CA2380400C - Dispositif electroluminescent et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Dispositif électroluminescent, comprenant deux électrodes (3, 5) entre lesquelles est agencée au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent (4), et un substrat (2) supportant ledit dispositif, ainsi qu'une source de courant électrique (1) reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes, caractérisé en ce que le substrat (2) est constitué en un métal ou alliage métallique.
Description
DISPOSITIF ELECTROLUMINESCENT
ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention est relative à un dispositif électroluminescent, comprenant deux électrodes, entre lesquelles est agencée au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent, et un substrat supportant ledit dispositif, ainsi qu'une source de courant électrique reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel dispositif.
Au sens de l'invention, par l'expression "au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent", il faut entendre un matériau organique éventuellement multicouche, conducteur de l'électricité, dans lequel peut apparaître un phénomène d'électroluminescence lorsqu'on y injecte, d'une part, des électrons et, d'autre part, des trous positifs. La recombinaison de ces charges de signes opposés provoque l'émission lumineuse. Il s'agit donc dans le sens de l'invention d'une électroluminescence dite par injection.
Le phénomène d'électroluminescence au départ de semi-conducteurs organiques a été mis en évidence pour la première fois dans les années 1960 et le développement de ces systèmes électroluminescents basés sur des films minces organiques date de la seconde moitié des années 1980. On peut se référer à ce sujet aux publications suivantes : A.L. Kraft, A.C. Grimsdale, A.B. Holmes, Electroluminescent conjugated polymers - Seeing polymers in a new light, Angew. Chem. Int. Ed. (1998) 37, 402-428, et R.H. Friend, R.W. Gymer, A.B. Holmes, J.H. Burroughes, R.N. Marks, C. Taliani, D.D.C. Bradley, D.A. Dos Santos, J.L. Bredas, M. Lôgdlund, W.R. Salaneck, Electroluminescence in conjugated polymers, Nature / 1999 / 397, 121-128.
ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention est relative à un dispositif électroluminescent, comprenant deux électrodes, entre lesquelles est agencée au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent, et un substrat supportant ledit dispositif, ainsi qu'une source de courant électrique reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel dispositif.
Au sens de l'invention, par l'expression "au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent", il faut entendre un matériau organique éventuellement multicouche, conducteur de l'électricité, dans lequel peut apparaître un phénomène d'électroluminescence lorsqu'on y injecte, d'une part, des électrons et, d'autre part, des trous positifs. La recombinaison de ces charges de signes opposés provoque l'émission lumineuse. Il s'agit donc dans le sens de l'invention d'une électroluminescence dite par injection.
Le phénomène d'électroluminescence au départ de semi-conducteurs organiques a été mis en évidence pour la première fois dans les années 1960 et le développement de ces systèmes électroluminescents basés sur des films minces organiques date de la seconde moitié des années 1980. On peut se référer à ce sujet aux publications suivantes : A.L. Kraft, A.C. Grimsdale, A.B. Holmes, Electroluminescent conjugated polymers - Seeing polymers in a new light, Angew. Chem. Int. Ed. (1998) 37, 402-428, et R.H. Friend, R.W. Gymer, A.B. Holmes, J.H. Burroughes, R.N. Marks, C. Taliani, D.D.C. Bradley, D.A. Dos Santos, J.L. Bredas, M. Lôgdlund, W.R. Salaneck, Electroluminescence in conjugated polymers, Nature / 1999 / 397, 121-128.
2 PCTBE00/00090 Dans la plupart des cas des systèmes utilisés, c'est le verre qui est pris comme substrat. On vient déposer sur celui-ci des couches minces successives qui constituent le système électroluminescent. Plus récemment, le PET (polyéthylène téréphtalate) a été envisagé pour s remplacer le verre. Le verre et le PET étant transparents, on dépose directement sur ce substrat de l'oxyde d'indium-étain (ITO), qui constitue l'électrode positive destinée, en courant continu, à injecter des trous positifs dans le semi-conducteur organique qui est à son tour déposé en une ou plusieurs couches, éventuellement constituées de molécules différentes, sur la couche de ITO. Enfin, on dépose sur le tout une couche mince d'aluminium, de magnésium ou de calcium qui constitue en courant continu l'électrode négative destinée à injecter des électrons dans le semi-conducteur organique. C'est la recombinaison trou-électron qui génère la lumière qui est émise par le système à travers le substrat de verre ou de is PET. Dans les systèmes qui font usage de courant alternatif (SCALE :
Symmetrically Configured Alternating current Light Emiting devices), on retrouve les mêmes électrodes (ITO sur verre ou sur PET et aluminium, cuivre ou or) mais les électrodes ne doivent plus nécessairement avoir une fonction de travail différente l'une de l'autre.
