WO2007051753A1 - Élement electro-optique integrant une diode organique electroluminescente et un transistor organique de modulation de cette diode. - Google Patents

Élement electro-optique integrant une diode organique electroluminescente et un transistor organique de modulation de cette diode. Download PDF

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transistor
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electrodes
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Christophe Fery
Philippe Le Roy
Jean-Philippe Browaeys
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Definitions

  • the invention relates to an electro-optical element incorporating an organic electroluminescent diode and an organic semiconductor transistor modulation of the diode which are integral with the same substrate.
  • the modulation transistor comprises an insulating dielectric layer interposed between, on the one hand, a control electrode, called “gate”, and, on the other hand, a so-called “active" zone of semi-organic material layer. driver.
  • This transistor also comprises two approximately coplanar electrodes which are arranged on either side of the active zone. When a potential difference is applied between these current electrodes, a current flows through the active zone between these electrodes, which depends on the reference voltage applied to the control electrode.
  • the diode comprises a plurality of stacked organic layers which are interposed between a lower electrode, which is common to one of the current-carrying electrodes of the transistor, and an upper electrode.
  • the electrical contacts at the interfaces between the current-conducting electrodes and the active zone of the transistor are decisive for the performance of the transistor, as are the electrical contacts at the interfaces between the electrodes and the active layer of the diode. that is, the organic electroluminescent layer.
  • An object of the invention is to improve the contact with at least one of these interfaces both in the transistor and in the diode, using a same layer of suitable semiconductor material, which is doped with suitably in the appropriate areas of this layer.
  • An improvement of the invention consists in using this layer as electrode of the diode.
  • the "top grid" structure of the elements presented in the document US2004 / 041146 has a drawback when these elements are integrated.
  • a panel of diodes especially for displaying images.
  • the upper electrode of the diodes is then generally common to all the diodes and generally forms a homogeneous layer without holes that protects the underlying organic layers; this common electrode therefore participates in the encapsulation of the diodes. It is therefore impossible in this case that the gate electrodes of the transistors and the upper electrode common to all the diodes are made in the same layer.
  • An object of the invention when it relates to image display panels is to overcome this disadvantage, proposing, in particular, electro-optical elements whose transistors are lower gate ("bottom gate” in English language).
  • the subject of the invention is an electro-optical element comprising an organic electroluminescent diode and an organic semiconductor transistor for modulating this diode which are integral with the same substrate.
  • said modulation transistor comprising an insulating dielectric layer interposed between, on the one hand, a control electrode, called a "gate”, and, on the other hand, a so-called “active” zone of semiconductor organic material layer, which is furthermore disposed between two approximately coplanar electrodes for the passage of current through said active zone,
  • said diode comprising a plurality of stacked organic layers which are interposed between a lower electrode, which is common to one of the current-pass electrodes of the transistor, and an upper electrode,
  • said transistor comprises a so-called "contact" zone of semiconductor material which is disposed between at least one of said current-passing electrodes and said active zone; this semiconductor material is doped with doping element (s) which are electron donors or acceptors, at least at the interface between the at least one current-passing electrode and said active zone; preferably, the doping at said interface is adapted to obtain an ohmic or Schottky-type contact when a current flows in the diode and the transistor.
  • doping element s
  • the same semiconductor material which is doped, forms both the at least one contact zone of the transistor and also forms a layer for injecting and transporting charges, electrons or holes. which is in contact with said lower electrode of the diode and which is interposed between the two electrodes of the diode.
  • the doped semiconductor material forms said common electrode to the transistor and, as a result, also forms said contact zone between one of said current-pass electrodes and said active zone of the transistor.
  • the semiconductor material of the injection and charge transport layer is an organic material.
  • the gate may be in the lower position (“bottom gate”) or in the upper position (“top gate”) relative to the active area of the transistor.
  • the diode and the transistor therefore have an electrode in common as described in document US2004 / 041146.
  • the doped semiconductor material in the contact zone is intended to improve the transfer of the carriers, electrons or holes, between the common electrode and the active zone of the transistor; such a mechanism for improving the contact is described for example in the document US6784017, where the dopant is brought to the interface by thermal diffusion from the electrode.
  • the document EP1414082 also describes the insertion of a doped organic layer between one of the electrodes of a transistor and its organic active zone, in order to improve the injection of charges into the active zone.
  • neither US6784017 nor EP1414082 suggest using the same semiconductor layer at a time to improve the charge injection into the active area of the transistor and to either improve charge injection into the active layer of the diode, or serve as an electrode for this diode. Note that the use of the same layer for two functions simplifies the manufacture of the electro-optical element, and none of the aforementioned documents teach this means of simplification of manufacture.
