécules de dioxygène, et il convient donc de l’isoler au mieux de l’environnement extérieur et de toute source de ce type de molécules. De ce fait, le dispositif électronique comprend avantageusement un capot d’encapsulation 16 disposé au-dessus des éléments sous-jacent, par l’intermédiaire d’une couche adhésive 15. À titre d’exemple, le capot 16 peut-être une fine couche de verre, par exemple d’épaisseur inférieure à 100 µm ; il peut aussi s’agir d’un film métallique ou plastique. La couche adhésive 15 est configurée pour combler les espaces résultant de variation de hauteur des différentes parties de l’empilement, de sorte à obtenir une surface exposée aussi plane que possible pour l’application du capot 16. L’épaisseur d’adhésif peut notamment être supérieure à 5 µm et/ou inférieure à 100 µm.
Cependant, pour assurer une étanchéité au niveau de la surface supérieure de l’empilement comprenant la portion émissive organique, il est avantageux de disposer directement au-dessus de cet empilement une couche d’étanchéité 9. Une fine couche d’un oxyde, par exemple déposée par la technique de dépôt de couches atomiques (connue sous l’acronyme ALD), peut être utilisée à cette fin. Une épaisseur faible, par exemple comprise entre 25 nm et 50 nm peut suffire. On donne ci-après une indication d’oxydes utilisables : Al2O3, TiO2, ZrO2, HfO2, Ta2O5, Nb2O5, Y2O3, MgO, CeO2, SiO2, La2O3, SrTiO3, BaTiO3.
Le dispositif, selon un mode de réalisation préféré, comprend un pont d’impédance mécanique destiné à réduire et à absorber en partie au moins les déformations mécaniques depuis le support 1 vers l’empilement de couches 6, 7, 8 et principalement vers la couche organique 7.
Avantageusement, la présente invention utilise une couche d’interface 2 comprenant au moins un matériau à base de polyépoxyde afin de réaliser ce pont d’impédance mécanique.
Ainsi, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, une couche de polymère comprenant au moins un matériau à base de polyépoxyde est disposée au-dessus de la face supérieure 14 du support et en dessous de l’empilement.
Avantageusement, cette couche d’interface 2 est flexible ; elle présente possiblement une dureté, selon l’échelle de Shore, inférieure à 70D.
Cette couche est de préférence configurée pour présenter une extension latérale sur la face supérieure 14 au moins égale et de préférence égale à l’extension correspondante de l’empilement dans un plan parallèle à la face supérieure du support 1.
La couche 2 peut présenter une dimension en épaisseur supérieure à 1µm, de préférence à 10µm et avantageusement à 20 µm. Cela permet d’isoler efficacement mécaniquement l’empilement du support. Dans le même temps, pour limiter la surépaisseur et pour favoriser la transparence, il peut être utile de limiter la dimension en épaisseur de la couche 2. Par exemple, la dimension en épaisseur de la couche 2 peut être inférieure ou égale à 50 microns.
Le polyépoxyde peut être de l’époxy dont la composition comprend une concentration en solvant, de préférence en eau, permettant une flexibilité non nulle à la couche d’interface 2.
De par cette quantité non négligeable de solvant, il convient d’isoler l’empilement relativement aux molécules d’eau et aux molécules de dioxygène. Pour cela, le dispositif comprend une couche d’étanchéité 3, de préférence faite d’oxyde, disposée au-dessus et au contact de la couche 2.
Il est souhaitable que la couche 3 soit configurée pour couvrir l’intégralité de la couche 2, voire de déborder au-delà de la couche 2, en en isolant ainsi aussi la tranche et une zone périphérique à l’empilement de la première face 14 du support 1. Suivant une possibilité, la couche 3 est une couche d’oxyde, et elle peut être obtenue par la technique ALD indiquée précédemment pour la couche d’encapsulation 9. D’ailleurs, l’épaisseur indicative de la couche 3 peut être similaire à l’exemple donné pour la couche 9.
De manière avantageuse, le dispositif de l’invention est du type à émission vers le bas, c’est-à-dire depuis la portion organique émissive 7, avec propagation au travers des couches sous-jacentes, pour une sortie de lumière par la deuxième face 10 du support 1. À cet effet, l’ensemble des couches disposées sur ce trajet de la lumière présente des compositions et des épaisseurs aptes à la laisser passer au moins en partie. Un rendement d’au moins 20 % de lumière sortante, dans l’intervalle de longueurs d’onde souhaité, est de préférence à retenir.