Ces dispositifs présentent l'inconvénient que le substrat est une matière thermiquement isolante. Lors d'une exploitation à haute densité
de puissance ce substrat ne permet pas un dégagement de chaleur approprié, ce qui peut conduire à des perturbations dans le dispositif. En outre, dans le cas du verre, le substrat est fragile alors que dans le cas du PET il est souple. Aucun de ces deux substrats ne permet donc de résister aux sollicitations mécaniques statiques et dynamiques supportées lors de l'utilisation des dispositifs électroluminescents.
On connaît également des systèmes qui font usage de "phosphores" comme source d'électroluminescence. Ces phosphores sont des composés inorganiques qui sont séparés d'un substrat rigide conducteur par une couche diélectrique, éventuellement à résistance
Symmetrically Configured Alternating current Light Emiting devices), on retrouve les mêmes électrodes (ITO sur verre ou sur PET et aluminium, cuivre ou or) mais les électrodes ne doivent plus nécessairement avoir une fonction de travail différente l'une de l'autre.
Ces dispositifs présentent l'inconvénient que le substrat est une matière thermiquement isolante. Lors d'une exploitation à haute densité
de puissance ce substrat ne permet pas un dégagement de chaleur approprié, ce qui peut conduire à des perturbations dans le dispositif. En outre, dans le cas du verre, le substrat est fragile alors que dans le cas du PET il est souple. Aucun de ces deux substrats ne permet donc de résister aux sollicitations mécaniques statiques et dynamiques supportées lors de l'utilisation des dispositifs électroluminescents.
On connaît également des systèmes qui font usage de "phosphores" comme source d'électroluminescence. Ces phosphores sont des composés inorganiques qui sont séparés d'un substrat rigide conducteur par une couche diélectrique, éventuellement à résistance
3 variable. Les phosphores sont généralement encapsulés par exemple dans une résine polymérisable. Ils sont placés dans un champ électrique alternatif qui met en mouvement les électrons créés en leur sein par l'agitation thermique et les trous positifs correspondants créés dans la bande de valence. Ces électrons produisent des excitations par collision, avec production subséquente de lumière. Il s'agit donc dans ce cas de ce qu'on appelle une électroluminescence intrinsèque (voir par exemple WO-97/46053 et US-A-3.626.240).
Pour exciter les "phosphores" il faut créer un champ alternatif d'une intensité suffisante, d'où la nécessité d'une présence d'une couche diélectrique et/ou résistive. Il en résulte des tensions électriques élevées de 60 à 500 V en courant alternatif oscillant à 50 Hz-2,5 kHz et des épaisseurs importantes d'environ 100 pm.
La présente invention a pour but de mettre au point un dispositif électroluminescent à semi-conducteur organique qui permette d'éviter ces problèmes, d'une manière simple.
La présente invention vise un dispositif électroluminescent, comprenant:
une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, - au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent par injection de charges, agencée entre lesdites deux électrodes, - un substrat de support, et - une source de courant électrique reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes, caractérisé en ce que le substrat supporte, en couches successives, - la première électrode, qui est en continu ou alternativement un électrode négative,
Pour exciter les "phosphores" il faut créer un champ alternatif d'une intensité suffisante, d'où la nécessité d'une présence d'une couche diélectrique et/ou résistive. Il en résulte des tensions électriques élevées de 60 à 500 V en courant alternatif oscillant à 50 Hz-2,5 kHz et des épaisseurs importantes d'environ 100 pm.
La présente invention a pour but de mettre au point un dispositif électroluminescent à semi-conducteur organique qui permette d'éviter ces problèmes, d'une manière simple.
La présente invention vise un dispositif électroluminescent, comprenant:
une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, - au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent par injection de charges, agencée entre lesdites deux électrodes, - un substrat de support, et - une source de courant électrique reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes, caractérisé en ce que le substrat supporte, en couches successives, - la première électrode, qui est en continu ou alternativement un électrode négative,
4 ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électro-luminescent par injection de charges, et - la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, qui est en continu ou alternativement une électrode positive, et en ce que le substrat est constitué d'un métal ou alliage métallique.