  • the contact zone of the transistor and the organic layer for injecting and transporting charges of the diode are formed in the same layer, while the same operation of manufacturing the electronic element optical; thus advantageously simplifies the manufacture of the element.
  • the two current passage electrodes of the transistor and the lower electrode of the diode may be of metal material.
  • the same doped semiconductor material serves to improve, on the one hand, the contacts between the current-passing electrodes and the active zone of the transistor and, on the other hand, the injection and transport of the charges in the diode; the doping is adapted on the one hand to the charge injection function in the contact zone of the transistor and on the other hand to the charge injection function in the diode; the nature and the dopant concentration can therefore vary according to the layer zone considered, zone in the transistor or zone in the diode; the light-emitting diodes which have such injection and transport layers of n-doped or p-doped semiconductor material are described in particular in the documents EP0498979, US5093698, US6013384, EP1017118, US2004 / 062949, WO03 / 083958 and WO03 / 012980; organic transistors which have such charge injection layers are described in particular in documents EP0498979, US
  • the contact zone of the transistor and the common electrode are formed in the same layer, when the same manufacturing operation of the electro-optical element; thus advantageously simplifies the manufacture of the element.
  • the doped semiconductor material of the contact zone of the transistor itself serves as material for one of the electrodes, lower or upper, of the diode. This is possible because this material is sufficiently conductive, unlike the materials used for the injection and hole transport layer described in the document US2004 / 041146 already cited. Note also that the document US6433355 illustrates light emitting diodes, at least one of the electrodes is semiconductor material.
  • the plurality of organic layers of the diode comprises at least one organic layer for blocking charges, electrons or holes, and the blocking layer of the diode and the active zone of the transistor are formed by the same organic material. semiconductor.
  • the active zone of the transistor and this organic layer for blocking the diode are preferably formed in the same layer, when the same operation of manufacturing the electro-optical element; thus advantageously simplifies the manufacture of the electro-optical element.
  • the document EP1017118 already mentioned describes diodes provided with such blocking layers, which use, in particular, an undoped or slightly doped semiconductor, which can therefore perfectly suit, according to the invention, for the active zone of the transistor.
  • the diode comprises a transparent dielectric layer which is in contact with one of its electrodes but which is not interposed between its electrodes, and the transparent dielectric layer of the diode and the insulating dielectric layer of the diode.
  • transistor are formed by the same material.
  • the insulating dielectric layer of the transistor and the transparent dielectric layer of the diode are preferably formed in the same layer, during the same operation of manufacturing the electro-optical element; thus advantageously simplifies the manufacture of the electro-optical element. It is of course on the side by which the light emitted leaves the diode that this transparent dielectric layer is placed. It is not interspersed between the electrodes because it is insulating and would prevent current from flowing in the diode.
  • this dielectric layer contributes to the encapsulation of the diode, that is to say to the protection of the organic layers against degradation by pollutants.
  • the material of this dielectric layer and its thickness are adapted to give the electrode-dielectric assembly a maximum of transmittance, as illustrated for example in the documents EP1076368, EP1439589 (see FIG. 4d) and EP1443572, where the Upper dielectric layer (referenced 22, made of ZnS material: 20% SiO 2 ) has a function of reducing the absorption of the light emitted through the transparent upper electrode (including the metal layer referenced 16T, silver). [0022]
  • the transparent upper electrode including the metal layer referenced 16T, silver
  • said transistor control electrode is in the lower position, that is to say interposed between said substrate and said insulating dielectric layer,
  • said diode comprises a reflective layer interposed between said substrate and said insulating dielectric layer
  • said reflecting layer and said control electrode are formed by the same material.
  • the invention also relates to an image display panel comprising an array of electro-optical elements according to the invention, wherein the electro-optical elements are supported by the same substrate.
  • control electrodes of the electrooptic elements electrodes are in the lower position, that is to say interposed between said substrate and said insulating dielectric layer.
  • the transistors are then called "bottom gate” type.
  • the upper electrode of the diodes of the electro-optical elements is common to all the diodes.
  • Such a common electrode is possible because the transistors are of the "bottom-gate" type.
  • the manufacture of the panel is then advantageously simplified and its encapsulation is advantageously improved.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of the invention in which the transistor has an upper gate
  • FIG. 2 illustrates a variant of the embodiment of FIG. 1
  • FIG. 3 illustrates a second embodiment of the invention in which the transistor has a lower gate.
  • a lower conductive layer 2 and a layer 3 of highly doped semiconductor material n there is deposited a lower conductive layer 2 and a layer 3 of highly doped semiconductor material n; as material for the lower conductive layer, for example, aluminum or silver is selected; as the n-doped semiconductor material, for example n + amorphous silicon is chosen.
