EP1205092A1 - Electroluminescent device and method for the production thereof - Google Patents
Electroluminescent device and method for the production thereofInfo
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Definitions
- the metal alloy is a steel, for example mild steel or stainless steel.
- Steel offers the property of being both rigid and easy to shape, which is advantageous for many applications of electroluminescent devices, such as illuminating panels and outdoor or indoor lighting, decorative systems. , fixed or programmable display systems.
- a first electrode is arranged on a first side of said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor, on a first surface thereof facing the substrate, and a second electrode is disposed on a second side of said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor, on a second surface thereof which is opposite of the substrate, this second electrode allowing at least partial passage of the light.
- the fact of using a metal, metal alloy or steel substrate advantageously has the effect of allowing an inversion in the arrangement of the layers in the electroluminescent system compared to that of the systems according to the prior art. Indeed, the light emitted by the device no longer passes through the substrate, but only through one of the electrodes, that opposite to the substrate, and through a possible external encapsulation thereof in a transparent material, preferably waterproof water and air.
- a transparent material preferably waterproof water and air.
- the most transparent material possible is used.
- the present invention also relates to a method for manufacturing an electroluminescent device, comprising an arrangement of at least one layer of organic electroluminescent semiconductor between two electrodes, a support of the device by a substrate, and a connection of the electrodes to a source. of electric current.
- this method comprises an arrangement of a first electrode on a substrate made of a metal or metal alloy, a deposition of said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor on the first electrode, and a deposition of a second electrode allowing at least partial passage of light over said at least one layer of organic semiconductor, and, optionally, a deposition of a transparent material which is airtight and watertight on the second electrode , so as to encapsulate the device.
- the sheet of mild steel serves as a substrate 2 for two identical light-emitting devices on each of its faces.
Landscapes
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Abstract
An electroluminescent device comprising two electrodes (3, 5) whereby at least one organic electroluminescent semiconducting layer (4) is arranged therebetween, in addition to a substrate (2) supporting said device, and an electric current source (1) which is electroconductively linked to said electrodes. The inventive device is characterized in that the substrate (2) is made of a metal or metal alloy.
Description
DISPOSITIF ELECTROLUMINESCENT ET SON PROCEDE DE FABRICATION LIGHT EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
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.The present invention relates to an electroluminescent device, comprising two electrodes, between which is arranged at least one layer of organic electroluminescent semiconductor, and a substrate supporting said device, as well as a source of electric current connected in an electrically conductive manner to the electrodes. The invention also relates to a method of manufacturing such a device.
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 semiconducteurs 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. Lόgdlund, W.R. Salaneck, Electroluminescence in conjugated polymers, Nature / 1999 / 397, 121-
Dans la plupart des cas des systèmes utilisés, c'est le verre qui est pris comme substrat. On vient déposer sur celui-ci des couches minces successives qui constituent le système électroluminescent. Plus récemment, le PET (polyéthylène téréphtalate) a été envisagé pour remplacer le verre. Le verre et le PET étant transparents, on dépose directement sur ce substrat de l'oxyde d'indium-étain (ITO), qui constitue l'électrode positive destinée, en courant continu, à injecter des trous positifs dans le semi-conducteur organique qui est à son tour déposé en une ou plusieurs couches, éventuellement constituées de molécules différentes, sur la couche de ITO. Enfin, on dépose sur le tout une couche mince d'aluminium, de magnésium ou de calcium qui constitue en courant continu l'électrode négative destinée à injecter des électrons dans le semiconducteur organique. C'est la recombinaison trou-électron qui génère la lumière qui est émise par le système à travers le substrat de verre ou de PET. Dans les systèmes qui font usage de courant alternatif (SCALE : Symmetrically Configured Alternating current Light Emiting devices), on retrouve les mêmes électrodes (ITO sur verre ou sur PET et aluminium, cuivre ou