Un tel substrat présente une conductibilité thermique suffisante pour permettre l'évacuation de la chaleur dégagée par le système électroluminescent, surtout lorsque celui-ci est exploité à haute densité de puissance.
Avantageusement l'alliage métallique est un acier, par exemple de l'acier doux ou de l'acier inoxydable. L'acier offre la propriété d'être à la fois rigide et aisé à mettre en forme, ce qui est avantageux pour de nombreuses applications de dispositifs électroluminescents, comme des panneaux éclairants et des luminaires d'extérieur ou d'intérieur, des systèmes décoratifs, des systèmes d'affichage fixe ou programmable.
Comme déjà mentionné, le dispositif de semi-conducteur organique électroluminescent. Par première surface de deuxième surface de cette ou ces couches on entend, dans le cas d'une seule couche de semi-conducteur, les deux faces de celle-ci. Dans le cas de plusieurs couches successives, il s'agit des deux faces externes de cet ensemble de couches.
Le fait d'utiliser un substrat en métal, en alliage métallique ou en acier a avantageusement pour effet de permettre une inversion dans la disposition des couches dans le système électroluminescent par rapport à
celle des systèmes selon l'état de la technique. En effet, la lumière émise par le dispositif ne passe plus à travers le substrat, mais uniquement à
travers une des électrodes, celle opposée au substrat, et à travers un éventuel encapsulage externe de celle-ci en une matière transparente, de préférence étanche à l'eau et à l'air.
4a Avantageusement, pour fabriquer cette électrode située à l'opposé
du substrat on met en oeuvre une matière la plus transparente possible.
On peut envisager par exemple des matières d'électrode inorganiques telles qu'utilisées dans les dispositifs électroluminescents ou photovoltaïques connus pour les électrodes supportées directement par un substrat en verre ou en PET. On peut citer, comme exemples non exhaustifs, de l'oxyde d'indium-étain (ITO), de l'oxyde d'indium-zinc (IZO) ou des systèmes à base d'oxydes d'indium-(zinc, gallium) ou encore ZnO, SnOZ, ZnS, CdS, ZnSe, ZnxCd,_XO, ZnTe. On peut aussi utiliser des matières électriquement conductrices transparentes organiques, comme par exemple des polymères conjugués dopés p, du polypyrrole, du polythiophène, de la polyaniline, du polyacétylène (CHu) ainsi que des
Un tel substrat présente une conductibilité thermique suffisante pour permettre l'évacuation de la chaleur dégagée par le système électroluminescent, surtout lorsque celui-ci est exploité à haute densité de puissance.
Avantageusement l'alliage métallique est un acier, par exemple de l'acier doux ou de l'acier inoxydable. L'acier offre la propriété d'être à la fois rigide et aisé à mettre en forme, ce qui est avantageux pour de nombreuses applications de dispositifs électroluminescents, comme des panneaux éclairants et des luminaires d'extérieur ou d'intérieur, des systèmes décoratifs, des systèmes d'affichage fixe ou programmable.
Comme déjà mentionné, le dispositif de semi-conducteur organique électroluminescent. Par première surface de deuxième surface de cette ou ces couches on entend, dans le cas d'une seule couche de semi-conducteur, les deux faces de celle-ci. Dans le cas de plusieurs couches successives, il s'agit des deux faces externes de cet ensemble de couches.
Le fait d'utiliser un substrat en métal, en alliage métallique ou en acier a avantageusement pour effet de permettre une inversion dans la disposition des couches dans le système électroluminescent par rapport à
celle des systèmes selon l'état de la technique. En effet, la lumière émise par le dispositif ne passe plus à travers le substrat, mais uniquement à
travers une des électrodes, celle opposée au substrat, et à travers un éventuel encapsulage externe de celle-ci en une matière transparente, de préférence étanche à l'eau et à l'air.
4a Avantageusement, pour fabriquer cette électrode située à l'opposé
du substrat on met en oeuvre une matière la plus transparente possible.
