FR2962853A1

FR2962853A1 - Diode electroluminescente organique et ecran a faible reflectivite.

Info

Publication number: FR2962853A1
Application number: FR1055710A
Authority: FR
Inventors: David Vaufrey; Calvez Stephanie Le
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-01-20
Also published as: WO2012007879A1

Abstract

Diode organique électroluminescente constituée par un empilement multicouche comportant : - une première électrode transparente ou semi-transparente (E1); - une deuxième électrode (E ), transparente ou partiellement réfléchissante, définissant avec ladite première électrode un espace inter-électrodes ; et - au moins une couche organique électroluminescente (CEL) dans ledit espace inter-électrodes ; caractérisée en ce qu'elle comprend également, à l'extérieur dudit espace inter-électrodes, un empilement d'au moins deux couches (C , C ) réalisées en au moins deux matériaux différents, dont les épaisseurs et les indices de réfraction sont choisis de telle manière que l'empilement multicouche forme un filtre interférentiel coupe-bande pour réduire la réflectivité de ladite diode organique électroluminescente. Ecran comportant une pluralité de telles diodes électroluminescentes, présentant des longueurs d'onde d'émission différentes et agencées de manière à former une matrice de pixels.

Description

DIODE ELECTROLUMINESCENTE ORGANIQUE ET ECRAN A FAIBLE REFLECTIVITE L'invention porte sur une diode électroluminescente organique présentant une faible réflectivité, et sur un écran électroluminescent basé sur de telles diodes. Les diodes électroluminescentes organiques (aussi connues sous l'acronyme anglais « OLED ») sont des composants optoélectroniques en développement rapide, émettant principalement dans le visible et utilisés essentiellement pour la réalisation d'écran plats. Alors qu'une diode électroluminescente « classique » est constituée de matériaux semi-conducteurs inorganiques, une OLED est constituée de couches de matériaux organiques. Il en résulte une technologie de fabrication beaucoup plus simple et moins couteuse à mettre en oeuvre. En particulier, les matériaux organiques constituant des OLED peuvent être facilement déposés sur des grandes surfaces pour réaliser des écrans plats à un faible coût. Une OLED comprend au minimum deux électrodes - une anode et une cathode - dont au moins une est transparente ou semitransparente, définissant un espace inter-électrodes dans lequel se trouve une couche en matériau organique électroluminescent. L'application d'une tension entre les électrodes permet d'injecter des trous depuis l'anode et des électrons depuis la cathode. Ces porteurs forment des paires électron-trou susceptibles de générer un exciton, qui peut à son tour se désexciter radiativement par émission d'un photon. Ce principe est connu. En pratique, les OLED sont sensiblement plus complexes et comportent, en plus de la ou des couches électroluminescentes, une pluralité d'autres couches organiques et éventuellement aussi inorganiques destinées en particulier à faciliter l'injection et le transport d'électrons et trous. Parmi les différents types d'OLED on distingue, en particulier : les diodes à émission par le bas, émettant à travers le substrat, qui est transparent ; - les diodes à émission par le haut, c'est à dire par la surface « supérieure », opposée au substrat ; et - les diodes transparentes, émettant des deux faces.

