WO2019234339A1 - Dispositif optoelectronique et son procede de fabrication - Google Patents

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WO2019234339A1
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optoelectronic
coating
insulating layer
track
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Benjamin BOUTHINON
Pierre Muller
David GUILLERMARD
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Isorg
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Definitions

  • the present description generally relates to optoelectronic devices and their manufacturing processes and, more particularly, to devices comprising a display screen and / or an image sensor.
  • FIG. 1 partially and schematically represents an image sensor 10.
  • the image sensor 10 comprises a matrix 11 of detection elements 12, called optical matrix thereafter.
  • the detection elements 12 can be arranged in rows and columns.
  • Each detection element 12 comprises a photodetector 14, for example a photodiode, and a selection element 16, for example a transistor whose source or drain is connected to a first electrode of the photodiode 14, for example the cathode.
  • the image sensor 10 comprises a selection circuit 18 comprising, for each row, a conductive track 20 connected to the gates of the transistors 16 of selection.
  • the image sensor 10 further comprises a read circuit 22 comprising, for each column, a conductive track 24 connected to the source or the drain of the column selection transistors 16.
  • the second electrodes of the photodiodes 14, for example the anodes can be connected by conductive tracks 26 to a source 28 of a reference potential.
  • the optical matrix 11 can then be made separately on a substrate and the selection circuit 18, the read circuit 22 and the potential source 28 can correspond to external circuits which are connected to the optical matrix 11.
  • the optical matrix 11 comprises generally a stack of layers covered by a coating including protecting the organic photodiodes 14 against water and oxygen in the air.
  • the coating may be a film which is attached to the optical matrix via an adhesive layer.
  • a step of cutting the film is then provided after the fixing of the film on the optical matrix, in particular for exposing contact pads of the optical matrix 11 intended to be connected to the selection circuit 18, to the reading circuit 22 and to the source potential 28.
  • the cutting step can be performed by means of a laser.
  • a disadvantage of such a manufacturing method is that the adjustment of the laser is difficult so that the laser cutting step can result in undesirable deterioration of the conductive tracks 22, 24, 26 located at the passage of the laser beam.
  • the substrate when the substrate is plastic, it may be absorbent at the wavelengths of the laser so that the laser cutting step may result in undesirable damage to the substrate at the passage of the laser beam.
  • An object of an embodiment is to overcome all or part of the disadvantages of the optoelectronic devices described above and their manufacturing processes. Another object of an embodiment is that the method of manufacturing the optoelectronic device comprises a cutting step, in particular a laser cutting step.
  • the optoelectronic device comprises conductive tracks that are not deteriorated.
  • the optoelectronic device comprises a substrate that is not deteriorated.
  • Another object of an embodiment is to provide an optoelectronic device comprising a display screen and / or an image sensor.
  • the image sensor is, at least in part, made of organic semiconductor materials.
  • Another object of an embodiment is that all or part of the optoelectronic device can be produced by successive layers of layers by printing techniques, for example by inkjet, by heliography, by screen printing, by flexography or by by coating.
  • an embodiment provides an optoelectronic device comprising a substrate, a matrix of optoelectronic components covering the substrate, first conductive tracks connected to the optoelectronic components, an adhesive layer covering a part of the matrix and a coating in contact with the adhesive layer.
  • the coating comprising a periphery
  • the device further comprising a second reflective and / or radiation absorbing track at a wavelength of between 335 nm and 10.6 ⁇ m and extending in line with the periphery in accordance with a given direction, between the first conductive tracks and the coating.
  • the second track is chosen from the group comprising:
  • a metal or a metal alloy for example silver (Ag), gold (Au), lead (Pb), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), aluminum (Al), or chromium (Cr) or an alloy of magnesium and silver (MgAg);
  • a colored or black resin for example a colored or black SU-8 resin
  • the device comprises a first electrically insulating layer and, for each optoelectronic component, an electrode in contact with the optoelectronic component, resting on the first insulating layer and in contact with the first insulating layer, the second track resting on the first insulating layer and in contact with the first insulating layer.
  • the second track is of the same material as the electrodes.
  • the device comprises a second electrically insulating layer, and for each optoelectronic component, a field effect transistor and third conductive tracks connecting the transistor to the optoelectronic component, resting on the second insulating layer and in contact with the second insulating layer, the second track being of the same material as the third tracks, resting on the second insulating layer and in contact with the second insulating layer.
  • the second track is interposed between the adhesive layer and the coating.
  • the optoelectronic components comprise organic photodetectors.
  • the optoelectronic components comprise organic electroluminescent components.
  • One embodiment provides a method of manufacturing the optoelectronic device as defined above. According to one embodiment, the method comprises the following steps:
  • the method further comprising forming the second reflective and / or absorbing the laser beam and extending in line with the periphery coating in said direction given between the first conductive tracks and the coating.
  • FIG. 1, previously described, represents an electrical diagram of an exemplary image sensor
  • Figures 2 and 3 are respectively a sectional view and a top view, partial and schematic, of an exemplary optical matrix of an image sensor
  • FIGS. 4A to 4C are sectional, partial and schematic views of the structures obtained at successive stages of an embodiment of a method of manufacturing the optical matrix shown in FIGS. 2 and 3;
  • Figures 5 and 6 are respectively a sectional view and a top view, partial and schematic, of an embodiment of an optical matrix
  • Figures 7 to 9 are partial sectional and schematic views of embodiments of an optical matrix. detailed description
  • An active region of an optoelectronic component is the region from which the majority of the electromagnetic radiation supplied by the optoelectronic component is emitted or the majority of the electromagnetic radiation received by the optoelectronic component is captured.
  • an optoelectronic component is said organic when the active region of the optoelectronic component is predominantly, preferably completely, at least one organic material or a mixture of organic materials.
  • a reflective element for radiation is called an element whose reflection factor for the radiation is greater than 80%, preferably greater than 90%, more preferably greater than 95%, the reflection factor being defined as the ratio between the flux of the reflected radiation and the flux of the incident radiation.
  • FIG. 2 is a partial sectional schematic side view of an example of an optical matrix 30 whose equivalent electrical diagram can correspond to the optical matrix 11 represented in FIG.
  • the optical matrix 30 comprises from bottom to top in FIG.
  • FIG. 1 a stack 34 in which thin-film transistors are formed, a single transistor T being shown in FIG.
  • each electrode 36 being connected to one of the transistors T, a single electrode 36 being shown in FIG. 2;
  • photodetectors 38 for example organic photodiodes, also called OPD (English acronym for Organic Photodiode), a single photodiode 38 being shown in FIG. 2, each photodiode 38 being in contact with one of the electrodes 36;
  • OPD Organic Photodiode
  • each photodiode 38 comprises an active region 46, the electrodes 36 and 40 being in contact with the active region 46.
  • each organic photodiode 38 may comprise a first interface layer in contact with the one of the electrodes 36, the active region 46 in contact with the first interface layer, and a second interface layer in contact with the active region 46, the electrode 40 being in contact with the second interface layer.
  • the stack 34 comprises:
  • a layer 52 of a dielectric material covering the tracks 50, 51 and the substrate 32 between the tracks 50, 51 and forming the gate insulators of the transistors T;
  • electrically conductive tracks 56 extending over the dielectric layer 52, some of these tracks being in contact with the active regions 54 and forming the drain and source contacts of the transistors T, some of the tracks 56 being electrically connected to the tracks 51 by an electrically conductive vias intermediate 57 extending through the layer 52;
  • the transistors T may be of the high gate type.
  • this interface layer may correspond to an electron-injecting layer or to a hole-injecting layer.
  • the output work of each interface layer is adapted to block, collect or inject holes and / or electrons depending on whether this interface layer plays the role of a cathode or anode. More precisely, when the interface layer plays the role of anode, it corresponds to an injector layer of holes and electron blocker.
  • the output work of the interface layer is then greater than or equal to 4.5 eV, preferably greater than or equal to 5 eV.
  • the interface layer acts as a cathode, it corresponds to an electron-injecting and hole-blocking layer.
  • the output work of the interface layer is then less than or equal to 4.5 eV, preferably less than or equal to 4.2 eV.