On peut envisager par exemple des matières d'électrode inorganiques telles qu'utilisées dans les dispositifs électroluminescents ou photovoltaïques connus pour les électrodes supportées directement par un substrat en verre ou en PET. On peut citer, comme exemples non exhaustifs, de l'oxyde d'indium-étain (ITO), de l'oxyde d'indium-zinc (IZO) ou des systèmes à base d'oxydes d'indium-(zinc, gallium) ou encore ZnO, SnOZ, ZnS, CdS, ZnSe, ZnxCd,_XO, ZnTe. On peut aussi utiliser des matières électriquement conductrices transparentes organiques, comme par exemple des polymères conjugués dopés p, du polypyrrole, du polythiophène, de la polyaniline, du polyacétylène (CHu) ainsi que des
5 PCTBE00/00090 dérivés ou des mélanges de ces substances. On peut d'ailleurs faire usage de plusieurs de ces couches conductrices superposées, par exemple une couche d'ITO revêtue d'un polymère conjugué.
Comme matière d'encapsulage transparente, on peut prévoir à titre d'exemple une mince couche de silice déposée par exemple par la technique dite PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition) (SiOX).
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le substrat est connecté à la source de courant. L'acier est un bon conducteur électronique et il peut donc servir d'amenée de courant pour une des électrodes avec laquelle il est en contact. Le substrat peut lui-même servir d'électrode.
Il est possible évidemment de prévoir aussi un dispositif suivant l'invention dans lequel le substrat supporte une électrode, qui est directement connectée à la source de courant, sans passage de celui-ci par le substrat.
Comme matière d'électrode située du côté substrat, on peut envisager n'importe quelle matière appropriée à cet effet. On peut envisager notamment les matières indiquées ci-dessus pour l'électrode située à l'opposé du substrat. On peut toutefois aussi envisager, comme électrode, le substrat sous la forme non seulement de la tôle d'acier elle-même, mais plus particulièrement sous la forme de cette tôle ayant subi un traitement de surface.
Par traitement de surface, on peut envisager suivant l'invention tout traitement permettant d'obtenir superficiellement dans la tôle ou à la surface de la tôle un composé bon conducteur d'électricité. On peut par exemple traiter préalablement la tôle d'acier par une oxydation contrôlée de façon que, au moins superficiellement, elle présente un enrichissement en un bon conducteur, par exemple du Fe304. Cette oxydation contrôlée peut être conçue d'une manière connue, par exemple par électrolyse ou par oxydation à l'air.
Comme matière d'encapsulage transparente, on peut prévoir à titre d'exemple une mince couche de silice déposée par exemple par la technique dite PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition) (SiOX).
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le substrat est connecté à la source de courant. L'acier est un bon conducteur électronique et il peut donc servir d'amenée de courant pour une des électrodes avec laquelle il est en contact. Le substrat peut lui-même servir d'électrode.
Il est possible évidemment de prévoir aussi un dispositif suivant l'invention dans lequel le substrat supporte une électrode, qui est directement connectée à la source de courant, sans passage de celui-ci par le substrat.
Comme matière d'électrode située du côté substrat, on peut envisager n'importe quelle matière appropriée à cet effet. On peut envisager notamment les matières indiquées ci-dessus pour l'électrode située à l'opposé du substrat. On peut toutefois aussi envisager, comme électrode, le substrat sous la forme non seulement de la tôle d'acier elle-même, mais plus particulièrement sous la forme de cette tôle ayant subi un traitement de surface.
Par traitement de surface, on peut envisager suivant l'invention tout traitement permettant d'obtenir superficiellement dans la tôle ou à la surface de la tôle un composé bon conducteur d'électricité. On peut par exemple traiter préalablement la tôle d'acier par une oxydation contrôlée de façon que, au moins superficiellement, elle présente un enrichissement en un bon conducteur, par exemple du Fe304. Cette oxydation contrôlée peut être conçue d'une manière connue, par exemple par électrolyse ou par oxydation à l'air.
6 PCTBE00/00090 On peut aussi prévoir, comme traitement de surface, l'application sur la tôle d'acier d'un revêtement conducteur, notamment de zinc, de zinc faiblement ou fortement allié avec de l'aluminium, d'aluminium, de chrome ou d'étain. De tels revêtements peuvent par exemple être obtenus, selon le cas, par dépôt électrolytique ou par dépôt au trempé à chaud, selon des techniques connues de l'homme de métier.