Les figures 1 à 11 illustrent par ailleurs des étapes successives de fabrication d’un dispositif de l’invention.
La figure 1 représente un support 1, tel que précédemment décrit, comprenant une face inférieure 10 portée par une première couche de revêtement 12 à base de polymère, une couche intermédiaire formant une âme 11, de préférence en verre, et une face supérieure 14 portée par une deuxième couche de revêtement 13 à base également de polymère.
On choisit de préférence l’épaisseur et la nature de chacune de ces couches, pour que le support 1 présente une flexibilité souhaitée. Par exemple, l’épaisseur des couches en polymère peut être comprise entre 5 et 100 µm et l’épaisseur de verre intermédiaire peut être comprise entre 10 et 100 micromètres. On comprend par ailleurs que cette formation sandwich permet une protection du verre. D’autre part, l’adhésion de la couche d’interface s’effectue favorablement lorsque la face 14 avec laquelle elle est en contact est celle d’un matériau polymère plutôt que du verre.
La figure 2 illustre la formation de la couche d’interface 2, à base d’époxy. Cette formation comprend au moins une étape de dépôt, de préférence localisé, d’un précurseur, de préférence monomère, et au moins une étape de réticulation de sorte à former un polymère tridimensionnel. Cette étape de formation de la couche 2 permet d’ajuster l’épaisseur, l’extension spatiale ainsi que la composition de la couche d’époxy afin de réduire les déformations mécaniques subies par l’empilement formé par la suite.
La figure 3 présente la formation de préférence par une technique de dépôt de type ALD « Atomic Layer Deposition » d’une couche d’oxyde formant la couche d’étanchéité 3, de préférence à base d’oxyde d’aluminium, dont l’épaisseur est ajustée afin de former une barrière étanche aux molécules d’eau contenues dans la couche 2. Cette couche 3 est formée au-dessus de la couche de polymère 2 et à son contact. De préférence cette couche 3 est issue d’un dépôt de type pleine plaque. En effet, elle pourra aussi servir à recevoir les contacts électriques 4, 5.
À ce sujet, la figure 4 illustre une étape de formation des futurs premier et deuxième contacts électriques 4, 5. Cette première étape comprend le dépôt d’une première couche d’adhésion 41, 51, de préférence de part et d’autre de la couche d’interface en époxy.
Sur cette couche d’adhésion 41, 51 formée localement, des plots de contact, respectivement 42 et 52, de préférence en cuivre, sont réalisés.
La figure 5 présente la formation de la première couche conductrice électrique 23 destinée à être utilisée comme électrode pour le dispositif électronique. Il pourra s’agir de l’anode.
Cette couche s’étend de préférence au-dessus de la couche d’interface 2 recouverte de la couche d’étanchéité 3, et aussi, latéralement, jusqu’au contact de l’un parmi le premier et le deuxième contact 4, 5, à savoir le contact 5 dans le cas de la figure 5. Avantageusement, cette électrode est pour le moins semi-transparente. Elle peut comprendre plusieurs sous-couches, et notamment une première couche d’un oxyde transparent, tel que de l’ITO (oxyde d’indium dopé à l’étain) ou de l’AZO (oxyde de zinc dopé à l’aluminium), une couche centrale métallique (par exemple en aluminium, en argent, en cuivre, en or) puis une deuxième couche d’oxyde transparent. Les couches d’oxyde transparent peuvent avoir une épaisseur comprise entre 10 et 100 nanomètres et la couche centrale une épaisseur entre 5 et 40 nanomètres.
Cette première couche conductrice électrique 23 présente une composition et une épaisseur lui permettant de disposer d’une transmittance non nulle relativement à la longueur d’onde de la lumière destinée à être émise par le dispositif électronique.
La figure 6 illustre la formation d’une portion émissive organique 7. La composition de cette couche organique 24 peut être ajustée de sorte à choisir la longueur d’onde de la lumière destinée à être émise par le dispositif électronique de la présente invention. Cette partie peut comporter plusieurs sous-couches, notamment avec des fonctions d’injection et de transport d’électrons et de trous, ainsi que d’émission photonique proprement dite. On pourra utiliser toute portion organique connue dans le domaine des diodes électroluminescentes organiques.