  • the electrode 36 or 40 advantageously directly acts as an electron-injecting layer or a hole-injecting layer for the photodiode 38 and it is not necessary to provide for the photodiode 38 , an interface layer in contact with the active region 46 and acting as an electron-injecting layer or a hole-injecting layer.
  • the substrate 32 may be a rigid substrate or a flexible substrate.
  • the substrate 32 may have a monolayer structure or correspond to a stack of at least two layers.
  • An example of a rigid substrate comprises a substrate made of silicon, germanium or glass.
  • the substrate 32 is a flexible film.
  • An example of a flexible substrate comprises a film made of PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), PI (polyimide), TAC (cellulose triacetate), COP (cycloolefin copolymer) or PEEK (polyetheretherketone).
  • the thickness of the substrate 32 may be between 5 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the substrate 32 may have a thickness of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, preferably between 75 ⁇ m and 250 ⁇ m, in particular of the order of 125 ⁇ m, and have a flexible behavior, that is to say say that the substrate 32 may, under the action of an external force, deform, including bending, without breaking or tearing.
  • the substrate 32 may comprise at least one substantially oxygen-tight and moisture-tight layer in order to protect the organic layers of the optical matrix 30. It may be a layer or layers deposited by a deposition process of thin layers (ALD, Atomic Layer Deposition), for example a layer of Al2O3.
  • the material composing the electrodes 36, 40 is chosen from the group comprising:
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO indium tin-doped indium oxide
  • AZO zinc oxide and aluminum oxide
  • GZO gallium zinc oxide
  • a metal or a metal alloy for example silver (Ag), gold (Au), lead (Pb), palladium (Pd), copper (Or), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), aluminum (Al), or chromium (Cr) or an alloy of magnesium and silver (MgAg);
  • the material composing the electrode 40 may also be chosen from the group comprising the PEDOT: PSS polymer, which is a mixture of poly (3,4) -ethylenedioxythiophene and sodium polystyrene sulphonate, or a polyaniline, the tungsten (WO3), nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V2O5), or molybdenum oxide (M0O3).
  • the electrode 40 is for example TCO.
  • the electrodes 36 and the substrate 32 can then be opaque to the electromagnetic radiation captured by the photodiodes 38.
  • the electrodes 36 and the substrate 32 are a material at least partly transparent to the radiation. electromagnetic captured by the photodiodes 38.
  • the electrodes 36 are for example TCO.
  • the electrode 40 can then be opaque to the electromagnetic radiation captured by the photodiodes 38.
  • Each insulating layer 52, 58 may have a monolayer or multilayer structure and comprise at least one layer made of silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2) or a polymer, in particular a resin.
  • the layer of adhesive material 42 is transparent or partially transparent to visible light.
  • the layer of adhesive material 42 is preferably substantially airtight and watertight.
  • the material composing the layer of adhesive material 42 is selected from the group consisting of a polyepoxide or a polyacrylate.
  • the material constituting the adhesive material layer 42 may be chosen from the group comprising bisphenol A epoxy resins, in particular the diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and the diglycidyl ether of bisphenol A and tetrabromobisphenol A, the epoxy resins bisphenol F, epoxy novolac resins, especially epoxy-phenol-novolac resins (EPN) and epoxy-cresol novolac resins (ECN), aliphatic epoxy resins, in particular epoxy resins with glycidyl groups and cycloaliphatic epoxides, epoxy glycidylamine resins, including glycidyl ethers of methylene dianiline (TGMDA), and a mixture of at least two of these compounds.
  • bisphenol A epoxy resins in particular the diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and the diglycidyl ether of bisphenol A and tetrabromobisphenol A
  • the epoxy resins bisphenol F epoxy no
  • the material constituting the layer of adhesive material 42 may be made from monomers including acrylic acid, methyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylates, methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-chloroethyl vinyl ether, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and derivatives thereof.
  • monomers including acrylic acid, methyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylates, methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-chloroethyl vinyl ether, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and derivatives thereof.
  • TMPTA trimethylolpropane triacrylate
  • the thickness of the layer of adhesive material 42 is between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m, preferably between 5 ⁇ m and 40 ⁇ m, in particular of the order of 15 ym.
  • the coating 44 is a flexible film.
  • An example of a flexible film comprises a film made of PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), PI (polyimide), TAC (cellulose triacetate), COP (cycloolefin copolymer) or PEEK (polyetheretherketone).
  • the thickness of the coating 44 may be between 5 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the substrate 32 may have a thickness of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, preferably between 25 ⁇ m and 100 ⁇ m, in particular of the order of 50 ⁇ m, and have a flexible behavior, that is to say to say that the coating may, under the action of an external force, deform, in particular to bend, without breaking or tearing.
  • the coating 44 may comprise at least one substantially oxygen-tight layer and moisture to protect the organic layers of the optical matrix 30.
  • the coating 44 may comprise at least one layer of SiN, for example deposited by chemical deposition plasma-assisted vapor phase (PECVD) and / or a layer of aluminum oxide (Al 2 O 3), for example deposited by ALD.
  • PECVD chemical deposition plasma-assisted vapor phase
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the active region 46 comprises at least one organic material and may comprise a stack or a mixture of several organic materials. Active region 46 may comprise a mixture of an electron donor polymer and an electron acceptor molecule.
  • the functional area of the active region 46 is delimited by the overlap between the lower electrode 36 and the upper electrode 40.
  • the currents flowing through the functional zone of the active region 46 can vary from a few femtoamperes to a few microamperes.
  • the thickness of the active region 46 covering the lower electrode 36 may be between 50 nm and 5 ⁇ m, preferably between 300 nm and 2 ⁇ m, for example of the order of 500 nm.
  • Active region 46 may include small molecules, oligomers or polymers. It can be organic or inorganic materials.
  • the active region 46 may comprise an ambipolar semiconductor material, or a mixture of an N-type semiconductor material and a P-type semiconductor material, for example in the form of superposed layers or of an intimate mixture at the nanoscale so to form a heterojunction by volume.
  • P-type semiconductor polymers suitable for producing active region 42 are poly (3-hexylthiophene) (P3HT), poly [N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5 (4, 7-di-2-thienyl-2 ', 1', 3'-benzothiadiazole)] (PCDTBT), Poly [(4,8-bis (2-ethylhexyloxy) -benzo [1,2- b, 4,5-b'-dithiophene) -2,6-diyl-alt- (4- (2-ethylhexanoyl) thi no [3,4-b] thiophene) -2,6-diyl]; 4, 5-b '] dithi-ophene) -2,6-diyl-alt- (5,5'-bis (2-thienyl) -4,4-dininyl-2,2'-bithiazole) -5' , 5 '''
  • PBDTTT-C poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene]
  • MEH-PPV poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene]
  • PCPDTBT Poly [2,6- (4,4) bis (2-ethylhexyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene) -ait-4,7 (2,1,3-benzothiadiazole)]
  • N-type semiconductor materials suitable for producing the active region 42 are fullerenes, especially C60, methyl [6, 6] -phenyl-C8 ] -butanoate ([60JPCBM), [6, 6], 6] -phenyl- ⁇ -butanoate methyl ([70JPCBM), perylene diimide, zinc oxide (ZnO) or nanocrystals allowing the formation of quantum dots, in English quantum dots.
  • the material composing the interface layer is selected from the group consisting of:
  • a metal oxide especially a titanium oxide or a zinc oxide
  • a doped conductive or semiconductive polymer for example the PEDOT: Tosylate polymer which is a mixture of poly (3,4) -ethylenedioxythiophene and tosylate;
  • carbonate for example CsCO3
  • polyelectrolyte for example poly [9,9-bis (3 '- (N, N-dimethylamino) propyl) -2,7-fluorene-alt-2,7- (9,9-dioctylfluorene)] (PFN) poly [3- (6-trimethylammoniumhexyl) thiophene] (P3TMAHT) or poly [9,9-bis (2-ethylhexyl) fluorene] - b-poly [3- (6-trimethylammoniumhexyl) thiophene (PF2 / 6- b- R3TMDHT);
  • PEI polyethyleneimine polymer
  • PEIE ethoxylated polyethyleneimine polymer
  • the material constituting the interface layer may be selected from the group consisting of:
  • a doped conductive or semiconductor polymer in particular the materials marketed under the names Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 by Sigma-Aldrich, PEDOT: PSS; a molecular host / dopant system, especially the products marketed by Novaled under the names NHT-5 / NDP-2 or NHT-18 / NDP-9;
  • a polyelectrolyte for example the National
  • a metal oxide for example a molybdenum oxide, a vanadium oxide, ITO, or a nickel oxide;
  • NPB Bis [(1-naphthyl) -N-phenyl] benzidine
  • TPD triarylamines
  • the material constituting the interface layer is a doped conductive or semiconductor polymer.