Une couche diélectrique d'indice de réfraction élevé, dite « capping layer », est généralement déposée sur la ou les électrodes transparentes pour favoriser l'extraction des photons. En l'absence d'une telle couche, une fraction importante de la lumière générée reste piégée à l'intérieur de la diode. Un effort de recherche considérable a été déployé au cours des dernières années pour optimiser l'efficacité de génération des OLEDs en agissant sur plusieurs facteurs : l'efficacité de transport et injection des porteurs ; l'efficacité de formation des exciton ; la fraction d'excitons se recombinant par voie radiative ; l'extraction des photons. Mais l'efficacité de génération de la lumière n'est pas le seul paramètre présentant un intérêt pratique. Les fabricants d'écrans OLED cherchent surtout à accroitre le contraste pour améliorer le rendu visuel. Or, le contraste dépend de la lumière ambiante extérieure à l'écran : il est maximal dans le noir complet, mais il se dégrade rapidement en présence d'une source lumineuse extérieure orientée en direction de la face observable de l'écran. En effet, l'intensité perçue par un observateur est la somme de l'intensité émise par l'écran et l'intensité réfléchie de la source extérieure sur cet écran. Pour obtenir un contraste élevé il est donc important de minimiser la réflectivité des OLEDs. Or, la réflectivité des diodes électroluminescentes organiques est généralement élevée, notamment à cause des électrodes. Si l'électrode inférieure, en contact avec le substrat, peut être en ITO (Indium-Tin-Oxide, c'est à dire oxyde d'indium et d'étain) qui est un matériau conducteur transparent et donc peu réfléchissant, l'électrode supérieure est généralement réalisée en métal, et est donc partiellement réfléchissante (dans les diodes à émission par le haut) voire complètement réfléchissante (dans les diodes à émission par le bas). Dans les écrans à cristaux liquides, des polariseurs peuvent être utilisés pour réduire la réflexion. Une telle solution ne convient pas au cas des OLEDs qui, en général, n'émettent pas de lumière polarisée. Plusieurs solutions ont été envisagées pour réduire la réflectivité des OLEDs.

Le document WO 00/35028 enseigne l'utilisation, dans l'espace inter-électrodes, d'une couche de matériau absorbant, tel que du graphite. Le résultat est peu satisfaisant ; en outre, une telle solution présente le désavantage d'induire un échauffement du composant du à la faible conductivité thermique de ce type de matériau. Le document CA 2 422 539 enseigne l'utilisation d'une « électrode sombre », constituée d'une structure multicouche associant des matériaux conducteurs absorbants, transparents et réfléchissants. La io suppression de la réflexion résulte d'une combinaison d'absorption et d'interférence optique. Un inconvénient de cette solution est que le flux lumineux émis par l'OLED dans le demi-espace compris entre la couche émettrice de l'OLED et l'électrode sombre est également absorbé. Il en découle une perte de rendement de l'ordre d'un facteur 2. 15 Les documents US 5 049 780 et US 6 411 019 expliquent comment réaliser des OLEDs présentant une structure qui assure la suppression de la réflexion de la lumière extérieure par interférence destructive. Les paramètres de fabrication de tels dispositifs sont très drastiques, rendant économiquement peu intéressante cette solution. II en va de même pour le 20 document CA 2 411 683, qui préconise l'utilisation de matériaux non standards dans le domaine des OLEDs, tels que le monoxyde d'aluminium et silicium. Le document CA 2 419 121 enseigne l'utilisation d'une structure multicouches, située dans l'espace inter-électrodes, composée d'une couche partiellement réfléchissante, d'une couche absorbante ou transparente 25 et d'une couche réfléchissante. Cette solution est prometteuse d'un point de vue optique, mais problématique sur le plan technologique. Les matériaux de la structure multicouche doivent à la fois présenter les propriétés optiques voulues, être conducteurs, être chimiquement compatibles --- et pouvoir être déposés par des procédés eux-mêmes compatibles - avec les autres couches 30 de l'empilement OLED. Toutes ces solutions ne peuvent pas être satisfaites en même temps, ce qui conduit à la nécessité d'atteindre un compromis sacrifiant soit l'efficacité de l'OLED, soit la réduction de réflectivité. Ce problème se pose dans les mêmes termes pour les autres solutions précitées de l'art antérieur.