On peut encore envisager, comme traitement de surface, l'application sur le substrat d'une couche mince d'un autre métal ou alliage que celui formant le substrat, par exemple d'aluminium, de magnésium ou de calcium sur une tôle d'acier. Cette application peut s'effectuer par tout moyen connu de l'homme de métier, par exemple par évaporation sous vide ou pulvérisation cathodique.
On peut envisager l'application sur le substrat nu, ou encore déjà
traité en surface, d'au moins un polymère conducteur. On peut citer, comme exemples de polymère conducteur, du polyacétylène, de la polyaniline, du polypyrrole, du polythiophène, leurs dérivés et leurs mélanges.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le substrat est un acier traité de manière à réfléchir une lumière émise à
partir de la couche de semi-conducteur électroluminescent organique.
L'acier non transparent servant de substrat peut pour ce faire être par exemple poli, ainsi que son revêtement non transparent. Il est aussi possible que l'électrode prévue du côté substrat et le revêtement de surface éventuel du substrat soient également transparents. Un tel agencement permet d'augmenter de manière non négligeable le rendement d'émission lumineuse du système.
Comme matière d'électrode, on pourra mettre en oeuvre en particulier dans ce cas une matière telle qu'indiquée ci-dessus à propos des matières à utiliser pour l'électrode située à l'opposé du substrat.
Le remplacement du verre ou du PET, produits transparents, comme substrat par de l'acier, produit non transparent, permet d'utiliser
On peut encore envisager, comme traitement de surface, l'application sur le substrat d'une couche mince d'un autre métal ou alliage que celui formant le substrat, par exemple d'aluminium, de magnésium ou de calcium sur une tôle d'acier. Cette application peut s'effectuer par tout moyen connu de l'homme de métier, par exemple par évaporation sous vide ou pulvérisation cathodique.
On peut envisager l'application sur le substrat nu, ou encore déjà
traité en surface, d'au moins un polymère conducteur. On peut citer, comme exemples de polymère conducteur, du polyacétylène, de la polyaniline, du polypyrrole, du polythiophène, leurs dérivés et leurs mélanges.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le substrat est un acier traité de manière à réfléchir une lumière émise à
partir de la couche de semi-conducteur électroluminescent organique.
L'acier non transparent servant de substrat peut pour ce faire être par exemple poli, ainsi que son revêtement non transparent. Il est aussi possible que l'électrode prévue du côté substrat et le revêtement de surface éventuel du substrat soient également transparents. Un tel agencement permet d'augmenter de manière non négligeable le rendement d'émission lumineuse du système.
Comme matière d'électrode, on pourra mettre en oeuvre en particulier dans ce cas une matière telle qu'indiquée ci-dessus à propos des matières à utiliser pour l'électrode située à l'opposé du substrat.
Le remplacement du verre ou du PET, produits transparents, comme substrat par de l'acier, produit non transparent, permet d'utiliser
7 les deux faces pour créer des dispositifs électroluminescents identiques ou éventuellement différents d'une face à l'autre (changement de couleur ou d'affichage).
La présente invention vise aussi un procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent, comprenant:
- un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique à
électroluminescent par injection de charges entre une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, - un support du dispositif par un substrat, et - une liaisons électriquement conductrice entre les électrodes à une source de courant électrique, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un agencement de la première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique, cette première électrode étant en continu ou alternativement une électrode négative, - un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente par injection de charges sur la première électrode, et - un dépôt de la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique, cette deuxième électrode étant en continu ou alternativement une électrode positive.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés, de quelques exemples de réalisation du dispositif suivant l'invention.
Les figures 1 à 3 sont des représentations schématiques en coupe de dispositifs suivant l'invention. Il faut noter que les dimensions données ne sont pas à
l'échelle. Les dimensions relatives entre couches ne sont pas non plus respectées.
7a Sur la figure 1 on a représenté un dispositif électroluminescent alimenté par une source de courant continu 1. Le substrat 2 est formé
d'une tôle d'acier, par exemple en acier doux, qui supporte une couche
La présente invention vise aussi un procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent, comprenant:
- un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique à
électroluminescent par injection de charges entre une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, - un support du dispositif par un substrat, et - une liaisons électriquement conductrice entre les électrodes à une source de courant électrique, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un agencement de la première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique, cette première électrode étant en continu ou alternativement une électrode négative, - un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente par injection de charges sur la première électrode, et - un dépôt de la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique, cette deuxième électrode étant en continu ou alternativement une électrode positive.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés, de quelques exemples de réalisation du dispositif suivant l'invention.