  • a saving is then made in these two layers, to preserve the location of the active zone of the transistor and to isolate the two electrodes 21 and 22 for the passage of current, drain and source, of the transistor, and the contact zones 31, 32. of these electrodes.
  • an electroluminescent organic layer 5 In the emitting zone of the diode, an electroluminescent organic layer 5, an electron blocking layer 6, an injection and transport layer 7, and the upper electrode of the diode 8 are then respectively applied respectively. .
  • an insulating and transparent dielectric layer 9 able to act as an insulator for the transistor and effectively protect the organic layers of the diodes against the risk of degradation by oxygen or water vapor from the atmosphere.
  • a conductive layer is then applied to serve as a gate electrode 10 for this transistor.
  • An electro-optical element according to the invention is thus obtained, in which the same layer 2 serves as current-conducting electrodes for the transistor and a lower electrode for the diode, where the same layer 3 serves to improve the electrical contacts of the current transistors of the transistor and for the injection and transport of electrons in the diode, where the same layer 4 serves for the active area of the transistor and for the locking of the holes in the diode, and where the same layer 9 serves as a gate isolation layer for the transistor and encapsulation layer for the diode. Thanks to this large number of layers shared between the transistor and the diode, the manufacture of the electro-optical element is considerably simplified while improving its operation, especially at the level of the electrical contacts between the transistor current-passing electrodes and the zone. organic active of this transistor.
  • Figure 2 shows an advantageous variant of the embodiment of Figure 1; the only difference is that the lower electrode of the diode of the electro-optical element according to this variant is here formed directly by the layer of doped semiconductor material, without underlying conductive layer.
  • This variant is advantageous in particular for the down-emitting diodes, where the emitted light passes through the substrate, since a layer capable of absorbing the emitted light is suppressed.
  • conductive patterns forming gate electrodes 10 ' On an insulating substrate 1 is deposited conductive patterns forming gate electrodes 10 ', then an insulating and transparent dielectric layer 9' covering the entire useful area of the substrate; As a dielectric material, for example, silicon nitride is chosen. On this dielectric layer, a layer 3 'of highly n-doped semiconductor material is deposited; as the n-doped semiconductor material, for example n + amorphous silicon is chosen. A saving is then made in this last layer, in order to preserve the location of the active zone of the transistor and to separate a contact zone 31 from a current-passing electrode of the other current passing electrode 32 'of the transistor. .
  • a dielectric material for example, silicon nitride is chosen.
  • the n-doped semiconductor material for example n + amorphous silicon is chosen.
  • an electroluminescent organic layer 5, an electron blocking layer 6, an injection and transport layer 7 are then applied respectively.
  • the bump 42 in the layer 4 The locking of the holes serves as a separator, in particular for the organic electroluminescent layer 5, which makes it possible to avoid color mixing when producing an image display panel formed of the electro-optical elements according to the invention.
  • a conductive layer 8 is then applied which will serve both as an upper electrode for the diode and as a current-passing electrode 81 for the transistor: the insulation between these electrodes can be ensured at the time of deposit, for example using an appropriate shadow mask.
  • An electro-optical element according to the invention is thus obtained, in which the same layer 3 serves to improve the electrical contact of a current-conducting electrode of the transistor and for the injection and transport of the electrons in the diode. , where the same layer 4 serves for the active area of the transistor and for the blocking of the holes in the diode, and where the same layer 8 serves both as upper electrode for the diode and as a current-pass electrode for the transistor. Thanks to this large number of layers shared between the transistor and the diode, the manufacture of the electro-optical element is considerably simplified while improving its operation.
  • the present invention has been described with reference to an electro-optical element whose diode is so-called inverted structure, that is to say whose lower electrode serves as a cathode.
  • the invention applies in the same way to an electro-optical element whose diode has a so-called conventional structure, that is to say whose lower electrode serves as anode; the doped semiconductor which serves both to block the electrons and to improve contacts can then be p-doped microcrystalline silicon.
  • the invention also applies to electro-optical elements whose diodes comprise a smaller number of organic layers, where, for example, the injection and charge transport layer 7 which is in contact with the upper electrode serves also of electroluminescent layer or the blocking of opposite charges.
  • the invention also applies to electro-optical elements whose transistors comprise several source electrodes and several drain electrodes, as described for example in FIG. 4 of US66398281.
  • the invention also applies to image display panels with electro-optical elements according to the invention.