L'invention vise à procurer une diode électroluminescente organique à faible réflectivité ne présentant pas les inconvénients précités de l'art antérieur. Conformément à l'invention, un tel but est atteint par une diode organique électroluminescente constituée par un empilement multicouche comportant : une première électrode transparente ou semi-transparente ; - une deuxième électrode, transparente ou partiellement réfléchissante, définissant avec ladite première électrode un espace inter-électrodes ; et - au moins une couche organique électroluminescente dans ledit espace inter-électrodes ; caractérisée en ce qu'elle comprend également, à l'extérieur dudit espace inter-électrodes, un empilement d'au moins deux couches 15 réalisées en au moins deux matériaux différents, dont les épaisseurs et les indices de réfraction sont choisis de telle manière que l'empilement multicouche forme un filtre interférentiel coupe-bande pour réduire la réflectivité de ladite diode organique électroluminescente. Le présent inventeur s'est rendu compte que toutes les 20 solutions précitées de l'art antérieur partageaient une approche commune, consistant à utiliser un élément - interférentiel etlou absorbant - de suppression des réflexions, situé à l'intérieur de l'espace inter-électrodes (voire coïncidant avec l'une des électrodes). Comme expliqué ci-dessus, cela entraine des contraintes fortes sur le choix des matériaux constituant cet élément. 25 L'utilisation de couches influençant fortement la réflectivité de l'empilement OLED et positionnées en dehors de l'espace inter-électrodes, à un endroit donc où il n'y a pas de courant électrique qui circule et à l'écart des couches organiques « actives », permet de relâcher ces contraintes. Il en résulte un choix plus libre des matériaux utilisés, ce qui permet une meilleure suppression 30 des réflexions parasites sans dégrader l'efficacité d'émission de la diode. Avantageusement, la réflectivité en incidence normale d'une OLED selon l'invention est inférieure à 10 UB (unités de brillant). Les « unités de brillant » sont définies par la norme NF EN ISO 2813.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises séparément ou en combinaison : - Les épaisseurs et les indices de réfraction des couches dudit empilement situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes peuvent être choisis de telle manière que l'empilement multicouche forme un filtre interférentiel coupe-bande dans la bande d'émission de ladite couche organique électroluminescente. - Ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes peut être jointif avec ladite deuxième io électrode, qui est partiellement réfléchissante. Dans ce cas ledit empilement peut comprendre : une première couche, transparente ou partiellement absorbante, jointive avec ladite deuxième électrode partiellement réfléchissante ; et une deuxième couche partiellement ou totalement réfléchissante, jointive avec ladite première couche. 15 - En variante, ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes peut comprendre : une première couche, partiellement réfléchissante, jointive avec ladite deuxième électrode ; une deuxième couche, transparente ou partiellement absorbante, jointive avec ladite deuxième électrode ; et une troisième couche partiellement ou totalement 20 réfléchissante, jointive avec ladite deuxième couche. Cela permet notamment de réaliser des OLED « transparentes ». - Au moins un des matériaux formant ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes peut être un matériau isolant. 25 - Au moins un des matériaux formant ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes peut être un matériau isolant ou semiconducteur partiellement réfléchissant. Des exemples de matériaux isolants partiellement réfléchissants adaptés à la mise en oeuvre de l'invention sont : SiO2; Si3N4 et SiO. Un exemple de semiconducteur 30 partiellement réfléchissant est, par exemple, le silicium. - Ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes peut comprendre une alternance d'au moins une couche en un matériau organique et d'au moins une couche en un matériau inorganique. - La diode électroluminescente peut comprendre également un filtre optique passe-bande absorbant disposé à l'extérieur dudit espace inter- électrodes, du côté opposé à celui dudit empilement d'au moins deux couches. En particulier, ledit filtre optique passe-bande peut présenter une bande passante centrée sur un minimum de la réflectivité en incidence normale de ladite diode organique électroluminescente. Avantageusement, ladite bande passante du filtre optique passe-bande peut présenter une largeur spectrale so inférieure ou égale à celle dudit filtre interférentiel coupe-bande, et/ou être superposée à la bande d'émission de ladite couche organique électroluminescente. - Une des couches dudit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes peut être un substrat 15 réfléchissant sur lequel est déposée ladite diode. Un autre objet de l'invention est un écran comportant une pluralité de diodes électroluminescentes telles que décrites ci-dessus, présentant des longueurs d'onde d'émission différentes et agencées de manière à former une matrice de pixels. Les diodes électroluminescentes d'un 20 tel écran peuvent partager un même dit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement : 25 - La figure 1, la structure d'une diode électroluminescente organique selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - La figure 2, le principe de fonctionnement de la diode de la figure 1; Les figures 3 à 7, des courbes de réflectivité d'OLEDs selon 30 différents modes de réalisation de l'invention ; et - La figure 8, schématiquement, la structure d'un écran électroluminescent selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 illustre très schématiquement - et pas à l'échelle - la structure multicouche d'une diode électroluminescente organique (OLED) selon un mode de réalisation de l'invention. Le coeur du composant est constitué par une couche électroluminescente organique ou, plus généralement, par un empilement de couches organiques et éventuellement inorganiques comprenant une ou plusieurs couches électroluminescentes organiques. Cette couche, ou cet empilement de couches, est identifiée par la référence CEL. Sa structure est connue de l'art antérieur, et ne sera pas décrite en détail.