Cette portion peut notamment comprendre comprend au moins un matériau pris parmi au moins : Alq3, NPB, CBP, Ir(piq)3, TCTA, TAZ, HAT-CN, LiQ, F4_TCNQ, α-NPD, TPD, Ir(ppy)3, ….. Elle est avantageusement configurée pour émettre de la lumière dans le domaine du visible, et par exemple pour émettre une lumière dont la longueur d’onde est comprise entre 450 et 750 nm, de préférence entre 450 et 700 nm et avantageusement entre 470 et 635 nm.
La figure 7 présente la formation de la deuxième couche électriquement conductrice 8 destinée à être utilisée comme deuxième électrode pour le dispositif électronique. Dans le cas d’espèce, il s’agit de la cathode.
Cette deuxième couche électriquement conductrice 8 est formée au-dessus et au contact de la portion émissive 7, et s’étend aussi latéralement débordement de l’empilement, de sorte à rejoindre l’autre contact, ici le contact 5.
Dans le cas d’une OLED à émission vers le bas, l’épaisseur et le matériau de cette électrode ne sont pas des paramètres décisifs. On pourra mettre en œuvre une électrode en aluminium avec une épaisseur par exemple comprise entre 100 et 1000 nanomètres.
La figure 8 illustre la formation de la première portion 43 du premier contact électrique 4 et de la première portion 53 du deuxième contact électrique 5. Ces premières portions sont formées au-dessus des plots de contact électriques respectivement 42,52 et à leur contact respectif. Selon un mode de réalisation, ces premières portions 43,53 sont réalisées par une étape de soudure, de préférence à base d’étain, de sorte à former des plots métalliques au-dessus des plots de contact électrique 42,52.
On notera que le caractère déporté latéralement des contacts 4, 5 relativement à la couche d’interface 2 et à l’empilement qu’elle supporte permet de décorer les mécaniquement ces deux parties du dispositif. D’autre part, une large portion de la face 14 du support peut être libérée au bénéfice de l’empilement, de sorte à optimiser la surface d’émission de lumière.
La figure 9 présente l’étape de formation de la couche d’encapsulation 9. Avantageusement, un dépôt conforme, tel que l’ALD indiqué plus haut, est utilisé pour former cette couche 9. De préférence, il s’agit d’un dépôt de type pleine plaque.
Ainsi, la couche 9 recouvre aussi bien certaines zones du support, de la couche d’étanchéité 3, des premières portions 43,53 des contacts électriques 4, 5, et de l’empilement.
La figure 10 illustre la formation d’une couche d’adhésif 15 destinée à autoriser le placement du capot 16.
Selon un mode de réalisation, cette couche adhésive 15 et le capot 16 sont formées sans recouvrir les contacts électriques, et par exemple entre eux, autour de l’empilement comme c’est le cas sur la figure 10. Cela permet de ne pas accroître l’épaisseur du dispositif électronique en ne cumulant pas les épaisseurs du capot d’encapsulation 40 avec les épaisseurs des contacts électriques. Cela distingue aussi ces parties, d’un point de vue mécanique, notamment lors d’une flexion du support.
La figure 11 illustre la formation de la deuxième portion 44 du premier contact électrique 4 et de la deuxième portion 54 du deuxième contact électrique 5. Ces deuxièmes portions sont formées au-dessus de la couche d’encapsulation 9 et à son contact et respectivement au droit des premières portions 43,53. De manière particulièrement avantageuse, ces deuxièmes portions 44, 54 sont réalisées par une étape de soudure, de préférence à base d’étain, de sorte à former des plots métalliques en saillie au-delà de la couche d’encapsulation 9.
Lors de cette étape de formation, le procédé de soudure induit la formation d’un contact électrique entre respectivement les premières portions 43,53 et les deuxièmes portions 44,54 au travers de la couche d’encapsulation 9. Ainsi, sous l’effet de la soudure, que cela soit due à la chaleur ou bien à des vibrations, la première couche d’encapsulation est localement détruite. Celle-ci n’est cependant ouverte que très localement, sans impacter les faits de l’encapsulation sur l’empilement comprenant la portion organique 7.
Selon un mode de réalisation cette étape peut comprendre une soudure à l’étain par exemple ou encore une soudure par laser ou micro-vibration.