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Abstract

Dans cet élément, l'une des électrodes de passage de courant du transistor et l'électrode inférieure de la diode forme une couche commune. Selon l'invention, le transistor comprend une zone dite « de contact » (31, 32; 31) en matériau semi-conducteur qui est disposée entre au moins une de ses électrodes de passage du courant (21, 22 ; 81, 32') et sa zone active (41, 41') en matériau semi-conducteur, et qui est dopée en élément(s) dopant(s) qui sont donneurs ou accepteurs d'électrons. Selon l'invention, cette même couche de contact sert également soit directement d'électrode inférieure pour la diode, soit de couche intermédiaire d'injection de porteurs pour cette électrode. On simplifie avantageusement la fabrication de tels éléments intégrés.

Description

Description ÉLÉMENT ELECTRO-OPTIQUE INTEGRANT UNE DIODE
ORGANIQUE ELECTROLUMINESCENTE ET UN TRANSISTOR ORGANIQUE DE MODULATION DE CETTE
DIODE.
[0001] L'invention concerne un élément électro-optique intégrant une diode organique électroluminescente et un transistor à semi-conducteur organique de modulation de cette diode qui sont solidaires du même substrat.
[0002] Le transistor de modulation comprend une couche diélectrique isolante intercalée entre, d'une part, une électrode de commande, dite « grille », et, d'autre part, une zone dite « active » de couche en matériau organique semi-conducteur. Ce transistor comprend également deux électrodes approximativement coplanaires qui sont disposées de part et d'autre de la zone active. Lorsqu'on applique une différence de potentiel entre ces électrodes de courant, un courant traverse la zone active entre ces électrodes, qui dépend de la tension de consigne appliquée à l'électrode de commande.
[0003] La diode comprend une pluralité de couches organiques empilées qui sont intercalées entre une électrode inférieure, qui est commune à l'une des électrodes de passage de courant du transistor, et une électrode supérieure.
[0004] Le document US2004/041146 décrit différentes structures possibles de tels éléments intégrés, où, notamment, l'une des électrodes de passage du courant du transistor est formée dans une même couche inférieure que l'une des électrodes de la diode (voir référence 12 sur les figures de ce document). Par ailleurs, la grille du transistor peut également être formée dans une même couche supérieure que l'autre des électrodes de la diode (voir références 50 et 52 sur les figures de ce document, et paragraphe 82). Les transistors présentés dans ce document sont donc de type à « grille supérieure » (« top gâte » en langue anglaise).
[0005] Les contacts électriques aux interfaces entre les électrodes de passage de courant et la zone active du transistor sont déterminants pour les performances du transistor, de même que les contacts électriques aux interfaces entre les électrodes et la couche active de la diode, c'est-à-dire la couche organique électroluminescente. Un but de l'invention est d'améliorer le contact à au moins une de ces interfaces à la fois dans le transistor et dans la diode, à l'aide d'une même couche en matériau semi-conducteur adapté, qui est dopé de manière adaptée dans les zones appropriées de cette couche. Un perfectionnement de l'invention consiste à utiliser cette couche comme électrode de la diode.
[0006] Par ailleurs, la structure « à grille supérieure » des éléments présentés dans le document US2004/041146 présente un inconvénient lorsque ces éléments sont intégrés dans un panneau de diodes, notamment pour affichage d'images. En effet, en général, dans un tel panneau, l'électrode supérieure des diodes est alors généralement commune à toutes les diodes et forme généralement une couche homogène et sans trous qui protège les couches organiques sous-jacentes ; cette électrode commune participe donc à l'encapsulation des diodes. Il est donc impossible dans ce cas que les électrodes de grille des transistors et l'électrode supérieure commune à toutes les diodes soient réalisés dans la même couche.
[0007] Un but de l'invention lorsqu'elle concerne les panneaux d'affichage d'images est de pallier cet inconvénient, en proposant, notamment, des élément électro-optiques dont les transistors sont à grille inférieure (« bottom gâte » en langue anglaise).
[0008] Ainsi, l'invention a pour objet un élément électro-optique comprenant une diode organique électroluminescente et un transistor à semi-conducteur organique de modulation de cette diode qui sont solidaires du même substrat,
- ledit transistor de modulation comprenant une couche diélectrique isolante intercalée entre, d'une part, une électrode de commande, dite « grille », et, d'autre part, une zone dite « active » de couche en matériau organique semi-conducteur, qui est par ailleurs disposée entre deux électrodes approximativement coplanaires pour le passage du courant au travers de ladite zone active,
- ladite diode comprenant une pluralité de couches organiques empilées qui sont intercalées entre une électrode inférieure, qui est commune à l'une des électrodes de passage de courant du transistor, et une électrode supérieure,
... où ledit transistor comprend une zone dite « de contact » en matériau semiconducteur qui est disposée entre l'une au moins desdites électrodes de passage du courant et ladite zone active ; ce matériau semi-conducteur est dopé en élément(s) dopant(s) qui sont donneurs ou accepteurs d'électrons, au moins à l'interface entre l'au moins une électrode de passage du courant et ladite zone active ; de préférence, le dopage audit interface est adapté pour obtenir un contact de type ohmique ou de type Schottky lorsqu'un courant circule dans la diode et le transistor.