or) mais les électrodes ne doivent plus nécessairement avoir une fonction de travail différente l'une de l'autre. Ces dispositifs présentent l'inconvénient que le substrat est une matière thermiquement isolante. Lors d'une exploitation à haute densité de puissance ce substrat ne permet pas un dégagement de chaleur approprié, ce qui peut conduire à des perturbations dans le dispositif. En outre, dans le cas du verre, le substrat est fragile alors que dans le cas du PET il est souple. Aucun de ces deux substrats ne permet donc de résister aux sollicitations mécaniques statiques et dynamiques supportées lors de l'utilisation des dispositifs électroluminescents.For the purposes of the invention, the expression "at least one layer of organic electroluminescent semiconductor" means an organic material which may be multilayer, electrically conductive, in which an electroluminescence phenomenon may appear when electrons are injected on the one hand and positive holes on the other. The recombination of these charges of opposite signs causes the light emission. It is therefore in the sense of the invention of an electroluminescence called injection. The phenomenon of electroluminescence starting from organic semiconductors was highlighted for the first time in the 1960s and the development of these electroluminescent systems based on organic thin films dates from the second half of the 1980s. We can refer to this subject in the following publications: AL Kraft, AC Grimsdale, AB Holmes, Electroluminescent conjugated polymers - Seeing polymers in a new light, Angew. Chem. Int. Ed. (1998) 37, 402-428, and RH Friend, RW Gymer, AB Holmes, JH Burroughes, RN Marks, C. Taliani, DDC Bradley, DA Dos Santos, JL Bredas, M. Lόgdlund, WR Salaneck, Electroluminescence in conjugated polymers, Nature / 1999/397, 121- In most of the systems used, glass is taken as the substrate. We just deposit on it successive thin layers which constitute the electroluminescent system. More recently, PET (polyethylene terephthalate) has been considered to replace glass. Since the glass and PET are transparent, indium tin oxide (ITO) is deposited directly on this substrate, which constitutes the positive electrode intended, in direct current, to inject positive holes in the organic semiconductor which is in turn deposited in one or more layers, possibly made up of different molecules, on the ITO layer. Finally, a thin layer of aluminum, magnesium or calcium is deposited on the whole, which constitutes in direct current the negative electrode intended to inject electrons into the organic semiconductor. It is the hole-electron recombination which generates the light which is emitted by the system through the glass or PET substrate. In systems that use alternating current (SCALE: Symmetrically Configured Alternating current Light Emiting devices), we find the same electrodes (ITO on glass or on PET and aluminum, copper or gold) but the electrodes no longer necessarily have to have a function different from each other. These devices have the disadvantage that the substrate is a thermally insulating material. When operating at high power density, this substrate does not allow adequate heat generation, which can lead to disturbances in the device. In addition, in the case of glass, the substrate is fragile while in the case of PET it is flexible. Neither of these two substrates therefore makes it possible to withstand the static and dynamic mechanical stresses supported during the use of the electroluminescent devices.
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
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).Systems are also known which make use of "phosphors" as a source of electroluminescence. These phosphors are inorganic compounds which are separated from a rigid conductive substrate by a dielectric layer, possibly with resistance variable. The phosphors are generally encapsulated for example in a polymerizable resin. They are placed in an alternating electric field which sets in motion the electrons created within them by thermal agitation and the corresponding positive holes created in the valence band. These electrons produce excitations by collision, with subsequent production of light. It is therefore in this case what is called an intrinsic electroluminescence (see for example WO-97/4603 and US-A-3,626,240).
Pour exciter les "phosphores" il faut créer un champ alternatif d'une intensité suffisante, d'où la nécessité d'une présence d'une couche diélectrique et/ou résistive. Il en résulte des tensions électriques élevées de 60 à 500 V en courant alternatif oscillant à 50 Hz-2,5 kHz et des épaisseurs importantes d'environ 100 μm.To excite the "phosphors" it is necessary to create an alternating field of sufficient intensity, hence the need for the presence of a dielectric and / or resistive layer. This results in high electrical voltages of 60 to 500 V in alternating current oscillating at 50 Hz-2.5 kHz and significant thicknesses of approximately 100 μm.