La présente invention permet d’accroître la longévité des OLED en réduisant leur exposition à l’environnement extérieur que cela soit d’un point de vue chimique, thermique, car la couche d’interface isole l’empilement de couches, ou encore d’un point de vue mécanique au travers de ladite couche à base d’époxy qui permet de former un pont d’impédance mécanique et un absorbeur mécanique, le tout relativement aux déformations mécaniques du support qui est avantageusement flexible.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.
Liste des références
1 support
2 couche d’interface
3 couche d’étanchéité
4 premier contact électrique
5 deuxième contact électrique
6 première électrode
7 portion émissive
8 deuxième électrode
9 couche d’encapsulation
10 deuxième face
11 âme
12 première couche de revêtement
13 deuxième couche de revêtement
14 première face
15 couche adhésive
16 capot
21 face supérieure
31 face inférieure
41 couche de base
42 plot
43 portion de connecteur
44 portion de connecteur
45 fil
51 couche de base
52 plot
53 portion de connecteur
54 portion de connecteur
55 fil

Claims (17)

  1. Dispositif d’émission de lumière, comprenant un support (1) doté d’une première face au-dessus de laquelle est disposé un empilement de couches comprenant successivement une première couche électriquement conductrice formant une première électrode (6), une portion émissive (7) organique configurée pour émettre de la lumière lorsqu’elle est soumise à une différence de potentiel électrique, et une deuxième couche électriquement conductrice formant une deuxième électrode (8), la première électrode (6) et la deuxième électrode (8) étant au contact de la portion émissive (7) organique,
    caractérisé en ce qu’il comprend :
    • une couche d’interface (2) disposée entre la première face du support et l’empilement, la couche d’interface (2) étant à base de polyépoxyde ;
    • une couche d’étanchéité (3) à base d’un oxyde, disposée entre la couche d’interface (2) et l’empilement.
  2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la couche d’interface (2) présente une dimension en épaisseur supérieure ou égale à 1µm, de préférence à 5µm et avantageusement à 10µm.
  3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche d’interface (2) présente une dureté, selon l’échelle de Shore, inférieure ou égale à 70D, de préférence à 60D et avantageusement à 50D.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux de transmission de vapeur d’eau (WVTR) de la couche d’étanchéité (3) est inférieur ou égal à 10-4g par m2et par jour.
  5. Dispositif selon le quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche d’étanchéité (3) présente une dimension en épaisseur supérieure ou égale à 25 nm et/ou inférieure ou égal à 50 nm.
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’oxyde est un oxyde métallique, et de préférence un oxyde d’aluminium.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (1) est flexible.
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support comprend une âme (11) en verre et deux couches de revêtement (12, 13) en matériau polymère, couvrant chacune une face différente de l’âme (11).
  9. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’âme (11) présente une dimension en épaisseur inférieure ou égale à 100 µm.
  10. Dispositif selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel au moins une des couches de revêtement (12, 13) présente une dimension en épaisseur supérieure ou égale à 10 µm et/ou inférieure ou égale à 100 µm.
  11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, configuré pour émettre de la lumière depuis la portion émissive (7) organique, par une deuxième face du support, opposée à la première face.
  12. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche d’étanchéité (3) est configurée pour recouvrir intégralement la couche d’interface (2).
  13. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un premier contact électrique (4) connecté électriquement à la première couche électriquement conductrice, un deuxième contact électrique (5) connecté électriquement à la deuxième couche électriquement conductrice, le premier contact électrique (4) et le deuxième contact électrique (5) étant disposés au-dessus du support (1), et latéralement relativement à l’empilement.
  14. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le premier contact électrique (4) et le deuxième contact électrique (5) sont disposés sur une portion de la couche d’étanchéité (3) disposée latéralement relativement à la couche d’interface (2).
  15. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel au moins l’un parmi le premier contact électrique(4) et le deuxième contact électrique (5) comprend une couche adhésive (15), à base d’un métal ne comprenant pas le cuivre, au contact de la couche d’étanchéité (3).
  16. Dispositif selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, comportant un capot d’encapsulation (16) recouvrant l’intégralité de l’empilement sans recouvrir le premier contact électrique (4) et le deuxième contact électrique (5).
  17. Dispositif selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel au moins l’un parmi le premier contact électrique (4) et le deuxième contact électrique (5) comprend une première portion disposée en dessous de la couche d’étanchéité (3) et une deuxième portion, électriquement connectée à une extrémité supérieure de la première portion et traversant la couche d’étanchéité (3).
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