  • the active region of the light-emitting diode is for example a light-emitting material.
  • the electroluminescent material may be a polymeric electroluminescent material, as described in the publication entitled “Progress with Light-Emitting Polymers” by MT Bernius, M. Inbasekaran, J. O. Brien and W. Wu (Advanced Materials, 2000, Volume 12 , Issue 23, pages 1737-1750) or a low molecular weight electroluminescent material such as trisquinoline aluminum, as described in US Pat. No. 5,294,869.
  • the electroluminescent material may comprise a mixture of electroluminescent material and a fluorescent dye or may comprise a layered structure of electroluminescent material and a fluorescent dye.
  • Light-emitting polymers include polyfluorene, polybenzothlazole, polytriarylamine, poly
  • Preferred light emitting polymers include homopolymers and copolymers of 9, 9-di-n-octylfluorene (F8), N, N-bis (phenyl) -4-sec-butylphenylamine (TFB), benzothiadiazole (BT) and 4,4'-N, N '-dicarbazole-biphenyl (CBP) doped with tris (2- phenylpyridine) of iridium (Ir (ppy) 3).
  • the thickness of the active region 46 is between 1 nm and 100 nm.
  • the conductive tracks 50, 51, 56 may be of the same material as the electrodes 36 or 40.
  • the thickness of the conductive tracks 50, 51 may be less than 50 ⁇ m.
  • the active regions 54 may be of polycrystalline silicon, in particular polycrystalline silicon deposited at low temperature (LTPS), amorphous silicon (aSi), zinc oxide-gallium-indium (IGZO), polymer or comprise small molecules used in a known manner for the production of thin-film organic transistors (OTFT, acronym for Organic Thin Film Transistor).
  • LTPS polycrystalline silicon deposited at low temperature
  • aSi amorphous silicon
  • IGZO zinc oxide-gallium-indium
  • OTFT acronym for Organic Thin Film Transistor
  • Each insulating layer 52, 58 may be SiN, SiO2 or an organic polymer.
  • the insulating layer 52 may have a thickness of between 10 nm and 4 ⁇ m and the insulating layer 58 may have a thickness of between 10 nm and 4 ⁇ m.
  • the optical matrix 30 may further comprise a polarizing filter, arranged for example on the coating 44.
  • the optical matrix 30 may further comprise color filters vis-à-vis the photodetectors 38 to obtain a wavelength selection radiation reaching the photodetectors 38.
  • FIG. 3 is a top view, partial and schematic, of the optical matrix 30 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 shows by dashed lines 60 the outline of the zone in which the photodiodes 38 are formed, and by solid lines and dashed lines 62 the contours of the zones in which are formed the conductive tracks 50 and 51.
  • a portion of zones 62, shown in solid lines, is not covered by the coating 44 so as to allow connection to the conductive tracks 50, 51 of the selection circuit 18, the read circuit 22 and the potential source 28, not shown in figure 3.
  • FIGS. 4A to 4C are sectional, partial and schematic views of structures obtained at successive stages of an embodiment of a method for manufacturing the optical matrix 30.
  • FIG. 4A shows the structure obtained after the formation of the stack of layers comprising the transistors T, the electrodes 36, the photodetectors 38, the electrode 40 and the layer of the adhesive material 42.
  • the process for forming the layers of the optical matrix may correspond to a so-called additive process, for example by direct printing of the material making up the organic layers at the desired locations, in particular in the form of sol-gel, for example by printing with inkjet, heliography, screen printing, flexography, spray coating (English spray coating) or drop-casting.
  • the process for forming the layers of the optical matrix may correspond to a so-called subtractive process, in which the material making up the organic layers is deposited on the entire structure and in which the unused portions are then removed, for example by photolithography or laser ablation.
  • the deposition on the entire structure may be carried out for example by liquid, sputtering or evaporation.
  • This may include processes such as spin coating, spray coating, heliography, slot-die coating, blade-coating, flexography or screen printing.
  • the layers are metallic, the metal is, for example, deposited by evaporation or cathodic sputtering on the entire support and the metal layers are defined by etching.
  • the layers of the optical matrix can be made by printing techniques.
  • the materials of these layers described above can be deposited in liquid form, for example in the form of conductive, semiconducting or insulating inks using inkjet printers.
  • materials in liquid form here also means gel materials deposited by printing techniques.
  • Annealing steps are optionally provided between the deposits of the different layers, but the annealing temperatures may not exceed 150 ° C, and the deposition and any annealing may be carried out at atmospheric pressure.
  • Figure 4B shows the structure obtained after the deposition of a film 68 of the same material as the desired coating 44. This can be achieved by a lamination step in which the film 68 is applied against the adhesive layer 42, possibly under pressure and with heating.
  • Figure 4C shows the structure obtained after a film cutting step 68 to form the coating 44.
  • the cutting step may be a laser cutting step.
  • the laser is a continuous CO2 type laser with a wavelength of between 9.4 ⁇ m and 10.6 ⁇ m.
  • the power of the laser is between 1 W and 100 W, the speed of movement between 1 cm / s and 10 m / s.
  • An alternative is to use a continuous nitrogen laser with a wavelength of 337.1 nm or a pulsed laser Yag with wavelengths 1050 nm to 1070 nm, 1550 nm or 2100 nm.
  • the cutting is preferably done with a CO2 laser.
  • the path followed by the laser beam is indicated schematically in FIG. 4C by arrows 64.
  • the laser cutting step can lead to a deterioration of the conductive tracks 50, 51 by the laser beam, and in particular a localized interruption of the conductive tracks 50, 51 on the laser path.
  • the substrate 32 in the case where the substrate 32 is of a plastic material, the substrate 32 can absorb the laser beam, which can cause localized deterioration of the substrate 32 on the laser path.
  • the deteriorations due to the laser cutting step can be avoided by providing a track of a material reflecting the laser radiation and / or a material absorbing the laser radiation on the path of the laser when of the cutting step, this track being interposed between the laser beam on the one hand and the conductive tracks 50, 51 and the substrate 32 on the other hand.
  • the width of this track is greater than 500 ⁇ m, preferably greater than 1 mm.
  • Figures 5 and 6 are respectively a sectional view and a top view, partial and schematic, of an embodiment of an optical matrix 70 comprising a protection for the cutting step.
  • the optical matrix 70 comprises all the elements of the optical matrix 30 shown in FIG. 2 and furthermore comprises at least one reflecting track 72 resting on the insulating layer 58 on the film cutting path 68.
  • the reflective track 72 is an electrically conductive track made simultaneously with the electrodes 36 and the same material as the electrodes 36 when the electrodes 36 are reflective material.
  • FIG. 7 is a partial, schematic sectional view of an embodiment of an optical matrix 75 comprising a protection for the cutting step.
  • the optical matrix 75 comprises all the elements of the optical matrix 30 shown in FIG. 2 and further comprises a reflective track 76 resting on the insulating layer 52 on the cutting path of the film 68.
  • the reflective track 76 is an electrically conducting track made simultaneously with the tracks 56 and of the same material as the tracks 56.
  • the material composing the track 72 or 76 is chosen from the group comprising:
  • a metal or a metal alloy for example silver (Ag), gold (Au), lead (Pb), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), aluminum (Al), or chromium (Cr) or an alloy of magnesium and silver (MgAg);
  • the thickness of the track 72 or 76 may be between 10 nm and 10 ⁇ m.
  • the track 72, 76 When the track 72, 76 is electrically conductive, it can be connected, during the operation of the optical matrix, to a source of a low reference potential, for example ground, at the potential source 28 or at a source of the potential controlling the closing of transistors T.
  • a source of a low reference potential for example ground
  • FIG. 8 is a partial, schematic sectional view of an embodiment of an optical matrix 80 comprising a protection for the cutting step.