Aux deux extrémités de la couche CEL se trouvent une première électrode transparente El, par exemple en ITO, et une deuxième électrode partiellement réfléchissante E2, par exemple constituée d'une couche métallique mince (épaisseur de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres). Les électrodes El et E2 délimitent ce que l'on convient d'appeler l'espace inter- électrodes. L'extraction de lumière se fait à travers la première électrode El et un filtre optique passe-bande FPB de type absorbant (« verre coloré ») en contact avec cette électrode du côté opposé à celui de la couche (ou multicouches) active GEL. Les caractéristiques optiques de ce filtre, et sa fonction, seront décrites plus loin.

Une structure multicouche (CTA, CR) est disposée à l'extérieur de l'espace inter-électrode, du côté de la deuxième électrode E2. Dans le mode de réalisation représenté, cette structure comprend une couche transparente ou partiellement absorbante CTA et une couche réfléchissante, ou partiellement réfléchissante CR.

D'une manière générale on considérera : - « réfléchissante », une couche présentant une réflectivité supérieure à 95% dans le spectre visible, ou dans une partie de ce spectre ; - « partiellement réfléchissante », une couche présentant une réflectivité supérieure à 5% et inférieure à 95% dans le spectre visible, ou dans une partie de ce spectre ; - « partiellement absorbante », une couche présentant une absorption supérieure à 5% et inférieure à 95% dans le spectre visible, ou dans une partie de ce spectre ; - « transparente », une couche présentant une transmission supérieure à 95% dans le spectre visible, ou dans une partie de ce spectre - « semi-transparente », une couche présentant une transmission comprise entre 30% et 95% dans le spectre visible, ou dans une partie de ce spectre Ces valeurs de réflectivité ou de transmission s'entendent en incidence normale. Les couches CTA et CR peuvent être des couches homogènes, ou être constituées elles-mêmes par des empilements de couches élémentaires. En particulier, la couche réfléchissante CR peut être réalisée en matériau réfléchissant ou bien être une structure de type miroir de Bragg. En variante, la couche CR peut ne pas être réfléchissante par elle-même, mais présenter un indice optique suffisamment différent de celui de la couche CTA pour qu'une réflexion significative soit obtenue à l'interface entre ces deux couches. II en va de même pour la deuxième électrode E2, même si d'un point de vue technologique le choix le plus naturel est d'utiliser une électrode métallique, partiellement réfléchissante par elle-même. D'une manière générale : - L'électrode E2 pourra être réalisée en un matériau choisi parmi : Ag, Mo, Cr, W, Ca, MoO3, WO3, Ca/Ag, MgIAg, Al, Ba/Ag avec une épaisseur d'au moins 12nm. II s'agit là d'une valeur minimale pour assurer qu'une couche métallique déposée présente une conduction planaire : pour des valeurs inférieures