[0009] Selon une première variante, le même matériau semi-conducteur, qui est dopé, forme à la fois l'au moins une zone de contact du transistor et forme également une couche d'injection et de transport de charges, électrons ou trous, qui est au contact de ladite électrode inférieure de la diode et qui est intercalée entre les deux électrodes de la diode.
[0010] Selon une deuxième variante, le matériau semi-conducteur dopé forme ladite électrode commune au transistor et, de ce fait, forme aussi ladite zone de contact entre l'une desdites électrodes de passage du courant et ladite zone active du transistor.
[0011] De préférence, le matériau semi-conducteur de la couche d'injection et de transport de charges est un matériau organique. [0012] La grille peut être en position inférieure (« bottom gâte ») ou en position supérieure (« top gâte ») par rapport à la zone active du transistor.
[0013] La diode et la transistor ont donc une électrode en commun comme décrit dans le document US2004/041146.
[0014] Le matériau semi-conducteur dopé dans la zone de contact est destiné à améliorer le transfert des porteurs, électrons ou trous, entre l'électrode commune et la zone active du transistor ; un tel mécanisme d'amélioration du contact est décrit par exemple dans le document US6784017, où le dopant est apporté à l'interface par diffusion thermique à partir de l'électrode. Le document EP1414082 décrit également l'insertion d'une couche organique dopée entre l'une des électrodes d'un transistor et sa zone active organique, afin d'améliorer l'injection de charges dans la zone active. Mais ni le document US6784017, ni le document EP1414082 ne suggèrent d'utiliser la même couche de semi-conducteur à la fois pour améliorer l'injection de charges dans la zone active du transistor et pour, soit améliorer l'injection de charges dans la couche active de la diode, soit servir d'électrode pour cette diode. A noter que l'utilisation d'une même couche pour deux fonctions simplifie la fabrication de l'élément électrooptique, et qu'aucun des document précédemment cités n'enseigne ce moyen de simplification de la fabrication.
[0015] Selon la première variante, la zone de contact du transistor et la couche organique d'injection et de transport de charges de la diode sont formées dans une même couche, lors qu'une même opération de fabrication de l'élément électro-optique ; on simplifie ainsi avantageusement la fabrication de l'élément.
[0016] Dans ce cas, les deux électrodes de passage du courant du transistor ainsi que l'électrode inférieure de la diode peuvent être en matériau métallique. Selon l'invention, le même matériau semi-conducteur dopé sert à améliorer, d'une part, les contacts entre les électrodes de passage du courant et la zone active du transistor et, d'autre part, l'injection et le transport des charges dans la diode ; le dopage est adapté d'une part à la fonction d'injection de charges dans la zone de contact du transistor et d'autre part à la fonction d'injection de charges dans la diode ; la nature et la concentration en dopants peuvent donc varier suivant la zone de couche considérée, zone dans le transistor ou zone dans la diode ; les diodes électroluminescentes qui présentent de telles couches d'injection et de transport en matériau semi-conducteur dopé n ou p sont notamment décrites dans les documents EP0498979, US5093698, US6013384, EP1017118, US2004/062949, WO03/083958 et WO03/012980 ; les transistors organiques qui présentent de telles couches d'injection de charges sont notamment décrits dans les documents EP1414082 et US5107308. Le matériau semiconducteur dopé, la nature des dopants, et le niveau de dopage font donc partie des connaissances générales de l'homme du métier, et ne seront donc pas décrits ici en détail.
[0017] On remarquera que, dans l'élément électro-optique représenté aux figures 3a, 3b, 4a à 4c du document US2004/041146 déjà cité, le même matériau semi-conducteur est utilisé pour la zone active (« OAL ») du transistor et pour la couche organique d'injection et de transport de trous de la diode (« HTL »), ce qui ne serait pas possible dans le cas de l'invention, puisque le matériau semi-conducteur dopé qui sert pour le transport de charges dans le cas de l'invention est trop fortement dopé et conducteur pour servir comme matériau de zone active.
[0018] Selon la deuxième variante, la zone de contact du transistor et l'électrode commune sont formées dans la même couche, lors qu'une même opération de fabrication de l'élément électro-optique ; on simplifie ainsi avantageusement la fabrication de l'élément.