Les figures 1 à 3 sont des représentations schématiques en coupe de dispositifs suivant l'invention. Il faut noter que les dimensions données ne sont pas à
l'échelle. Les dimensions relatives entre couches ne sont pas non plus respectées.
7a Sur la figure 1 on a représenté un dispositif électroluminescent alimenté par une source de courant continu 1. Le substrat 2 est formé
d'une tôle d'acier, par exemple en acier doux, qui supporte une couche
8 PCTBE00/00090 mince 3 d'un alliage de zinc et d'aluminium, servant d'électrode négative.
Cette couche peut par exemple être déposée sur l'acier par un procédé
d'immersion en bain chaud. Une couche de semi-conducteur organique électroluminescent 4 approprié est appliquée sur l'électrode négative 3 par exemple sous la forme d'une solution dont on évapore ensuite le solvant à pression atmosphérique ou sous vide partiel, ou par évaporation-condensation sous vide d'oligomères à masse moléculaire peu élevée. Du côté opposé au substrat 2, une électrode positive 5, transparente, à base par exemple d'ITO, est déposée avantageusement sous vide sur la couche de semi-conducteur organique 4, par exemple selon la technique de la pulvérisation cathodique réactive. Enfin, on prévoit pour protéger le tout, une couche d'encapsulage transparente 6, par exemple en silice, appliquée notamment par un procédé de type PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition), et sur la face extérieure de la tôle d'acier 2 une isolation, par exemple sous la forme d'une couche de peinture électriquement isolante 7.
La au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente suivant l'invention est une couche mince qui peut présenter une épaisseur au maximum de quelques micromètres.
Dans le cas illustré sur cette figure 1, la source de courant 1 est directement connectée à chacune des électrodes 3 et 5. On pourrait bien sûr prévoir une connexion de la source de courant 1 à la tôle d'acier 2, qui servirait alors d'amenée de courant à l'électrode 3.
Sur la figure 2, on a prévu un dispositif semblable à celui illustré sur la figure 1, mais à utiliser avec alimentation par une source de courant alternatif 8. Celle-ci est connectée, d'une part, à la couche d'électrode à
base d'ITO 5 et, d'autre part, à la tôle d'acier 2 formant le substrat et servant simultanément d'électrode opposée à l'électrode 5. Les deux électrodes servent alternativement d'électrode positive et d'électrode négative.
Cette couche peut par exemple être déposée sur l'acier par un procédé
d'immersion en bain chaud. Une couche de semi-conducteur organique électroluminescent 4 approprié est appliquée sur l'électrode négative 3 par exemple sous la forme d'une solution dont on évapore ensuite le solvant à pression atmosphérique ou sous vide partiel, ou par évaporation-condensation sous vide d'oligomères à masse moléculaire peu élevée. Du côté opposé au substrat 2, une électrode positive 5, transparente, à base par exemple d'ITO, est déposée avantageusement sous vide sur la couche de semi-conducteur organique 4, par exemple selon la technique de la pulvérisation cathodique réactive. Enfin, on prévoit pour protéger le tout, une couche d'encapsulage transparente 6, par exemple en silice, appliquée notamment par un procédé de type PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition), et sur la face extérieure de la tôle d'acier 2 une isolation, par exemple sous la forme d'une couche de peinture électriquement isolante 7.
La au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente suivant l'invention est une couche mince qui peut présenter une épaisseur au maximum de quelques micromètres.
Dans le cas illustré sur cette figure 1, la source de courant 1 est directement connectée à chacune des électrodes 3 et 5. On pourrait bien sûr prévoir une connexion de la source de courant 1 à la tôle d'acier 2, qui servirait alors d'amenée de courant à l'électrode 3.
Sur la figure 2, on a prévu un dispositif semblable à celui illustré sur la figure 1, mais à utiliser avec alimentation par une source de courant alternatif 8. Celle-ci est connectée, d'une part, à la couche d'électrode à
base d'ITO 5 et, d'autre part, à la tôle d'acier 2 formant le substrat et servant simultanément d'électrode opposée à l'électrode 5. Les deux électrodes servent alternativement d'électrode positive et d'électrode négative.