  • the optical matrix 80 comprises all the elements of the optical matrix 30 shown in FIG. 2 and further comprises a track 82 of a material absorbing laser radiation and resting on the insulating layer 58 on the cutting path of the laser.
  • the track 82 may be of colored resin, for example a colored or black SU-8 resin.
  • the track 82 is formed on the insulating layer 58 before the deposition of the adhesive layer 42, for example according to one of the additive or subtractive process techniques described above.
  • the thickness of the track 82 may be between 100 nm and 50 ⁇ m.
  • FIG. 9 is a partial, schematic sectional view of an embodiment of an optical matrix 85 comprising a protection for the cutting step.
  • Optical matrix 85 comprises all the elements of the optical matrix 30 shown in FIG. 2 and further comprises a track 86 of a laser radiation absorbing material resting on the adhesive layer 42 on the coating cutting path. 44.
  • Runway 86 may be of the same material as runway 82.
  • the track 86 is formed on the adhesive layer 42 before applying the film forming the coating 44 for example according to one of the additive or subtractive process techniques described above.
  • the optical matrix may comprise both photodetectors and electroluminescent components.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif optoélectronique comprenant un substrat, une matrice (70) de composants optoélectroniques recouvrant le substrat, des premières pistes conductrices reliées aux composants optoélectroniques, une couche adhésive recouvrant une partie de la matrice et un revêtement (44) au contact de la couche adhésive, le revêtement comprenant un pourtour, le dispositif comprenant en outre une deuxième piste (72) réfléchissant un rayonnement à une longueur d'onde comprise entre 335 nm et 10,6 ym et s'étendant de façon alignée avec le pourtour selon une direction donnée entre les premières pistes conductrices et le revêtement.

Description

DISPOSITIF OPTOELECTRONIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR18/00561 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente description concerne de façon générale les dispositifs optoélectroniques et leurs procédés de fabrication et, plus particulièrement, les dispositifs comprenant un écran d'affichage et/ou un capteur d'images.
Exposé de 11 art antérieur
De nombreux ordinateurs, tablettes tactiles, téléphones portables, montres connectées, sont équipés d'un capteur d'images.
La figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un capteur d'images 10. Le capteur d'images 10 comprend une matrice 11 d'éléments de détection 12, appelée matrice optique par la suite. Les éléments de détection 12 peuvent être agencés en rangées et en colonnes. Chaque élément de détection 12 comprend un photodétecteur 14, par exemple une photodiode, et un élément de sélection 16, par exemple un transistor dont la source ou le drain est relié à une première électrode de la photodiode 14, par exemple la cathode. Le capteur d'images 10 comprend un circuit de sélection 18 comprenant, pour chaque rangée, une piste conductrice 20 reliée aux grilles des transistors 16 de sélection. Le capteur d'images 10 comprend en outre un circuit de lecture 22 comprenant, pour chaque colonne, une piste conductrice 24 reliée à la source ou au drain des transistors 16 de sélection de la colonne. En outre, les deuxièmes électrodes des photodiodes 14, par exemple les anodes, peuvent être reliées par des pistes conductrices 26 à une source 28 d'un potentiel de référence.
Il est connu de réaliser les éléments de détection 12 au moins en partie en matériaux organiques. La matrice optique 11 peut alors être réalisée séparément sur un substrat et le circuit de sélection 18, le circuit de lecture 22 et la source de potentiel 28 peuvent correspondre à des circuits externes qui sont connectés à la matrice optique 11. La matrice optique 11 comprend généralement un empilement de couches recouvert par un revêtement protégeant notamment les photodiodes organiques 14 contre l'eau et l'oxygène contenu dans l'air. Le revêtement peut correspondre à un film qui est fixé à la matrice optique par l'intermédiaire d'une couche adhésive. Une étape de découpe du film est alors prévue après la fixation du film sur la matrice optique, notamment pour exposer des plots de contact de la matrice optique 11 destinés à être connectés au circuit de sélection 18, au circuit de lecture 22 et à la source de potentiel 28. L'étape de découpe peut être réalisée au moyen d'un laser.
Un inconvénient d'un tel procédé de fabrication est que le réglage du laser est difficile de sorte que l'étape de découpe par laser peut entraîner une détérioration indésirable des pistes conductrices 22, 24, 26 situées au niveau du passage du faisceau laser. En outre, lorsque le substrat est en plastique, il peut être absorbant aux longueurs d'ondes du laser de sorte que l'étape de découpe par laser peut entraîner une détérioration indésirable du substrat au niveau du passage du faisceau laser.
Résumé
Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs optoélectroniques décrits précédemment et de leurs procédés de fabrication. Un autre objet d'un mode de réalisation est que le procédé de fabrication du dispositif optoélectronique comprend une étape de découpe, notamment une étape de découpe par laser.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le dispositif optoélectronique comprend des pistes conductrices qui ne sont pas détériorées.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le dispositif optoélectronique comprend un substrat qui n'est pas détérioré .
Un autre objet d'un mode de réalisation est de prévoir un dispositif optoélectronique comprenant un écran d'affichage et/ou un capteur d'images.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le capteur d'images est, au moins en partie, réalisé avec des matériaux semiconducteurs organiques.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que tout ou partie du dispositif optoélectronique puisse être réalisé par des dépôts successifs de couches par des techniques d'impression, par exemple par jet d'encre, par héliographie, par sérigraphie, par flexographie ou par enduction.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif optoélectronique comprenant un substrat, une matrice de composants optoélectroniques recouvrant le substrat, des premières pistes conductrices reliées aux composants optoélectroniques, une couche adhésive recouvrant une partie de la matrice et un revêtement au contact de la couche adhésive, le revêtement comprenant un pourtour, le dispositif comprenant en outre une deuxième piste réfléchissant et/ou absorbant un rayonnement à une longueur d'onde comprise entre 335 nm et 10,6 ym et s'étendant, de façon alignée avec le pourtour selon une direction donnée, entre les premières pistes conductrices et le revêtement.
Selon un mode de réalisation, la deuxième piste est choisie dans le groupe comprenant :
un métal ou un alliage métallique, par exemple de l'argent (Ag) , de l'or (Au), du plomb (Pb) , du palladium (Pd) , du cuivre (Cu) , du nickel (Ni) , du tungstène (W) , du molybdène (Mo) , de l'aluminium (Al), ou du chrome (Cr) ou un alliage de magnésium et d'argent (MgAg) ;
des nanofils de carbone, d'argent et de cuivre ;
du graphène ;
une résine colorée ou noire, par exemple une résine SU- 8 colorée ou noire ; et
un mélange d'au moins deux de ces matériaux.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une première couche isolante électriquement et, pour chaque composant optoélectronique, une électrode au contact du composant optoélectronique, reposant sur la première couche isolante et au contact de la première couche isolante, la deuxième piste reposant sur la première couche isolante et au contact de la première couche isolante.
Selon un mode de réalisation, la deuxième piste est du même matériau que les électrodes.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une deuxième couche isolante électriquement, et pour chaque composant optoélectronique, un transistor à effet de champ et des troisièmes pistes conductrices reliant le transistor au composant optoélectronique, reposant sur la deuxième couche isolante et au contact de la deuxième couche isolante, la deuxième piste étant du même matériau que les troisièmes pistes, reposant sur la deuxième couche isolante et au contact de la deuxième couche isolante .
Selon un mode de réalisation, la deuxième piste est interposée entre la couche adhésive et le revêtement.
Selon un mode de réalisation, les composants optoélectroniques comprennent des photodétecteurs organiques.
Selon un mode de réalisation, les composants optoélectroniques comprennent des composants électroluminescents organiques .
Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique tel que défini précédemment. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
former la matrice de composants optoélectroniques recouvrant le substrat et les premières pistes conductrices reliées aux composants optoélectroniques ;
recouvrir la partie de la matrice de la couche adhésive ;
appliquer un film au contact de la couche adhésive ; et découper le film en utilisant un faisceau laser s'étendant selon une direction donnée pour obtenir le revêtement, le procédé comprenant en outre la formation de la deuxième piste réfléchissant et/ou absorbant le faisceau laser et s'étendant de façon alignée avec le pourtour du revêtement selon ladite direction donnée entre les premières pistes conductrices et le revêtement .