la couche mince n'est pas continue et n'assure pas une distribution homogène des charges dans le composant. - La première couche CAT pourra être réalisée en tout matériau diélectrique ou conducteur transparent dans le visible : SiO2, SiO, Si3N4, Al2O3, SiOxNy, TiO2, ZnSe, Sb2O3, CaF2,TeO2, Sb2O3,TiN, Pedot dopé, PSS (poly(3,4-éthylènedioxythiophène dopé poly(styrène sulfonate) de sodium), résine, Polymide, PMMA (polyméthacrylate de méthyle), voire un semi- conducteur organique de type polymère ou petite molécules : CuPc (phtalocyanine de cuivre), NPB (N,N'-Bis(naphthalen-l-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine), Spiro TTB (2,2',7,7'-tetra(N, N-di-tolyl)aminospiro-bifluorene), Polyaniline, PVK (poly(N-vinylcarbazole)), etc... - La deuxième couche CR pourra être réalisée en un matériau réfléchissant, tel que Cr, Mo, W, Al, Ag, Cu, Au, etc. avec une épaisseur supérieure ou égale à 25 nm; un semiconducteur tel que Si ou Ge; voire un matériau transparent ayant un indice différent de celui de la première couche CAT. Les couches CTA et CR, avec l'électrode E2, transforment l'empilement OLED en un filtre interférentiel coupe-bande, de type Fabry-Pérot, pour la lumière extérieure. Ce filtre présente une faible finesse, et donc une bande relativement large (plusieurs nanomètres, ou dizaines de nanomètres, io jusqu'à 100 nm ou plus) grâce aux pertes des « miroirs » E2, CR et, le cas échéant, à l'absorption de la couche CTA. Ainsi, une partie significative de la lumière ambiante qui rentre dans l'empilement OLED par la première électrode El est transmise ou absorbée par l'empilement de couches E2, CAT, CR au lieu d'être réfléchie. 15 En général, la fonction de transfert du filtre constitué par l'empilement OLED dépend de l'épaisseur et de l'indice de réfraction (complexe) des couches E2, CAT, CR. On remarquera que seule la couche E2 accomplit une fonction à la fois optique et électrique, agissant tant comme « miroir » semi-transparent du 20 filtre interférentiel coupe-bande que comme électrode. Les couches CAT, CR ont uniquement une fonction optique. En variante, il est possible de découpler de manière encore plus complète les fonctions électriques et optiques en utilisant une électrode E2 transparente et une couche isolante et partiellement réfléchissante entre cette électrode et la couche CAT. 25 Bien entendu, il est possible d'utiliser un empilement plus complexe, constitué d'une alternance de plusieurs couches, afin de supprimer la réflexion dans une bande spectrale plus large (voir ci-après, 5e mode de réalisation). Le filtre passe-bande FPB - dont l'utilisation est optionnelle -- a 30 une action complémentaire à celle du filtre coupe-bande que l'on vient de décrire. Ce filtre présente une bande passante centrée sur un minimum de la réflectivité en incidence normale du filtre coupe-bande et de préférence relativement étroite (largeur inférieure ou égale à celle dudit filtre coupe-bande).