9 Pour améliorer la distribution et le passage de l'électricité, la tôle est revêtue en surface d'une couche de conducteur organique 9, par exemple en CH, (polyacétylène) qui peut être déposée sur la tôle par pulvérisation cathodique réactive sous vide. Cette couche est avantageusement transparente et la surface de la tôle revêtue de cette couche 9 a été traitée préalablement pour réfléchir la lumière émise par le système électroluminescent, ce qui permet d'améliorer le rendement de celui-ci.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, on a représenté deux couches 4', 4" de semi-conducteurs organiques électroluminescents, ceux-ci pouvant être identiques dans les couches successives, ou différents.
On peut aussi prévoir entre les couches 4', 4" et l'électrode à base d'ITO une couche de polyacétylène non représentée, semblable à la couche 9, pour améliorer ici aussi la distribution et le passage de l'électricité.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3, la tôle d'acier doux sert de substrat 2 pour deux dispositifs électroluminescents identiques sur chacune de ses faces.
Les faces du substrat ont été activées en surface par plasma sous vide, puis on a déposé sur chacune d'elles, par exemple par évaporation ou pulvérisation cathodique sous vide, une couche d'aluminium 12.
Entre les couches successives 4', 4" de semi-conducteur organique électroluminescent et l'électrode formée par la couche d'ITO 5, on a prévu une couche de polyacétylène 13, pour améliorer la distribution et le passage du courant électrique.
Un agencement tel que prévu sur cette figure est impossible à
envisager avec les dispositifs électroluminescents selon l'état connu de la technique, puisque, dans ces derniers, la lumière doit pouvoir traverser le substrat.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications.
On pourrait aussi envisager d'introduire dans la au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent des molécules électrophosphorescentes permettant d'améliorer le rendement quantique.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, on a représenté deux couches 4', 4" de semi-conducteurs organiques électroluminescents, ceux-ci pouvant être identiques dans les couches successives, ou différents.
On peut aussi prévoir entre les couches 4', 4" et l'électrode à base d'ITO une couche de polyacétylène non représentée, semblable à la couche 9, pour améliorer ici aussi la distribution et le passage de l'électricité.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3, la tôle d'acier doux sert de substrat 2 pour deux dispositifs électroluminescents identiques sur chacune de ses faces.
Les faces du substrat ont été activées en surface par plasma sous vide, puis on a déposé sur chacune d'elles, par exemple par évaporation ou pulvérisation cathodique sous vide, une couche d'aluminium 12.
Entre les couches successives 4', 4" de semi-conducteur organique électroluminescent et l'électrode formée par la couche d'ITO 5, on a prévu une couche de polyacétylène 13, pour améliorer la distribution et le passage du courant électrique.
Un agencement tel que prévu sur cette figure est impossible à
envisager avec les dispositifs électroluminescents selon l'état connu de la technique, puisque, dans ces derniers, la lumière doit pouvoir traverser le substrat.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications.
On pourrait aussi envisager d'introduire dans la au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent des molécules électrophosphorescentes permettant d'améliorer le rendement quantique.
Claims (27)
1. Dispositif électroluminescent, comprenant:
- une première électrode (2, 3) et une deuxième électrode (5) permettant un passage au moins partiel de la lumière, - au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent par injection de charges (4, 4', 4"), agencée entre lesdites deux électrodes (2, 3, 5), - un substrat de support, et - une source de courant électrique (1, 8) reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes, caractérisé en ce que le substrat supporte, en couches successives, - la première électrode (2, 3), qui est en continu ou alternativement une électrode négative, - ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent par injection de charges (4, 4', 4"), et - la deuxième électrode (5) permettant un passage au moins partiel de la lumière, qui est en continu ou alternativement une électrode positive, et en ce que le substrat est constitué d'un métal ou alliage métallique.
- une première électrode (2, 3) et une deuxième électrode (5) permettant un passage au moins partiel de la lumière, - au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent par injection de charges (4, 4', 4"), agencée entre lesdites deux électrodes (2, 3, 5), - un substrat de support, et - une source de courant électrique (1, 8) reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes, caractérisé en ce que le substrat supporte, en couches successives, - la première électrode (2, 3), qui est en continu ou alternativement une électrode négative, - ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent par injection de charges (4, 4', 4"), et - la deuxième électrode (5) permettant un passage au moins partiel de la lumière, qui est en continu ou alternativement une électrode positive, et en ce que le substrat est constitué d'un métal ou alliage métallique.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage métallique est un acier.