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1, décrite précédemment, représente un schéma électrique d'un exemple de capteur d'images ;
les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un exemple de matrice optique d'un capteur d'images ;
les figures 4A à 4C sont des vues en coupe, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication de la matrice optique représentée sur les figures 2 et 3 ;
les figures 5 et 6 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'une matrice optique ; et
les figures 7 à 9 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de modes de réalisation d'une matrice optique. Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par souci de clarté, seules les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, le fonctionnement d'un écran d'affichage et d'un capteur d'images n'a pas été détaillé, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les écrans d'affichage et les capteurs d'images usuels. De plus, les autres constituants du dispositif optoélectronique intégrant un écran d'affichage et/ou un capteur d'images n'ont pas non plus été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les autres constituants usuels des dispositifs optoélectroniques à écran d'affichage et/ou à capteur d'images.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
Dans la description qui suit, lorsqu'on fait référence aux termes ""de l'ordre de" et "sensiblement", cela signifie à 10 % près, de préférence à 5 % près. Par ailleurs, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "haut", "bas", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., il est fait référence, sauf précision contraire, à l'orientation des figures.
On appelle région active d'un composant optoélectronique, notamment un composant électroluminescent ou un photodétecteur, la région depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par le composant optoélectronique ou est captée la majorité du rayonnement électromagnétique reçu par le composant optoélectronique. Dans la suite de la description, un composant optoélectronique est dit organique lorsque la région active du composant optoélectronique est en majorité, de préférence en totalité, en au moins un matériau organique ou un mélange de matériaux organiques. En outre, on appelle élément réfléchissant pour un rayonnement un élément dont le facteur de réflexion pour le rayonnement est supérieur à 80 %, de préférence supérieur à 90 %, plus préférentiellement supérieur à 95 %, le facteur de réflexion étant défini comme le rapport entre le flux du rayonnement réfléchi et le flux du rayonnement incident .
Un mode de réalisation va maintenant être décrit pour une matrice optique dans le cas où les composants optoélectroniques de la matrice optique sont des photodiodes organiques. Toutefois, il est clair les composants optoélectroniques peuvent correspondre à des composants électroluminescents .
La figure 2 est une vue latérale en coupe, partielle et schématique, d'un exemple d'une matrice optique 30 dont le schéma électrique équivalent peut correspondre à la matrice optique 11 représentée en figure 1.
La matrice optique 30 comprend du bas vers le haut en figure 2 :
un substrat 32 ;
un empilement 34 dans lequel sont formés des transistors en couches minces, un seul transistor T étant représenté en figure
2 ;
des électrodes 36, chaque électrode 36 étant reliée à l'un des transistors T, une seule électrode 36 étant représentée en figure 2 ;
des photodétecteurs 38, par exemple des photodiodes organiques, également appelées OPD (sigle anglais pour Organic Photodiode) , une seule photodiode 38 étant représentée en figure 2, chaque photodiode 38 étant au contact de l'une des électrodes 36 ;
une électrode 40 au contact de toutes les photodiodes organiques 38 ; une couche d'un matériau adhésif 42 ; et un revêtement 44.
Selon un mode de réalisation, chaque photodiode 38 comprend une région active 46, les électrodes 36 et 40 étant au contact de la région active 46. A titre de variante, chaque photodiode organique 38 peut comprendre une première couche d'interface au contact de l'une des électrodes 36, la région active 46 au contact de la première couche d'interface, et une deuxième couche d'interface au contact de la région active 46, l'électrode 40 étant au contact de la deuxième couche d'interface.
Selon le présent mode de réalisation, l'empilement 34 comprend :
des pistes conductrices électriquement 50, 51 reposant sur le substrat 32, les pistes 50 formant les conducteurs de grille des transistors T et les pistes 51 étant reliées aux drains ou aux sources des transistors T ;
une couche 52 d'un matériau diélectrique recouvrant les pistes 50, 51 et le substrat 32 entre les pistes 50, 51 et formant les isolants de grille des transistors T ;
des régions actives 54 reposant sur la couche diélectrique 52 en vis-à-vis des conducteurs de grille 50 ;
des pistes conductrices électriquement 56 s'étendant sur la couche diélectrique 52, certaines de ces pistes étant au contact des régions actives 54 et formant les contacts de drain et de source des transistors T, certaines des pistes 56 étant reliées électriquement aux pistes 51 par l'intermédiaire de vias conducteurs électriquement 57 s'étendant au travers de la couche 52 ; et
une couche 58 d'un matériau diélectrique recouvrant les régions actives 54 et les pistes conductrices électriquement 56, les électrodes 36 reposant sur la couche 58 et étant connectées à certaines des pistes conductrices 56 par des vias conducteurs 60 traversant la couche isolante 58 et l'électrode 40 étant connectée à certaines des pistes conductrices 51 par des vias conducteurs, non représentés en figure 2, traversant les couches isolantes 58 et 52.
A titre de variante, les transistors T peuvent être du type à grille haute.
Lorsqu'au moins une couche d'interface est présente au contact de la région active 46, cette couche d'interface peut correspondre à une couche injectrice d'électrons ou à une couche injectrice de trous. Le travail de sortie de chaque couche d'interface est adapté à bloquer, collecter ou injecter des trous et/ou des électrons suivant que cette couche d'interface joue le rôle d'une cathode ou d'une anode. Plus précisément, lorsque la couche d'interface joue le rôle d'anode, elle correspond à une couche injectrice de trous et bloqueuse d'électrons. Le travail de sortie de la couche d'interface est alors supérieur ou égal à 4,5 eV, de préférence supérieur ou égal à 5 eV. Lorsque la couche d'interface joue le rôle de cathode, elle correspond à une couche injectrice d'électrons et bloqueuse de trous. Le travail de sortie de la couche d'interface est alors inférieur ou égal à 4,5 eV, de préférence inférieur ou égal à 4,2 eV.
Dans le présent mode de réalisation, l'électrode 36 ou 40 joue de façon avantageuse directement le rôle de couche injectrice d'électrons ou de couche injectrice de trous pour la photodiode 38 et il n'est pas nécessaire de prévoir, pour la photodiode 38, de couche d'interface au contact de la région active 46 et jouant le rôle d'une couche injectrice d'électrons ou d'une couche injectrice de trous.
Le substrat 32 peut être un substrat rigide ou un substrat flexible. Le substrat 32 peut avoir une structure monocouche ou correspondre à un empilement d'au moins deux couches . Un exemple de substrat rigide comprend un substrat en silicium, en germanium ou en verre. De préférence, le substrat 32 est un film flexible. Un exemple de substrat flexible comprend un film en PEN (polyéthylène naphtalate) , PET (polyéthylène téréphtalate) , PI (polyimide) , TAC (triacétate de cellulose) , COP (copolymère cyclo-oléfine) ou PEEK (polyétheréthercétone) . L'épaisseur du substrat 32 peut être comprise entre 5 ym et 1000 ym. Selon un mode de réalisation, le substrat 32 peut avoir une épaisseur de 10 ym à 300 ym, de préférence entre 75 ym et 250 ym, notamment de l'ordre de 125 ym, et présenter un comportement flexible, c'est-à-dire que le substrat 32 peut, sous l'action d'une force extérieure, se déformer, notamment se plier, sans se casser ou se déchirer. Le substrat 32 peut comprendre au moins une couche sensiblement étanche à l'oxygène et à l'humidité afin de protéger les couches organiques de la matrice optique 30. Il peut s'agir d'une couche ou de couches déposées par un procédé de dépôt de couches minces (ALD, sigle anglais pour Atomic Layer Déposition), par exemple une couche en AI2O3.