[0019] Dans cette variante, différent de la précédente, le matériau semi-conducteur dopé de la zone de contact du transistor sert lui-même de matériau pour l'une des électrodes, inférieure ou supérieure, de la diode. Ceci est possible parce que ce matériau est suffisamment conducteur, contrairement aux matériaux utilisés pour la couche d'injection et de transport de trous décrit dans le document US2004/041146 déjà cité. A noter par ailleurs que le document US6433355 illustre des diodes électroluminescente dont au moins une des électrodes est en matériau semi-conducteur.
[0020] De préférence, la pluralité de couches organiques de la diode comprend au moins une couche organique de blocage de charges, électrons ou trous, et la couche de blocage de la diode et la zone active du transistor sont formées par le même matériau organique semi-conducteur. La zone active du transistor et cette couche organique de blocage de la diode sont de préférence formée dans la même couche, lors qu'une même opération de fabrication de l'élément électro-optique ; on simplifie ainsi avantageusement la fabrication de l'élément électro-optique. Le document EP1017118 déjà cité décrit des diodes dotées de telles couches de blocage, qui utilisent, notamment, un semi-conducteur non dopé ou faiblement dopé, qui peut donc parfaitement convenir, selon l'invention, pour la zone active du transistor.
[0021] De préférence, la diode comprend une couche diélectrique transparente qui est au contact de l'une des ses électrodes mais qui n'est pas intercalée entre ses électrodes, et la couche diélectrique transparente de la diode ainsi que la couche diélectrique isolante du transistor sont formées par le même matériau. La couche diélectrique isolante du transistor et la couche diélectrique transparente de la diode sont de préférence formée dans la même couche, lors qu'une même opération de fabrication de l'élément électrooptique ; on simplifie ainsi avantageusement la fabrication de l'élément électrooptique. C'est bien entendu du côté par lequel la lumière émise sort de la diode que cette couche diélectrique transparente se trouve placée. Elle n'est pas intercalée entre les électrodes parce qu'elle est isolante et empêcherait le courant de circuler dans la diode. Avantageusement, cette couche diélectrique contribue à l'encapsulation de la diode, c'est-à-dire à la protection des couches organiques contre les dégradations par des polluants. De préférence, le matériau de cette couche diélectrique et son épaisseur sont adaptées pour conférer à l'ensemble électrode-diélectrique un maximum de trans- mittivité, comme illustré par exemple dans les documents EP1076368, EP1439589 (voir figure 4d) et EP1443572, où la couche diélectrique supérieure (référencée 22, en matériau ZnS : 20% SiO2) a une fonction de réduction de l'absorption de la lumière émise au travers de l'électrode supérieure transparente (incluant la couche métallique référencée 16T, en argent). [0022] De préférence :
- ladite électrode de commande du transistor est en position inférieure, c'est-à-dire intercalé entre ledit substrat et ladite couche diélectrique isolante,
- ladite diode comprend une couche réfléchissante intercalée entre ledit substrat et ladite couche diélectrique isolante,
- ladite couche réfléchissante et ladite électrode de commande sont formées par le même matériau.
[0023] En une seule opération de dépôt, on peut alors réaliser cette couche et cette électrode, ce qui simplifie la fabrication de l'élément.
[0024] L'invention a également pour objet un panneau d'affichage d'images comprenant un réseau d'éléments électro-optiques selon l'invention, où les éléments électrooptiques sont supportés par le même substrat.
[0025] De préférence, les électrodes de commande des transistors des éléments électrooptiques sont en position inférieure, c'est-à-dire intercalées entre ledit substrat et ladite couche diélectrique isolante. Les transistors sont alors dits de type « bottom gâte ».
[0026] De préférence, l'électrode supérieure des diodes des éléments électro-optiques est commune à toutes les diodes. Une telle électrode commune est possible parce que les transistors sont de type « bottom gâte ». On simplifie alors avantageusement la fabrication du panneau et on améliore avantageusement son encapsulation.
[0027] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1, illustre un premier mode de réalisation de l'invention où le transistor est à grille supérieure ;
- la figure 2 illustre une variante du mode de réalisation de la figure 1 ;
- la figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention où le transistor est à grille inférieure.
[0028] Afin de simplifier la description et de faire apparaître les différences et avantages que présente l'invention par rapport à l'état antérieur de la technique, on utilise des références identiques ou analogues pour les éléments qui assurent les mêmes fonctions.
[0029] On va maintenant décrire un élément électro-optique selon un premier mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure 1.
[0030] Sur un substrat isolant 1, on dépose une couche conductrice inférieure 2 et une couche 3 en matériau semi-conducteur fortement dopé n ; comme matériau pour la couche conductrice inférieure, on choisit par exemple de l'aluminium ou de l'argent ; comme matériau semi-conducteur fortement dopé n, on choisit par exemple du silicium amorphe n+. On réalise ensuite une épargne dans ces deux couches, pour ménager l'emplacement de la zone active du transistor et pour isoler les deux électrodes 21 et 22 de passage du courant, drain et source, du transistor, et les zones de contact 31, 32 de ces électrodes.