3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le substrat (2) est connecté à la source de courant (1, 8).
4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat (2) forme une desdites deux électrodes.
5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat (2) est en contact électriquement conducteur avec une desdites deux électrodes (3) et forme une amenée de courant pour celle-ci.
6. Dispositif suivant la revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le substrat (2) supporte une desdites deux électrodes (3), qui est connectée à la source de courant (1, 8).
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le substrat (2) est formé d'une tôle d'acier ayant subi un traitement de surface.
8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le substrat (2) ayant subi un traitement de surface présente superficiellement dans la tôle d'acier un composé conducteur d'électricité.
9. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la tôle d'acier présente un revêtement de surface conducteur d'électricité (3, 9, 12).
10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le revêtement de surface comprend au moins une couche d'une matière choisie parmi le groupe constitué par du zinc, du zinc allié à de l'aluminium, de l'aluminium, du magnésium, du calcium, de l'étain et du chrome.
11. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le revêtement de surface est constitué d'au moins une couche d'au moins un polymère conducteur.
12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que ledit au moins un polymère conducteur est choisi parmi le groupe constitué du polyacétylène, de la polyaniline, du polypyrrole, du polythiophène, leurs dérivés et leurs mélanges.
13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le substrat (2) est en un acier traité de manière à
réfléchir une lumière émise à partir de ladite au moins une couche de semi-conducteur électroluminescent organique (4, 4', 4").
réfléchir une lumière émise à partir de ladite au moins une couche de semi-conducteur électroluminescent organique (4, 4', 4").
14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la deuxième électrode (5) présente, à l'opposé du substrat (2), un encapsulage (6) en une matière transparente, étanche à l'air et à l'eau.
15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le substrat (2) présente deux parties, une partie conductrice de l'électricité qui supporte ledit dispositif et qui est éventuellement connectée à la source de courant et une partie restante électriquement isolée vis-à-vis de l'extérieur.
16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le substrat présente une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface et en ce qu'il comprend sur chacune desdites première et deuxième surfaces lesdites couches successives.
17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ladite au moins une couche de semi-conducteur organique à
électroluminescence par injection de charges contient des molécules électro-phosphorescentes.
électroluminescence par injection de charges contient des molécules électro-phosphorescentes.
18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la source de courant électrique alimente le dispositif en courant continu.
19. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la source de courant électrique alimente le dispositif en courant alternatif.
20. Procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent, comprenant:
- un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique à
électroluminescent par injection de charges entre une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, - un support du dispositif par un substrat, et - une liaisons électriquement conductrice entre les électrodes à une source de courant électrique, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un agencement de la première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique, cette première électrode étant en continu ou alternativement une électrode négative, - un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente par injection de charges sur la première électrode, et - un dépôt de la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique, cette deuxième électrode étant en continu ou alternativement une électrode positive.
- un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique à
électroluminescent par injection de charges entre une première électrode et une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière, - un support du dispositif par un substrat, et - une liaisons électriquement conductrice entre les électrodes à une source de courant électrique, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un agencement de la première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique, cette première électrode étant en continu ou alternativement une électrode négative, - un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente par injection de charges sur la première électrode, et - un dépôt de la deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique, cette deuxième électrode étant en continu ou alternativement une électrode positive.
21. Procédé suivant la revendication 20, caractérisé en ce qu'elle comprend un dépôt d'une matière transparente étanche à l'air et à l'eau sur la deuxième électrode, de manière à encapsuler le dispositif.
22. Procédé suivant la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que le substrat est constitué d'une tôle d'acier.
23. Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que ledit agencement d'une première électrode comprend une activation de la tôle d'acier pour la rendre susceptible de jouer un rôle de première électrode et en ce que le procédé comprend une connexion électrique entre la source de courant électrique et la tôle d'acier.
24. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que ledit agencement d'une première électrode comprend une application de la première électrode sur une surface du substrat.
25. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 20 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend préalablement un traitement de surface du substrat.
26. Procédé suivant la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comprend, à titre de traitement de surface, un revêtement en surface du substrat par au moins un composé conducteur d'électricité.
27. Procédé suivant la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comprend, à titre de traitement de surface, un enrichissement du substrat, au moins en superficie, en un composé conducteur d'électricité.
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