Selon un mode de réalisation, le matériau composant les électrodes 36, 40 est choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde conducteur transparent (TCO, sigle anglais pour Transparent Conductive Oxide), notamment de l'oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO, sigle anglais pour Indium Tin Oxide), un oxyde de zinc et d'aluminium (AZO, acronyme anglais pour Aluminium Zinc Oxide) , un oxyde de gallium et de zinc (GZO, acronyme anglais pour Gallium Zinc Oxide) , un alliage ITO/Ag/ITO, un alliage ITO/Mo/ITO, un alliage AZO/Ag/AZO ou un alliage ZnO/Ag/ZnO ;
un métal ou un alliage métallique, par exemple de l'argent (Ag) , de l'or (Au), du plomb (Pb) , du palladium (Pd) , du cuivre (Ou) , du nickel (Ni) , du tungstène (W) , du molybdène (Mo) , de l'aluminium (Al), ou du chrome (Cr) ou un alliage de magnésium et d'argent (MgAg) ;
des nanofils de carbone, d'argent et/ou de cuivre ; du graphène ; et
un mélange d'au moins deux de ces matériaux.
Le matériau composant l'électrode 40 peut en outre être choisi dans le groupe comprenant le polymère PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly (3, 4) -éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, ou une polyaniline, l'oxyde de tungstène (WO3) , l'oxyde de nickel (NiO) , l'oxyde de vanadium (V2O5) , ou l'oxyde de molybdène (M0O3) . Lorsque la matrice optique 30 est exposée à un rayonnement lumineux, ce-dernier atteint les photodiodes 38 au travers du revêtement 44, l'électrode 40 et le revêtement 44 sont au moins en partie transparents au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38. L'électrode 40 est par exemple en TCO. Les électrodes 36 et le substrat 32 peuvent alors être opaques au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38. Lorsque le rayonnement atteint les photodiodes 38 au travers du substrat 32, les électrodes 36 et le substrat 32 sont un matériau au moins en partie transparent au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38. Les électrodes 36 sont par exemple en TCO. L'électrode 40 peut alors être opaque au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38.
Chaque couche isolante 52, 58 peut avoir une structure monocouche ou multicouche et comprendre au moins une couche réalisée en nitrure de silicium (SiN) , en oxyde de silicium (S1O2) ou en un polymère, notamment une résine.
La couche de matériau adhésif 42 est transparente ou partiellement transparente à la lumière visible. La couche de matériau adhésif 42 est de préférence sensiblement étanche à l'air et à l'eau. Le matériau composant la couche de matériau adhésif 42 est choisi dans le groupe comprenant un polyépoxyde ou un polyacrylate . Parmi les polyépoxydes, le matériau composant la couche de matériau adhésif 42 peut être choisi parmi le groupe comprenant les résines époxy au bisphénol A, notamment le diglycidyléther du bisphénol A (DGEBA) et les diglycidyléther du bisphénol A et du tétrabromobisphénol A, les résines époxy au bisphénol F, les résines époxy novolaques, notamment les résines époxy-phénol-novolaques (EPN) et les résines époxy-crésol- novolaques (ECN) , les résines époxy aliphatiques, notamment les résines époxy à groupes glycidiles et les époxydes cycloaliphatiques, les résines époxy glycidylamine, notamment les éthers de glycidyle de la méthylène dianiline (TGMDA) , et un mélange d'au moins deux de ces composés. Parmi les polyacrylates, le matériau composant la couche de matériau adhésif 42 peut être réalisé à partir de monomères comprenant l'acide acrylique, le méthylméthacrylate, 1 ' acrylonitrile, les méthacrylates, 1 ' acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyl, le 2-chloroéthyl vinyl éther, l'acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate d'hydroxyéthyl, l'acrylate de butyle, le méthacrylate de butyle, le triacrylate de triméthylolpropane (TMPTA) et des dérivés de ces produits.
Lorsque la couche de matériau adhésif 42 comprend au moins un polyépoxyde ou un polyacrylate, l'épaisseur de la couche de matériau adhésif 42 est comprise entre 1 ym et 50 ym, de préférence entre 5 ym et 40 ym, notamment de l'ordre de 15 ym.
Le revêtement 44 est un film flexible. Un exemple de film flexible comprend un film en PEN (polyéthylène naphtalate) , PET (polyéthylène téréphtalate) , PI (polyimide) , TAC (triacétate de cellulose) , COP (copolymère cyclo-oléfine) ou PEEK (polyétheréthercétone) . L'épaisseur du revêtement 44 peut être comprise entre 5 ym et 1000 ym.
Selon un mode de réalisation, le substrat 32 peut avoir une épaisseur de 10 ym à 300 ym, de préférence entre 25 ym et 100 ym, notamment de l'ordre de 50 ym, et présenter un comportement flexible, c'est-à-dire que le revêtement peut, sous l'action d'une force extérieure, se déformer, notamment se plier, sans se casser ou se déchirer. Le revêtement 44 peut comprendre au moins une couche sensiblement étanche à l'oxygène et à l'humidité afin de protéger les couches organiques de la matrice optique 30. Le revêtement 44 peut comprendre au moins une couche de SiN, par exemple déposée par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD, sigle anglais pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Déposition) et/ou une couche d'oxyde d'aluminium (AI2O3) , par exemple déposée par ALD.
La région active 46 comprend au moins un matériau organique et peut comprendre un empilement ou un mélange de plusieurs matériaux organiques. La région active 46 peut comprendre un mélange d'un polymère donneur d'électrons et d'une molécule accepteuse d'électrons. La zone fonctionnelle de la région active 46 est délimitée par le recouvrement entre l'électrode inférieure 36 et l'électrode supérieure 40. Les courants traversant la zone fonctionnelle de la région active 46 peuvent varier de quelques femtoampères à quelques microampères. L'épaisseur de la région active 46 recouvrant l'électrode inférieure 36 peut être comprise entre 50 nm et 5 ym, de préférence entre 300 nm et 2 ym, par exemple de l'ordre de 500 nm.
La région active 46 peut comprendre des petites molécules, des oligomères ou des polymères. Il peut s'agir de matériaux organiques ou inorganiques. La région active 46 peut comprendre un matériau semiconducteur ambipolaire, ou un mélange d'un matériau semiconducteur de type N et d'un matériau semiconducteur de type P, par exemple sous forme de couches superposées ou de mélange intime à l'échelle nanométrique de façon à former une hétérojonction en volume.
Des exemples de polymères semiconducteurs de type P adaptés à la réalisation de la région active 42 sont le poly (3- hexylthiophène) (P3HT) , le poly[N- 9' -heptadécanyl-2, 7-carbazole- alt-5, 5- (4, 7-di-2-thiényl-2' , l' , 3' -benzothiadiazole) ] (PCDTBT) , le Poly [ (4, 8-bis- (2-éthylhexyloxy) -benzo [1, 2-b; 4, 5- b ' ] dithiophène) -2, 6-diyl-alt- (4- (2-éthylhexanoyl) -thie-no [3,4- b] thiophène) ) -2, 6-diyl] ; 4, 5-b ' ] dithi-ophène) -2, 6-diyl-alt- (5,5'— bis (2-thiényl) -4,4, -dinonyl-2, 2 ' -bithiazole) -5 ' , 5 ' ' -diyl]
(PBDTTT-C) , le poly [2-méthoxy-5- (2-éthyl-hexyloxy) -1 , 4-phény- lène-vinylène] (MEH-PPV) ou le Poly [2, 6- (4, 4-bis- (2-éthylhexyl) - 4H-cyclopenta [2, 1-b; 3, 4-b' ] dithiophène) -ait-4, 7 (2,1, 3-benzo- thiadiazole) ] (PCPDTBT) .