La présente invention a pour but de mettre au point un dispositif électroluminescent à semi-conducteur organique qui permette d'éviter ces problèmes, d'une manière simple.The object of the present invention is to develop an organic semiconductor light-emitting device which makes it possible to avoid these problems, in a simple manner.
On a prévu suivant l'invention un dispositif électroluminescent tel que décrit au début dans lequel le substrat est constitué en 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.There is provided according to the invention an electroluminescent device as described at the start in which the substrate is made of a metal or metal alloy. Such a substrate has sufficient thermal conductivity to allow the evacuation of the heat given off by the electroluminescent system, especially when the latter is operated at high power density.
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.Advantageously, the metal alloy is a steel, for example mild steel or stainless steel. Steel offers the property of being both rigid and easy to shape, which is advantageous for many applications of electroluminescent devices, such as illuminating panels and outdoor or indoor lighting, decorative systems. , fixed or programmable display systems.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, une première électrode est disposée d'un premier côté de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent, sur une
première surface de celle-ci qui fait face au substrat, et une deuxième électrode est disposée d'un deuxième côté de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent, sur une deuxième surface de celle-ci qui est à l'opposé du substrat, cette deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière.According to an advantageous embodiment of the invention, a first electrode is arranged on a first side of said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor, on a first surface thereof facing the substrate, and a second electrode is disposed on a second side of said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor, on a second surface thereof which is opposite of the substrate, this second electrode allowing at least partial passage of the light.
Comme déjà mentionné, le dispositif peut comprendre une ou plusieurs couches successives de semi-conducteur organique électroluminescent. Par première surface et deuxième surface 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.As already mentioned, the device can comprise one or more successive layers of organic electroluminescent semiconductor. By first surface and second surface means, in the case of a single layer of semiconductor, the two faces thereof. In the case of several successive layers, these are the two external faces of this set of layers.
Le fait d'utiliser un substrat en métal, en alliage métallique ou en acier a avantageusement pour effet de permettre une inversion dans la disposition des couches dans le système électroluminescent par rapport à celle des systèmes selon l'état de la technique. En effet, la lumière émise par le dispositif ne passe plus à travers le substrat, mais uniquement à travers une des électrodes, celle opposée au substrat, et à travers un éventuel encapsulage externe de celle-ci en une matière transparente, de préférence étanche à l'eau et à l'air. Avantageusement, pour fabriquer cette électrode située à l'opposé du substrat on met en oeuvre une matière la plus transparente possible. On peut envisager par exemple des matières d'électrode inorganiques telles qu'utilisées dans les dispositifs électroluminescents ou photovoltaïques connus pour les électrodes supportées directement par un substrat en verre ou en PET. On peut citer, comme exemples non exhaustifs, de l'oxyde d'indium-étain (ITO), de l'oxyde d'indium-zinc (IZO) ou des systèmes à base d'oxydes d'indium-(zinc, gallium) ou encore ZnO, SnO2, ZnS, CdS, ZnSe, Z^Cd^O, 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 (CH ainsi que des
dérivés ou des mélanges de ces substances. On peut d'ailleurs faire usage de plusieurs de ces couches conductrices superposées, par exemple une couche d'ITO revêtue d'un polymère conjugué.The fact of using a metal, metal alloy or steel substrate advantageously has the effect of allowing an inversion in the arrangement of the layers in the electroluminescent system compared to that of the systems according to the prior art. Indeed, the light emitted by the device no longer passes through the substrate, but only through one of the electrodes, that opposite to the substrate, and through a possible external encapsulation thereof in a transparent material, preferably waterproof water and air. Advantageously, to manufacture this electrode situated opposite the substrate, the most transparent material possible is used. One can consider for example inorganic electrode materials as used in light-emitting or photovoltaic devices known for electrodes supported directly by a glass or PET substrate. As non-exhaustive examples, mention may be made of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO) or systems based on indium oxides (zinc, gallium ) or ZnO, SnO 2 , ZnS, CdS, ZnSe, Z ^ Cd ^ O, ZnTe. It is also possible to use electrically conductive transparent organic materials, such as, for example, p-doped conjugated polymers, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyacetylene (CH as well as derivatives or mixtures of these substances. One can also make use of several of these superposed conductive layers, for example an ITO layer coated with a conjugated polymer.