Afin de ne pas trop pénaliser l'efficacité de génération de l'OLED, il est préférable que la bande passante du filtre FPB soit centrée sur, ou au moins superposée avec, la bande d'émission de la couche CEL (superposition supérieure ou égale à 50%, de préférence supérieure ou égale à 80%). Dans ce cas, on comprend que le filtre interférentiel coupe-bande doit agir dans la bande d'émission de ladite couche organique électroluminescente. L'effet synergique du filtre passe-bande FPB et du filtre coupe-bande E2-CAT-CR est illustré par la figure 2. Sur cette figure : - SPI est le spectre de la lumière extérieure, supposée blanche (donc présentant idéalement une intensité spectrale constante sur une large plage de longueurs d'onde dans la bande visible) ; - SP2 est la fonction de transfert du filtre FPB (corrigée pour tenir compte du fait que ce filtre est traversé deux fois par la lumière qui pénètre dans l'empilement OLED, est réfléchie et en ressort) ; - SP3 est le spectre de la lumière ambiante transmise par ledit filtre FPB, obtenue en multipliant les courbes SPI et SP3 (étant donné que SPI est supposée constante, SP3 est en fait identique à spi) ; - SP4 est la fonction de transfert en réflexion de l'empilement OLED avec les couches E2-CAT-CR, fonctionnant comme un filtre coupe-bande 20 essentiellement complémentaire à FPB ; et - SP5 est le spectre de la lumière effectivement réfléchie par l'empilement OLED avec les couches E2-CAT-CR, obtenu en multipliant les courbes SP3 et SP4. On obtient encore un spectre blanc, semblable à SPI, mais très atténué. 25 La référence XE correspond à la longueur d'onde centrale de l'émission de la couche électroluminescente CEL (émission qui, en général, présente une bande assez large, de plusieurs dizaines de nanomètres). On peut remarquer que XE se trouve à l'intérieur tant de la bande passante du filtre FPB que de la bande du filtre coupe-bande EI-CEL-E2-CAT-CR. 30 La présence du filtre FPB n'est pas essentielle. Si un tel filtre n'est pas prévu, il peut être préférable que l'empilement de couches E2-CAT-CR soit dimensionné de manière à supprimer la réflexion autour de 550 nm, où la réponse de l'oeil est maximale, et cela indépendamment de la longueur d'onde d'émission de la diode. Bien entendu, le fonctionnement illustré par la figure 2 est idéalisé car le spectre de la lumière ambiante n'est pas exactement blanc, et les fonctions de transfert des filtres coupe-bande et passe-bande ne sont pas parfaitement complémentaire. Des simulations détaillées, basées sur des modèles réalistes, ont donc été effectuées pour confirmer que l'invention permet réellement d'obtenir des OLED à faible réflectivité. a 0 1er exemple de mode de réalisation Le premier exemple de mode de réalisation porte sur une diode à émission par le bas, dont la structure est la suivante : - Substrat en verre sodocalcique (ou « soda-lime ») - 0,7 mm - avec couche antireflet ; 15 - Electrode El en ITO ; Ensemble de couches organiques CEL ayant la structure suivante : Ag (épais 150nm) I Spiro TTB dopé F4TCNQ 1% (45nm)I NPB (10nm)1 TMM004 dopé TEG341 15% (20nm) I AIg3 (5nm) Bphen dopé Ca 2% (30nm) I SiO 90nm ; 20 - Electrode E2 en Ca , épaisseur 15 nm ; Couche CAT en SiO, épaisseur 240 nm ; Couche CR en Cr, épaisseur supérieure à 25 nm. La réflectivité de cette structure, déterminée par calcul, est représentée sur la figure 3. Elle présente un minimum prononcé entre 550 et 25 600 nm. En introduisant, de préférence entre la ou les couches antireflet et le verre, un filtre coloré ayant une bande passante correspondant à l'inverse de la réflexion, il devient alors possible d'obtenir une réflexion sur l'ensemble du spectre visible inférieure à 5%. Bien sûr, il est nécessaire que le spectre d'émission de l'OLED corresponde à la bande passante du filtre. Les 5% 30 résiduels pouvant être diminués par une transmission non optimale du filtre. Sur les figures 3 à 6, la réflectivité R est exprimée en fraction de l'unité (réflexion parfaite : R=1) et la longueur d'onde X en nanomètres. Une notation décimale est utilisée ; ainsi, par exemple, 1,3E-1 signifie 1,3.10"1=0,13.