Des exemples de matériaux semiconducteurs de type N adaptés à la réalisation de la région active 42 sont les fullerènes, notamment le C60, le [ 6, 6] -phényl-Cg]_-butanoate de méthyle ([60JPCBM), le [ 6, 6] -phényl-Cç^-butanoate de méthyle ([70JPCBM), le pérylène diimide, l'oxyde de zinc (ZnO) ou des nanocristaux permettant la formation de boîtes quantiques, en anglais quantum dots. Dans le cas où une couche d'interface est présente et que la couche d'interface joue le rôle d'une couche injectrice d'électrons, le matériau composant la couche d'interface est choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde métallique, notamment un oxyde de titane ou un oxyde de zinc ;
un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NET-5/NDN-1 ou NET-8/MDN-26 ;
un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, par exemple le polymère PEDOT : Tosylate qui est un mélange de poly (3, 4) -éthylènedioxythiophène et de tosylate ;
un carbonate, par exemple du CsC03 ;
un polyélectrolyte, par exemple du poly [9, 9-bis (3 ' - (N,N-diméthylamino)propyl) -2, 7-fluorène-alt-2, 7- (9, 9- dioctyfluorène) ] (PFN) , du poly [3- (6- triméthylammoniumhexyl) thiophène] (P3TMAHT) ou du poly [ 9, 9-bis (2-éthylhexyl) fluorène]- b-poly[3-(6- triméthylammoniumhexyl] thiophène (PF2/6-b- R3TMDHT) ;
un polymère de polyéthylèneimine (PEI) ou un polymère de polymère de polyéthylèneimine éthoxylée (PEIE) , propoxylée et/ou butoxylée ;
le MgAg ;
le tris (8-hydroxyquinoléine) aluminium (III) (Alq3) ; le 2- (4-Biphénylyl) -5- (4-tert-butylphényl) -1, 3, 4- oxadiazole (Bu-PBD) ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux. Dans le cas où une couche d'interface est présente et que la couche d'interface joue le rôle d'une couche injectrice de trous, le matériau composant la couche d'interface peut être choisi parmi le groupe comprenant :
un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, notamment les matériaux commercialisés sous les appellations Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 par la société Sigma-Aldrich, le PEDOT :PSS ; un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NHT-5/NDP-2 ou NHT-18/NDP-9 ;
un polyélectrolyte, par exemple le Nation ;
un oxyde métallique, par exemple un oxyde de molybdène, un oxyde de vanadium, de 1 ' ITO, ou un oxyde de nickel ;
le Bis [ (1-naphthyl) -N-phényl] benzidine (NPB) ; les triarylamines (TPD) ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux. De préférence, dans le cas où la couche d'interface joue le rôle d'une couche injectrice de trous, le matériau composant la couche d'interface est un polymère conducteur ou semiconducteur dopé .
Dans le cas où la matrice optique comprend des composants électroluminescents, notamment des diodes électroluminescentes organiques, la région active de la diode électroluminescente est par exemple en un matériau électroluminescent. Le matériau électroluminescent peut être un matériau électroluminescent polymérique, tel que décrit dans la publication intitulée "Progress with Light-Emitting Polymers" de M.T. Bernius, M. Inbasekaran, J. O 'Brien and W. Wu (Advanced Materials, 2000, Volume 12, Issue 23, pages 1737-1750) ou un matériau électroluminescent de faible poids moléculaire tel que l'aluminium trisquinoline, comme cela est décrit dans le brevet US 5 294 869. Le matériau électroluminescent peut comprendre un mélange d'un matériau électroluminescent et d'un colorant fluorescent ou peut comprendre une structure en couches d'un matériau électroluminescent et d'un colorant fluorescent. Les polymères émetteurs de lumière comprennent le polyfluorène, le polybenzothlazole, la polytriarylamine, le poly
(phénylènevinylène) et le polythophène . Les polymères émetteurs de lumière préférés comprennent les homopolymères et les copolymères de 9, 9-di-n-octylfluorène (F8), de N, N-bis (phényl) -4-sec-butylphénylamine (TFB) , de benzothiadiazole (BT) et de 4, 4' -N,N' -dicarbazole-biphényl (CBP) dopé avec du tris (2- phénylpyridine) d'iridium (Ir(ppy)3) . L'épaisseur de la région active 46 est comprise entre 1 nm et 100 nm.
Les pistes conductrices 50, 51, 56 peuvent être du même matériau que les électrodes 36 ou 40. L'épaisseur des pistes conductrices 50, 51 peut être inférieure à 50 ym.
Les régions actives 54 peuvent être en silicium polycristallin, notamment du silicium polycristallin déposé à basse température (LTPS, sigle anglais pour Low Température Polycristalline Silicon) , en silicium amorphe (aSi) , en oxyde de zinc-gallium-indium (IGZO) , en polymère ou comprendre des petites molécules utilisées de façon connue pour la réalisation de transistors organiques en couches minces (OTFT, sigle anglais pour Organic Thin Film Transistor) .
Chaque couche isolante 52, 58 peut être en SiN, en Si02 ou en un polymère organique. La couche isolante 52 peut avoir une épaisseur comprise entre 10 nm et 4 ym et la couche isolante 58 peut avoir une épaisseur comprise entre 10 nm et 4 ym.
La matrice optique 30 peut en outre comprendre un filtre polarisant, disposé par exemple sur le revêtement 44. La matrice optique 30 peut en outre comprendre des filtres de couleur en vis- à-vis des photodétecteurs 38 pour obtenir une sélection en longueur d'onde du rayonnement atteignant les photodétecteurs 38.
La figure 3 est une vue de dessus, partielle et schématique, de la matrice optique 30 représentée en figure 2. En figure 3, on a représenté par des traits pointillés 60 le contour de la zone dans laquelle sont formées les photodiodes 38, et par des traits pleins et des traits pointillés 62 les contours des zones dans lesquelles sont formées les pistes conductrices 50 et 51. On a en outre représenté par un trait plein le pourtour 64 du revêtement 44. Comme cela apparaît sur la figure 3, une partie des zones 62, représentée en traits pleins, n'est pas recouverte par le revêtement 44 de façon à permettre la connexion aux pistes conductrices 50, 51 du circuit de sélection 18, du circuit de lecture 22 et de la source de potentiel 28, non représentés en figure 3. Les figures 4A à 4C sont des vues en coupe, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication de la matrice optique 30.
La figure 4A représente la structure obtenue après la formation de l'empilement de couches comprenant les transistors T, les électrodes 36, les photodétecteurs 38, l'électrode 40 et la couche du matériau adhésif 42.
Selon les matériaux considérés, le procédé de formation des couches de la matrice optique peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe du matériau composant les couches organiques aux emplacements souhaités notamment sous forme de sol-gel, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation (en anglais spray coating) ou dépôt de gouttes (en anglais drop-casting) . Selon les matériaux considérés, le procédé de formation des couches de la matrice optique peut correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau composant les couches organiques est déposé sur la totalité de la structure et dans lequel les portions non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie ou ablation laser. Selon le matériau considéré, le dépôt sur la totalité de la structure peut être réalisé par exemple par voie liquide, par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Il peut s'agir notamment de procédés du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière (en anglais slot-die coating) , revêtement à la lame (en anglais blade- coating) , flexographie ou sérigraphie. Lorsque les couches sont métalliques, le métal est, par exemple, déposé par évaporation ou par pulvérisation cathodique sur l'ensemble du support et les couches métalliques sont délimitées par gravure.
De façon avantageuse, au moins certaines des couches de la matrice optique peuvent être réalisées par des techniques d'impression. Les matériaux de ces couches décrites précédemment peuvent être déposés sous forme liquide, par exemple sous forme d'encres conductrices, semiconductrices ou isolantes à l'aide d'imprimantes à jet d'encre. Par matériaux sous forme liquide, on entend ici également des matériaux en gel déposables par des techniques d'impression. Des étapes de recuit sont éventuellement prévues entre les dépôts des différentes couches, mais les températures de recuit peuvent ne pas dépasser 150 °C, et le dépôt et les éventuels recuits peuvent être réalisés à la pression atmosphérique .
La figure 4B représente la structure obtenue après le dépôt d'un film 68 du même matériau que le revêtement 44 souhaité. Ceci peut être réalisé par une étape de lamination dans laquelle le film 68 est appliqué contre la couche adhésive 42, éventuellement sous pression et avec chauffage.
La figure 4C représente la structure obtenue après une étape de découpe du film 68 pour former le revêtement 44. L'étape de découpe peut être une étape de découpe par laser. A titre d'exemple, le laser est un laser continu de type CO2 avec une longueur d'onde comprise entre 9,4 ym et 10,6 ym. A titre d'exemple, la puissance du laser est comprise entre 1 W et 100 W, la vitesse de déplacement comprise entre 1 cm/s et 10 m/s. Une alternative est d'utiliser un laser continu en azote avec une longueur d'onde de 337,1 nm ou un laser pulsé Yag de longueurs d'onde 1050 nm à 1070 nmn, 1550 nm ou 2100 nm. La découpe est de préférence faite avec un laser CO2 · Le parcours suivi par le faisceau laser est indiqué de façon schématique en figure 4C par des flèches 64.