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 Déposition) (SiOx).As a transparent encapsulation material, a thin layer of silica deposited for example by the technique known as PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition) (SiO x ) can be provided.
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.According to an advantageous embodiment of the invention, the substrate is connected to the current source. Steel is a good electronic conductor and can therefore serve as a current supply for one of the electrodes with which it is in contact. The substrate can itself serve as an electrode.
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.It is obviously possible to also provide a device according to the invention in which the substrate supports an electrode, which is directly connected to the current source, without passage of the latter through the substrate.
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.As the electrode material located on the substrate side, any material suitable for this purpose can be considered. One can consider in particular the materials indicated above for the electrode located opposite the substrate. However, it is also possible to envisage, as an electrode, the substrate in the form not only of the steel sheet itself, but more particularly in the form of this sheet having undergone a surface treatment.
Par traitement de surface, on peut envisager suivant l'invention tout traitement permettant d'obtenir superficiellement dans la tôle ou à la surface de la tôle un composé bon conducteur d'électricité. On peut par exemple traiter préalablement la tôle d'acier par une oxydation contrôlée de façon que, au moins superficiellement, elle présente un enrichissement en un bon conducteur, par exemple du Fe3O4. Cette oxydation contrôlée peut être conçue d'une manière connue, par exemple par électrolyse ou par oxydation à l'air.
On peut aussi prévoir, comme traitement de surface, l'application sur la tôle d'acier d'un revêtement conducteur, notamment de zinc, de zinc faiblement ou fortement allié avec de l'aluminium, d'aluminium, de chrome ou d'étain. De tels revêtements peuvent par exemple être obtenus, selon le cas, par dépôt électrolytique ou par dépôt au trempé à chaud, selon des techniques connues de l'homme de métier.By surface treatment, it is possible to envisage according to the invention any treatment making it possible to obtain superficially in the sheet or on the surface of the sheet a compound which is a good conductor of electricity. One can for example treat the steel sheet beforehand by a controlled oxidation so that, at least superficially, it has an enrichment in a good conductor, for example Fe 3 O 4 . This controlled oxidation can be designed in a known manner, for example by electrolysis or by air oxidation. It is also possible to provide, as a surface treatment, the application to the steel sheet of a conductive coating, in particular of zinc, of low or high alloy zinc with aluminum, aluminum, chromium or tin. Such coatings can for example be obtained, as the case may be, by electrolytic deposition or by hot dip deposition, according to techniques known to those skilled in the art.
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.It is also possible to envisage, as a surface treatment, the application to the substrate of a thin layer of another metal or alloy than that forming the substrate, for example aluminum, magnesium or calcium on a sheet of steel. This application can be carried out by any means known to those skilled in the art, for example by vacuum evaporation or sputtering.
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 polyacétylene, de la polyaniline, du polypyrrole, du polythiophène, leurs dérivés et leurs mélanges.It is possible to envisage the application to the bare substrate, or one already treated on the surface, of at least one conductive polymer. Examples of conductive polymers that may be mentioned include polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, their derivatives and mixtures.
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.According to an advantageous embodiment of the invention, the substrate is a steel treated so as to reflect light emitted from the layer of organic electroluminescent semiconductor. The non-transparent steel serving as a substrate can be polished, for example, as can its non-transparent coating. It is also possible that the electrode provided on the substrate side and the possible surface coating of the substrate are also transparent. Such an arrangement makes it possible to significantly increase the light emission efficiency of the system.