[0031] On applique ensuite une couche 4 en matériau semi-conducteur organique apte à la fois à bloquer les trous dans la diode et servir pour la zone active 41 du transistor.
[0032] Dans la zone émissive de la diode, on applique ensuite respectivement une couche organique électroluminescente 5, une couche de blocage des électrons 6, une couche d'injection et de transport des trous 7, et l'électrode supérieure de la diode 8.
[0033] Sur l'ensemble de la surface de l'élément, on applique ensuite une couche diélectrique isolante et transparente 9, apte à servir d'isolant pour le transistor et à protéger efficacement les couches organiques de la diodes contre les risques de dégradation par l'oxygène ou la vapeur d'eau de l'atmosphère.
[0034] Au dessus de la zone active du transistor, on applique ensuite une couche conductrice pour servir d'électrode de grille 10 à ce transistor.
[0035] On obtient ainsi un élément électro-optique selon l'invention, où la même couche 2 sert d'électrodes de passage du courant pour le transistor et d'électrode inférieure pour la diode, où la même couche 3 sert pour améliorer les contacts électriques des électrodes de passage du courant du transistor et pour l'injection et le transport des électrons dans la diode, où la même couche 4 sert pour la zone active du transistor et pour le blocage des trous dans la diode, et où la même couche 9 sert de couche d'isolation de grille pour le transistor et de couche d'encapsulation pour la diode. Grâce à ce grand nombre de couches partagées entre le transistor et la diode, on simplifie considérablement la fabrication de l'élément électro-optique tout en améliorant son fonctionnement, notamment au niveau des contacts électriques entre électrodes de passage du courant du transistor et la zone active organique de ce transistor.
[0036] La figure 2 représente une variante avantageuse du mode de réalisation de la figure 1 ; la seule différence est que l'électrode inférieure de la diode de l'élément électrooptique selon cette variante est ici formée directement par la couche en matériau semiconducteur dopé, sans couche sous-jacente conductrice. Cette variante est avantageuse notamment pour les diodes à émission vers le bas, où la lumière émise passe à travers le substrat, puisqu'on supprime une couche susceptible d'absorber la lumière émise.
[0037] On va maintenant décrire un élément électro-optique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure 3.
[0038] Sur un substrat isolant 1, on dépose des motifs conducteurs formant des électrodes de grille 10', puis une couche diélectrique isolante et transparente 9' recouvrant l'ensemble de la zone utile du substrat ; comme matériau diélectrique, on choisit par exemple le nitrure de silicium. Sur cette couche diélectrique, on dépose une couche 3' en matériau semi-conducteur fortement dopé n ; comme matériau semi-conducteur fortement dopé n, on choisit par exemple du silicium amorphe n+. On réalise ensuite une épargne dans cette dernière couche, pour ménager l'emplacement de la zone active du transistor et pour séparer une zone de contact 31 d'une électrode de passage du courant de l'autre électrode de passage du courant 32' du transistor.
[0039] On applique ensuite une couche 4 en matériau semi-conducteur organique apte à la fois à bloquer les trous dans la diode et servir pour la zone active 41' du transistor.
[0040] Dans la zone émissive de la diode, on applique ensuite respectivement une couche organique électroluminescente 5, une couche de blocage des électrons 6, une couche d'injection et de transport des trous 7. Avantageusement, la bosse 42 dans la couche 4 de blocage des trous sert de séparateur, notamment pour la couche organique électroluminescente 5, ce qui permet d'éviter le mélange des couleurs lorsqu'on fabrique un panneau d'affichage d'images formé des éléments électro-optiques selon l'invention.
[0041] On applique ensuite une couche conductrice 8 qui va servir à la fois d'électrode supérieure pour la diode et d'électrode de passage du courant 81 pour le transistor : l'isolation entre ces électrodes peut être assurée au moment du dépôt, par exemple en utilisant un masque d'ombre approprié.
[0042] On obtient ainsi un élément électro-optique selon l'invention, où la même couche 3 sert pour améliorer le contact électrique d'une électrode de passage du courant du transistor et pour l'injection et le transport des électrons dans la diode, où la même couche 4 sert pour la zone active du transistor et pour le blocage des trous dans la diode, et où la même couche 8 sert à la fois d'électrode supérieure pour la diode et d'électrode de passage du courant pour le transistor. Grâce à ce grand nombre de couches partagées entre le transistor et la diode, on simplifie considérablement la fabrication de l'élément électro-optique tout en améliorant son fonctionnement.