Les inventeurs ont mis en évidence que l'étape de découpe par laser peut entraîner une détérioration des pistes conductrices 50, 51 par le faisceau laser, et notamment une interruption localisée des pistes conductrices 50, 51 sur le parcours du laser. En outre, dans le cas où le substrat 32 est en un matériau plastique, le substrat 32 peut absorber le faisceau laser, ce qui peut entraîner une détérioration localisée du substrat 32 sur le parcours du laser. Les inventeurs ont mis en évidence que les détériorations dues à l'étape de découpe par laser peuvent être évitées en prévoyant une piste d'un matériau réfléchissant le rayonnement laser et/ou d'un matériau absorbant le rayonnement laser sur le parcours du laser lors de l'étape de découpe, cette piste étant interposée entre le faisceau laser d'une part et les pistes conductrices 50, 51 et le substrat 32 d'autre part. De préférence, la largeur de cette piste est supérieure à 500 ym, de préférence supérieure à 1 mm.
Les figures 5 et 6 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'une matrice optique 70 comprenant une protection pour l'étape de découpe. La matrice optique 70 comprend l'ensemble des éléments de la matrice optique 30 représentée en figure 2 et comprend, en outre, au moins une piste réfléchissante 72 reposant sur la couche isolante 58 sur le trajet de découpe du film 68. Selon un mode de réalisation, la piste réfléchissante 72 est une piste conductrice électriquement réalisée simultanément avec les électrodes 36 et du même matériau que les électrodes 36 lorsque les électrodes 36 sont en matériau réfléchissant.
La figure 7 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une matrice optique 75 comprenant une protection pour l'étape de découpe. La matrice optique 75 comprend l'ensemble des éléments de la matrice optique 30 représentée en figure 2 et comprend, en outre, une piste réfléchissante 76 reposant sur la couche isolante 52 sur le trajet de découpe du film 68. Selon un mode de réalisation, la piste réfléchissante 76 est une piste conductrice électriquement réalisée simultanément avec les pistes 56 et du même matériau que les pistes 56.
Selon un mode de réalisation, le matériau composant la piste 72 ou 76 est choisi dans le groupe comprenant :
un métal ou un alliage métallique, par exemple de l'argent (Ag) , de l'or (Au), du plomb (Pb) , du palladium (Pd) , du cuivre (Cu) , du nickel (Ni) , du tungstène (W) , du molybdène (Mo) , de l'aluminium (Al), ou du chrome (Cr) ou un alliage de magnésium et d'argent (MgAg) ;
un empilement ITO/Mo/ITO ;
des nanofils de carbone, d'argent et/ou de cuivre ; du graphène ; et
un mélange d'au moins deux de ces matériaux.
L'épaisseur de la piste 72 ou 76 peut être comprise entre 10 nm et 10 ym.
Lorsque la piste 72, 76 est conductrice électriquement, elle peut être reliée, lors du fonctionnement de la matrice optique, à une source d'un potentiel de référence bas, par exemple la masse, à la source de potentiel 28 ou à une source du potentiel commandant la fermeture des transistors T.
La figure 8 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une matrice optique 80 comprenant une protection pour l'étape de découpe. La matrice optique 80 comprend l'ensemble des éléments de la matrice optique 30 représentée en figure 2 et comprend, en outre, une piste 82 d'un matériau absorbant le rayonnement du laser et reposant sur la couche isolante 58 sur le trajet de découpe du film 68. La piste 82 peut être en résine colorée, par exemple une résine SU- 8 colorée ou noire. Dans le présent mode de réalisation, la piste 82 est formée sur la couche isolante 58 avant le dépôt de la couche adhésive 42, par exemple selon l'une des techniques de procédés additifs ou soustractifs décrits précédemment. L'épaisseur de la piste 82 peut être comprise entre 100 nm et 50 ym.
La figure 9 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une matrice optique 85 comprenant une protection pour l'étape de découpe. La matrice optique 85 comprend l'ensemble des éléments de la matrice optique 30 représentée en figure 2 et comprend, en outre, une piste 86 d'un matériau absorbant le rayonnement du laser reposant sur la couche adhésive 42 sur le trajet de découpe du revêtement 44. La piste 86 peut être du même matériau que la piste 82. Dans le présent mode de réalisation, la piste 86 est formée sur la couche adhésive 42 avant l'application du film formant le revêtement 44 par exemple selon l'une des techniques de procédés additifs ou soustractifs décrits précédemment.
Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus et diverses variantes et modifications apparaissent à l'homme de l'art. On note que l'homme de l'art peut combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, la matrice optique peut comprendre à la fois des photodétecteurs et des composants électroluminescents.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optoélectronique comprenant un substrat
(32) , une matrice (70 ; 75 ; 80 ; 85) de composants optoélectroniques (38) recouvrant le substrat, des premières pistes conductrices (50, 51) reliées aux composants optoélectroniques, une couche adhésive (42) recouvrant une partie de la matrice et un revêtement (44) au contact de la couche adhésive (42), le revêtement comprenant un pourtour (64), le dispositif comprenant en outre une deuxième piste (72 ; 76 ; 82 ; 86) réfléchissant un rayonnement à une longueur d'onde comprise entre 335 nm et 10,6 ym et s'étendant, de façon alignée avec le pourtour, selon une direction donnée entre les premières pistes conductrices et le revêtement.
2. Dispositif optoélectronique selon la revendication 1, dans lequel la deuxième piste (72 ; 76 ; 82 ; 86) est choisie dans le groupe comprenant :
un métal ou un alliage métallique, par exemple de l'argent (Ag) , de l'or (Au), du plomb (Pb) , du palladium (Pd) , du cuivre (Cu) , du nickel (Ni) , du tungstène (W) , du molybdène (Mo) , de l'aluminium (Al), ou du chrome (Cr) ou un alliage de magnésium et d'argent (MgAg) ;
des nanofils de carbone, d'argent et/ou de cuivre ; du graphène ;
une résine colorée ou noire, par exemple une résine SU- 8 colorée ou noire ; et
un mélange d'au moins deux de ces matériaux.
3. Dispositif optoélectronique selon la revendication 1 ou 2, comprenant une première couche isolante électriquement (58) et, pour chaque composant optoélectronique, une électrode (36) au contact du composant optoélectronique (38), reposant sur la première couche isolante et au contact de la première couche isolante, la deuxième piste (72 ; 82) reposant sur la première couche isolante et au contact de la première couche isolante.
4. Dispositif optoélectronique selon la revendication 3, dans lequel la deuxième piste (72) est du même matériau que les électrodes (36) .
5. Dispositif optoélectronique selon la revendication 1 ou 2, comprenant une deuxième couche isolante électriquement (52), et pour chaque composant optoélectronique (38), un transistor à effet de champ (T) et des troisièmes pistes conductrices (56) reliant le transistor au composant optoélectronique, reposant sur la deuxième couche isolante et au contact de la deuxième couche isolante, la deuxième piste (76) étant du même matériau que les troisièmes pistes, reposant sur la deuxième couche isolante et au contact de la deuxième couche isolante .
6. Dispositif optoélectronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la deuxième piste (86) est interposée entre la couche adhésive (42) et le revêtement (44) .
7. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les composants optoélectroniques (38) comprennent des photodétecteurs organiques .
8. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les composants optoélectroniques (38) comprennent des composants électroluminescents organiques.
9. Procédé de fabrication du dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Procédé selon la revendication 9, comprenant les étapes suivantes :
former la matrice (70 ; 75 ; 80 ; 85) de composants optoélectroniques (38) recouvrant le substrat (32) et les premières pistes conductrices (50, 51) reliées aux composants optoélectroniques ;
recouvrir la partie de la matrice de la couche adhésive
(42) ; appliquer un film (68) au contact de la couche adhésive
(42) ; et
découper le film en utilisant un faisceau laser s'étendant selon la direction donnée pour obtenir le revêtement (44),
le procédé comprenant en outre la formation de la deuxième piste (72 ; 76 ; 82 ; 86) réfléchissant le faisceau laser et s'étendant de façon alignée avec le pourtour du revêtement (44) selon ladite direction donnée entre les premières pistes conductrices et le revêtement .
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