Comme matière d'électrode, on pourra mettre en oeuvre en particulier dans ce cas une matière telle qu'indiquée ci-dessus à propos des matières à utiliser pour l'électrode située à l'opposé du substrat. Le remplacement du verre ou du PET, produits transparents, comme substrat par de l'acier, produit non transparent, permet d'utiliser
les deux faces pour créer des dispositifs électroluminescents identiques ou éventuellement différents d'une face à l'autre (changement de couleur ou d'affichage).As the electrode material, use may be made in particular in this case of a material as indicated above with regard to the materials to be used for the electrode situated opposite the substrate. The replacement of glass or PET, transparent products, as a substrate with steel, non-transparent product, makes it possible to use the two sides to create identical or possibly different light-emitting devices from one side to the other (change of color or display).
D'autres détails et particularités du dispositif selon l'invention sont indiqués dans les revendications 1 à 17.Other details and particularities of the device according to the invention are indicated in claims 1 to 17.
La présente invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent, comprenant un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent entre deux électrodes, un support du dispositif par un substrat, et une connexion des électrodes à une source de courant électrique. Suivant l'invention, ce procédé comprend un agencement d'une première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique, un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente sur la première électrode, et un dépôt d'une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique, et, éventuellement, un dépôt d'une matière transparente étanche à l'air et à l'eau sur la deuxième électrode, de manière à encapsuler le dispositif.The present invention also relates to a method for manufacturing an electroluminescent device, comprising an arrangement of at least one layer of organic electroluminescent semiconductor between two electrodes, a support of the device by a substrate, and a connection of the electrodes to a source. of electric current. According to the invention, this method comprises an arrangement of a first electrode on a substrate made of a metal or metal alloy, a deposition of said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor on the first electrode, and a deposition of a second electrode allowing at least partial passage of light over said at least one layer of organic semiconductor, and, optionally, a deposition of a transparent material which is airtight and watertight on the second electrode , so as to encapsulate the device.
D'autres détails et particularités du procédé suivant l'invention sont indiqués dans les revendications 18 à 24.Other details and particularities of the process according to the invention are indicated in claims 18 to 24.
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 4 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.Other details and particularities of the invention will emerge from the description given below, without implied limitation and with reference to the appended drawings, of some exemplary embodiments of the device according to the invention. Figures 1 to 4 are schematic sectional representations of devices according to the invention. Note that the dimensions given are not to scale. The relative dimensions between layers are also not respected.
Sur la figure 1 on a représenté un dispositif électroluminescent alimenté par une source de courant continu 1. Le substrat 2 est formé d'une tôle d'acier, par exemple en acier doux, qui supporte une couche
mince 3 d'un alliage de zinc et d'aluminium, servant d'électrode négative. Cette couche peut par exemple être déposée sur l'acier par un procédé d'immersion en bain chaud. Une couche de semi-conducteur organique électroluminescent 4 approprié est appliquée sur l'électrode négative 3 par exemple sous la forme d'une solution dont on évapore ensuite le solvant à pression atmosphérique ou sous vide partiel, ou par évaporation-condensation sous vide d'oligomères à masse moléculaire peu élevée. Du côté opposé au substrat 2, une électrode positive 5, transparente, à base par exemple d'ITO, est déposée avantageusement sous vide sur la couche de semi-conducteur organique 4, par exemple selon la technique de la pulvérisation cathodique réactive. Enfin, on prévoit pour protéger le tout, une couche d'encapsulage transparente 6, par exemple en silice, appliquée notamment par un procédé de type PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Déposition), 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.FIG. 1 shows an electroluminescent device powered by a direct current source 1. The substrate 2 is formed from a sheet of steel, for example from mild steel, which supports a layer thin 3 of an alloy of zinc and aluminum, serving as a negative electrode. This layer can for example be deposited on steel by a process of immersion in a hot bath. A suitable organic light-emitting semiconductor layer 4 is applied to the negative electrode 3, for example in the form of a solution, the solvent of which is then evaporated at atmospheric pressure or under partial vacuum, or by evaporation-condensation under vacuum. low molecular weight oligomers. On the side opposite to the substrate 2, a positive, transparent electrode 5, based for example on ITO, is advantageously deposited under vacuum on the organic semiconductor layer 4, for example according to the reactive sputtering technique. Finally, there is provision to protect the whole, a transparent encapsulation layer 6, for example made of silica, applied in particular by a PECVD (Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition) type process, and on the outer face of the steel sheet 2 insulation, for example in the form of an electrically insulating paint layer 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.The at least one layer of organic electroluminescent semiconductor according to the invention is a thin layer which can have a thickness of at most a few micrometers. In the case illustrated in this figure 1, the current source 1 is directly connected to each of the electrodes 3 and 5. One could of course provide for a connection of the current source 1 to the steel sheet 2, which would then serve as a current supplied to electrode 3.