[0043] La présente invention a été décrite en se référant à un élément électro-optique dont la diode est à structure dite inversée, c'est-à-dire dont l'électrode inférieure sert de cathode. L'invention s'applique de la même façon à un élément électro-optique dont la diode est à structure dite classique, c'est-à-dire dont l'électrode inférieure sert d'anode ; le semi-conducteur dopé qui sert à la fois au blocage des électrons et à l'amélioration des contacts peut être alors du silicium micro-cristallisé dopé p. L'invention s'applique également aux éléments électro-optiques dont les diodes comprennent un plus petit nombre de couches organiques, où, par exemple, la couche d'injection et de transport 7 de charges qui est au contact de l'électrode supérieure sert également de couche é lec- troluminescente ou au blocage de charges opposées. L'invention s'applique également aux éléments électro-optiques dont les transistors comprennent plusieurs électrodes de source et plusieurs électrodes de drain, comme décrit par exemple à la figure 4 du document US66398281.
[0044] L'invention s'applique également aux panneaux d'affichage d'images dotés des éléments électro-optiques selon l'invention.
[0045] II est évident pour l'homme du l'art que l'invention peut s'appliquer à d'autres types d'éléments électro-optiques et d'autres types de panneaux d'affichage sans sortir du cadre des revendications ci-après.

Claims

Revendications
[0001] Élément électro-optique comprenant une diode organique électroluminescente et un transistor à semi-conducteur organique de modulation de cette diode qui sont solidaires du même substrat (1),
- ledit transistor de modulation comprenant une couche diélectrique isolante (9) intercalée entre, d'une part, une électrode de commande (10, 10'), dite « grille », et, d'autre part, une zone dite « active » (41, 41') de couche en matériau organique semi-conducteur, qui est par ailleurs disposée entre deux électrodes approximativement coplanaires (21, 22 ; 81, 32') pour le passage du courant au travers de ladite zone active (41, 41'),
- ladite diode comprenant une pluralité de couches organiques empilées (4, 5, 6, 7) qui sont intercalées entre une électrode inférieure et une électrode supérieure (8), où l'électrode inférieure de la diode et l'une des électrodes de passage de courant du transistor forment une électrode commune au transistor et à la diode, ... caractérisé en ce que ledit élément électro-optique comprend une couche d'injection et de transport de charges (3), électrons ou trous, qui est en matériau semi-conducteur et qui :
- soit est au contact de ladite électrode commune (2) au transistor et à la diode, est intercalée entre les deux électrodes de cette diode, et comprend une zone dite « de contact » (31, 32 ; 31) qui est dopée et qui est disposée entre l'une au moins desdites électrodes de passage du courant (21, 22 ; 81, 32') et ladite zone active (41, 41') du transistor,
- soit forme ladite électrode commune au transistor et à la diode.
[0002] Élément selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit matériau semiconducteur de ladite couche (3) d'injection et de transport de charges est dopé en élément(s) dopant(s) qui sont donneurs ou accepteurs d'électrons, au moins à l'interface entre l'au moins une électrode de passage du courant et ladite zone active, le dopage audit interface étant adapté pour obtenir un contact de type ohmique ou de type Schottky lorsqu'un courant circule dans ladite diode et ledit transistor.
[0003] Élément selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, la pluralité de couches organiques de ladite diode comprenant au moins une couche organique (4) de blocage de charges, électrons ou trous, la couche de blocage de ladite diode et ladite zone active (41, 41') du transistor sont formées par le même matériau organique semi-conducteur.
[0004] Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite diode comprend une couche diélectrique transparente qui est au contact de l'une des ses électrodes mais qui n'est pas intercalée entre ses électrodes, et en ce que ladite couche diélectrique transparente de la diode et ladite couche diélectrique isolante du transistor sont formées par le même matériau.
[0005] Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que :
- ladite électrode de commande (10') du transistor est en position inférieure, c'est-à-dire intercalé entre ledit substrat (1) et ladite couche diélectrique isolante (9'),
- ladite diode comprend une couche réfléchissante intercalée entre ledit substrat (1) et ladite couche diélectrique isolante (9'),
- ladite couche réfléchissante et ladite électrode de commande (10') sont formées par le même matériau.
[0006] Panneau d'affichage d'images comprenant un réseau d'éléments électro-optiques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits éléments sont supportés par le même substrat.
[0007] Panneau selon la revendication 6 caractérisé en ce que les électrodes de commande des transistors desdits éléments sont en position inférieure, c'est-à-dire intercalées entre ledit substrat et ladite couche diélectrique isolante.
[0008] Panneau selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'électrode supérieure des diodes desdits éléments est commune à toutes les diodes.
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