En variante, la couche de SiO pourrait être remplacée par une première couche d'AI2O3 d'épaisseur supérieure à 20nm et d'un matériau organique comme une résine, du Pedot-PSS, du PMMA.... L'avantage de cette alternance inorganique-organique réside dans la capacité d'encapsulation d'un tel empilement. Il est préférable que la première couche soit inorganique afin que le dépôt de la seconde, souvent par voie humide ne solvate pas les couches organiques de l'empilement OLED. De même la couche réfléchissante pourra être subdivisée en plusieurs sous-couches, la dernière couche pouvant être un matériau très stable dans l'air alors que la couche sous-jacente z 0 présenterait une réactivité plus importante mais, en contrepartie, une valeur de réflectivité optimisée. Ce dédoublement des couches permet de relâcher ultérieurement les contraintes sur le choix des matériaux, mais également de créer une encapsulation efficace. 2e exemple de mode de réalisation 15 Cet exemple porte sur une diode à émission par le haut, dont la structure est la suivante : Substrat ; - Couche CR en Cr, épaisseur supérieure à 25 nm - Couche CAT en SiO, épaisseur de 150 nm ; 20 - Electrode E2 en Ag épaisseur de 15 nm ; Ensemble de couches organiques CEL émettant dans le vert à 550 nm ayant la structure suivante : Ag (épais 150nm) 1 Spiro TTB dopé F4TCNQ 1% (45nm)/ NPB (10nm) 1 TMM004 dopé TEG341 15% (20nm) 1 Alg3 (5nm) 1 Bphen dopé Ca 2% (30nm) 1 SiO 90nm ; 25 - Electrode El en Ag, épaisseur comprise entre 15 et 30 nm ; - « Capping layer » et couche antireflet en SiO, épaisseur de 70 nm. La réflectivité calculée est représentée sur la figure 4. Elle présente deux minima, à 550 (vert) et 710 nm (rouge). 30 Les contraintes techniques sont moins sévères que dans le cas précédent, car les matériaux organiques « actifs » sont déposés seulement après les couches E2, CAT, CR, et ne risquent donc pas d'être dégradés. Un autre avantage d'une structure à émission par le haut est que le substrat peut être en silicium, donc du type communément en microélectronique, revêtu d'une couche d'oxyde réalisée par croissance thermique et donc l'épaisseur peut être contrôlée aisément, faisant fonction de couche CAT. 3e exemple de mode de réalisation II s'agit encore d'une diode à émission par le haut, réalisée sur substrat en Si avec oxyde thermique. La structure de cette diode est la suivante : Substrat en Si faisant fonction de couche CR ; Couche de SiO2 thermique, 170 nm d'épaisseur, faisant i0 fonction de couche CAT; - Electrode E2 en Ag, 15 nm d'épaisseur ; Ensemble de couches organiques CEL émettant dans le vert à 550 nm ayant la structure suivante : Ag (épais 150nm) 1 Spiro TTB dopé F4TCNQ 1% (45nm)I NPB (10nm) / TMM004 dopé TEG341 15% (20nm) 1 Alg3 15 (5nm) / Bphen dopé Ca 2% (30nm) I SiO 90nm ; - Electrode El en Ag, épaisseur comprise entre 15 et 30 nm ; - « Capping layer » et couche antireflet, par exemple en TeO2, ZnSe, Sb203, MoO3, SiO, CaF2... La réflectivité calculée est représentée sur la figure 5. Elle 20 présente deux minima, à 550 et 720 nm. On voit que le fait d'utiliser une structure multicouche antireflet extérieure à l'espace inter-électrodes présente aussi l'avantage additionnel de permettre d'exploiter les propriétés optiques du substrat. Dans une diode à émission par le haut il est aussi possible 25 d'utiliser un substrat métallique à condition que sa rugosité soit largement inférieure à l'épaisseur de l'isolant utilisée (typiquement de l'ordre de 170nm avec SiO2 pour un émetteur vert). L'invention convient particulièrement à la réalisation d'écrans électroluminescents. Un tel écran EEL est constitué d'une matrice de pixels Px, 30 chacun desquels est constitués d'un ensemble de sous-pixels de couleurs dont la résultant est le blanc (le plus souvent : un sous-pixel rouge, SPR, un sous-pixel vert SPV et un sous-pixel bleu SPB, comme illustré schématiquement sur la figure 8). Chacun des sous-pixels est réalisé en technologie OLED.