Sur la figure 2, on a prévu un dispositif semblable à celui illustré sur la figure 1, mais à utiliser avec alimentation par une source de courant alternatif 8. Celle-ci est connectée, d'une part, à la couche d'électrode à base d'ITO 5 et, d'autre part, à la tôle d'acier 2 formant le substrat et servant simultanément d'électrode opposée à l'électrode 5. Les deux électrodes servent alternativement d'électrode positive et d'électrode négative.
Pour améliorer la distribution et le passage de l'électricité, la tôle est revêtue en surface d'une couche de conducteur organique 9, par exemple en CHX (polyacétylene) 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.In FIG. 2, a device similar to that illustrated in FIG. 1 is provided, but to be used with power supply by an alternating current source 8. This is connected, on the one hand, to the electrode layer to base of ITO 5 and, on the other hand, to the steel sheet 2 forming the substrate and simultaneously serving as the electrode opposite to the electrode 5. The two electrodes serve alternately as positive electrode and negative electrode. To improve the distribution and passage of electricity, the sheet is coated on the surface with an organic conductor layer 9, for example CH X (polyacetylene) which can be deposited on the sheet by reactive sputtering under vacuum. This layer is advantageously transparent and the surface of the sheet coated with this layer 9 has been treated beforehand to reflect the light emitted by the electroluminescent system, which makes it possible to improve the efficiency of the latter.
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.In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, two layers 4 ′, 4 "of organic electroluminescent semiconductors have been shown, these being able to be identical in the successive layers, or different.
On peut aussi prévoir entre les couches 4', 4" et l'électrode à base d'ITO une couche de polyacétylene non représentée, semblable à la couche 9, pour améliorer ici aussi la distribution et le passage de l'électricité.It is also possible to provide, between the layers 4 ′, 4 "and the ITO-based electrode, a layer of polyacetylene, not shown, similar to layer 9, to improve here also the distribution and the passage of electricity.
L'exemple de réalisation illustré sur la figure 3 est identique à celui de la figure 1, à la différence que le substrat 2 sert ici d'électrode positive. A cet effet, elle a été avantageusement oxydée de manière contrôlée pour montrer une strate 10 enrichie par exemple en Fe3O4. L'électrode opposée 11 est, dans ce cas, avantageusement constituée d'un polymère conducteur transparent.The embodiment illustrated in FIG. 3 is identical to that of FIG. 1, with the difference that the substrate 2 serves here as a positive electrode. To this end, it has advantageously been oxidized in a controlled manner to show a stratum 10 enriched for example with Fe 3 O 4 . The opposite electrode 11 is, in this case, advantageously made of a transparent conductive polymer.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 4, la tôle d'acier doux sert de substrat 2 pour deux dispositifs électroluminescents identiques sur chacune de ses faces.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the sheet of mild steel serves as a substrate 2 for two identical light-emitting devices on each of its 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.The surfaces of the substrate were activated on the surface by plasma under vacuum, then an aluminum layer 12 was deposited on each of them, for example by evaporation or sputtering under vacuum.
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 polyacétylene 13, pour améliorer la distribution et le passage du courant électrique.Between the successive layers 4 ′, 4 ″ of organic electroluminescent semiconductor and the electrode formed by the layer of ITO 5, provision has been made a layer of polyacetylene 13, to improve the distribution and passage of electric current.
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.An arrangement as provided in this figure is impossible to envisage with the light-emitting devices according to the known state of the art, since, in the latter, the light must be able to pass through the substrate.
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.It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of the claims.
On pourrait par exemple introduire entre le substrat et la au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent une couche très mince d'un isolant électrique autorisant néanmoins le passage d'électrons par effet tunnel, en vue par exemple d'homogénéiser le transfert des électrons.One could for example introduce between the substrate and the at least one layer of organic electroluminescent semiconductor a very thin layer of an electrical insulator nevertheless allowing the passage of electrons by tunnel effect, in order for example to homogenize the transfer of electrons.
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.
One could also consider introducing into the at least one layer of organic electroluminescent semiconductor electrophosphorescent molecules making it possible to improve the quantum yield.
Claims
REVENDICATIONS
1. Dispositif électroluminescent, comprenant deux électrodes (2, 3, 5) entre lesquelles est agencée au moins une couche de semi-conducteur s organique électroluminescent (4, 4', 4"), et un substrat (2) supportant ledit dispositif, ainsi qu'une source de courant électrique (1, 8) reliée de manière électriquement conductrice aux électrodes, caractérisé en ce que le substrat (2) est constitué en un métal ou alliage métallique.1. Light-emitting device, comprising two electrodes (2, 3, 5) between which is arranged at least one layer of organic light-emitting semiconductor (4, 4 ′, 4 "), and a substrate (2) supporting said device, as well as an electric current source (1, 8) connected in an electrically conductive manner to the electrodes, characterized in that the substrate (2) consists of a metal or metallic alloy.
2. Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une0 première électrode (2, 3) est disposée d'un premier côté de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent (4, 4', 4"), sur une première face de celle-ci qui fait face au substrat (2), et en ce qu'une deuxième électrode (5) est disposée d'un deuxième côté de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique5 électroluminescent (4, 4', 4"), sur une deuxième face de celle-ci qui est à l'opposé du substrat (2), cette deuxième électrode (5) permettant un passage au moins partiel de la lumière.2. Device according to claim 1, characterized in that a first electrode (2, 3) is arranged on a first side of said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor (4, 4 ', 4 "), on a first face thereof which faces the substrate (2), and in that a second electrode (5) is arranged on a second side of said at least one layer of organic semiconductor5 electroluminescent (4, 4 ', 4 "), on a second face thereof which is opposite the substrate (2), this second electrode (5) allowing at least partial passage of the light.
3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'alliage métallique est un acier. 0 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le substrat (2) est connecté à la source de courant 0, 8).3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the metal alloy is a steel. 0 4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate (2) is connected to the current source 0, 8).
5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le substrat (2) forme une desdites deux électrodes. 5 6. Dispositif suivant la revendication 4, 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.5. Device according to claim 4, characterized in that the substrate (2) forms one of said two electrodes. 5 6. Device according to claim 4, characterized in that the substrate (2) is in electrically conductive contact with one of said two electrodes (3) and forms a current supply therefor.
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le substrat (2) supporte une desdites deux 0 électrodes (3), qui est connectée à la source de courant (1, 8).
7. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate (2) supports one of said two 0 electrodes (3), which is connected to the current source (1, 8).
8. 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. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the substrate (2) is formed from a steel sheet having undergone a surface treatment.
9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le s substrat (2) ayant subi un traitement de surface présente superficiellement dans la tôle d'acier un composé conducteur d'électricité (10).9. Device according to claim 8, characterized in that the substrate s (2) having undergone a surface treatment present superficially in the steel sheet an electrically conductive compound (10).
10. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la tôle d'acier présente un revêtement de surface conducteur d'électricité (3, 9, 12). o 11. Dispositif suivant la revendication 10, 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. 5 12. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le revêtement de surface est constitué d'au moins une couche d'au moins un polymère conducteur.10. Device according to claim 8, characterized in that the steel sheet has an electrically conductive surface coating (3, 9, 12). o 11. Device according to claim 10, characterized in that the surface coating comprises at least one layer of a material chosen from the group consisting of zinc, zinc alloyed with aluminum, aluminum, magnesium, calcium, tin and chromium. 5 12. Device according to claim 10, characterized in that the surface coating consists of at least one layer of at least one conductive polymer.
13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que ledit au moins un polymère conducteur est choisi parmi le groupe0 constitué du polyacétylene, de la polyaniline, du polypyrrole, du polythiophène, leurs dérivés et leurs mélanges.13. Device according to claim 12, characterized in that said at least one conductive polymer is chosen from group0 consisting of polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, their derivatives and mixtures.
14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 13, 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 5 semi-conducteur électroluminescent organique (4, 4', 4").14. Device according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the substrate (2) is made of a steel treated so as to reflect light emitted from said at least one layer of organic electroluminescent semiconductor (4, 4 ', 4 ").
15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 14, 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. Device according to any one of claims 2 to 14, characterized in that the second electrode (5) has, opposite the substrate (2), an encapsulation (6) of a transparent material, impervious to air and water.
30 16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, 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. Device according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the substrate (2) has two parts, one part electrically conductive which supports said device and which is possibly connected to the current source and a remaining part electrically insulated from the outside.
17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le substrat présente une première surface sur laquelle il supporte ledit dispositif et une deuxième surface, opposée à la première, sur laquelle il supporte un dispositif électroluminescent supplémentaire conforme à la revendication 1.17. Device according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the substrate has a first surface on which it supports said device and a second surface, opposite to the first, on which it supports an additional electroluminescent device in accordance with claim 1.
18. Procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent, comprenant18. Method for manufacturing an electroluminescent device, comprising
- un agencement d'au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescent entre deux électrodes,an arrangement of at least one layer of organic electroluminescent semiconductor between two electrodes,
- un support du dispositif par un substrat, eta support for the device by a substrate, and
- une connexion des électrodes à une source de courant électrique, caractérisé en ce qu'il comprend- a connection of the electrodes to a source of electric current, characterized in that it comprises
- un agencement d'une première électrode sur un substrat constitué d'un métal ou alliage métallique,- an arrangement of a first electrode on a substrate made of a metal or metal alloy,
- un dépôt de ladite au moins une couche de semi-conducteur organique électroluminescente sur la première électrode, et - un dépôt d'une deuxième électrode permettant un passage au moins partiel de la lumière sur ladite au moins une couche de semi-conducteur organique,- a deposition of said at least one layer of organic light-emitting semiconductor on the first electrode, and - a deposition of a second electrode allowing at least partial passage of light over said at least one layer of organic semiconductor,
- et, éventuellement, un dépôt d'une matière transparente étanche à l'air et à l'eau sur la deuxième électrode, de manière à encapsuler le dispositif. 19. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le substrat est constitué d'une tôle d'acier.- And, optionally, a deposition of a transparent material which is airtight and watertight on the second electrode, so as to encapsulate the device. 19. The method of claim 18, characterized in that the substrate consists of a steel sheet.
20. Procédé suivant l'une des revendications 18 et 19, 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.
20. Method according to one of claims 18 and 19, characterized in that said arrangement of a first electrode comprises an activation of the steel sheet to make it capable of playing the role of first electrode and in that the method includes an electrical connection between the electrical current source and the steel sheet.
21. Procédé suivant l'une des revendications 18 et 19, caractérisé en ce que ledit agencement d'une première électrode comprend une application de la première électrode sur une surface du substrat.21. Method according to one of claims 18 and 19, characterized in that said arrangement of a first electrode comprises applying the first electrode to a surface of the substrate.
22. Procédé suivant l'une des revendications 18 à 21, caractérisé en ce qu'il comprend préalablement un traitement de surface du substrat.22. Method according to one of claims 18 to 21, characterized in that it previously comprises a surface treatment of the substrate.
23. Procédé suivant la revendication 22, 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.23. The method of claim 22, characterized in that it comprises, as a surface treatment, a coating on the surface of the substrate with at least one electrically conductive compound.
24. Procédé suivant la revendication 22, 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.
24. The method of claim 22, characterized in that it comprises, as surface treatment, an enrichment of the substrate, at least in area, in an electrically conductive compound.
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