Conformément à l'invention, chaque sous-pixel peut être pourvu d'un filtre passe-bande et d'un filtre coupe-bande antireflet, ces filtres étant adaptés à sa couleur d'émission. En variante, les différents sous-pixels peuvent partager un même empilement antireflet à large bande (les filtres passe-bande restant spécifiques à chaque sous-pixel). Le 4e exemple de mode de réalisation porte justement sur une structure multicouche antireflet présentant une large bande de faible réflectivité. La structure de cet empilement est la suivante : Substrat en Si faisant fonction de couche CR ; o Couche de SiO2 thermique, 170 nm d'épaisseur, faisant fonction de couche CAT ; - Electrode E2 en Ag, 15 nm d'épaisseur ; Ensemble de couches organiques CEL avec plusieurs émetteurs permettant une émission blanche, ayant la structure suivante : 27 nm 15 de SpiroTTB dopé F4TCNQ (tetrafluorotetracyanoquinodimethane) à 1% /5 nm de NPB dopé YD3 (ethyl 4-(1-benzyl-1 H-indazol-3-yl)benzoate) à 1% / 22nm de Bh3 dopé BD3 àl,5% / 5nm de Alq3 (tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium) 1 24nm de Bphen (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) dopé Ca à 2%; Electrode El en Ag, épaisseur comprise 15 nm ; 20 « Capping layer » et couche antireflet en SiO, épaisseur de 70 nm.. Sa réflectivité est illustrée sur la figure 6. 5e exemple de mode de réalisation Il s'agit encore d'une diode à émission par le haut, dont la 2 5 structure est : Substrat en Si faisant fonction de couche CR ; - Couche de SiO2 thermique, 150 nm d'épaisseur, faisant fonction de couche CAS- ; - Couche en Al, épaisseur 10 nm, faisant fonction de 3o deuxième couche CR ; - Couche de SiO2 150 nm d'épaisseur, faisant fonction de deuxième couche CAT ; - Electrode E2 en Ag, 15 nm d'épaisseur ; - Ensemble de couches organiques CEL, épaisseur totale 100 nm ayant la structure suivante : 34 nm de SpiroTTB dopé F4TCNQ à 1% I 5 nm de NPB dopé YD3 à 1% 122 nm de Bh3 dopé BD3 à 1,5% 15 nm de AIg3 134 nm de Bphen dopé Ca à 2% ; Electrode El en Ag, 15 nm d'épaisseur ; « Capping layer » constitué par une couche de SiO, 50 nm d'épaisseur. La réflectivité de cette structure est représentée (en pourcentage) sur la figure 7, courbe Ri. Les courbes R2 est R3 sont z o représentées par comparaison. Elles montrent : R2, la réflectivité d'une simple électrode AICu ; R3, celle d'une diode conventionnelle pour une émission verte ayant la structure suivante : Ag (épais 150nm) 1 Spiro TTB dopé F4TCNQ 1% (45nm)1 NPB (10nm) 1 TMM004 dopé TEG341 15% (20nm) 1 AIg3 (5nm) 1 15 Bphen dopé Ca 2% (30nm) 1 SiO 90nm. Une diode conventionnelle réfléchit plus de 60% dans la gamme du visible alors que l'empilement faible réflectivité mois de 12%. L'introduction de filtre coloré permettrait d'éteindre les queues de bandes dans le bleu et le rouge, et finalement approcher d'une réflexion nulle dans le visible. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Diode organique électroluminescente constituée par un empilement multicouche comportant : - une première électrode transparente ou semi-transparente (E7) ; - une deuxième électrode (E2), transparente ou partiellement réfléchissante, définissant avec ladite première électrode un espace inter-électrodes ; et - au moins une couche organique électroluminescente (CEL) dans ledit espace inter-électrodes ; caractérisée en ce qu'elle comprend également, à l'extérieur dudit espace inter-électrodes, un empilement d'au moins deux couches (CR, CAT) réalisées en au moins deux matériaux différents, dont les épaisseurs et les indices de réfraction sont choisis de telle manière que l'empilement multicouche forme un filtre interférentiel coupe-bande pour réduire la réflectivité de ladite diode organique électroluminescente.
2. Diode organique électroluminescente selon la revendication 1 dans lequel les épaisseurs et les indices de réfraction des couches (CR, CAT) dudit empilement situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes sont choisis de telle manière que l'empilement multicouche forme un filtre interférentiel coupe-bande dans la bande d'émission de ladite couche organique électroluminescente.
3. Diode organique électroluminescente selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes est jointif avec ladite deuxième électrode, qui est partiellement réfléchissante.
4. Diode organique électroluminescente selon la revendication 3 dans lequel ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes comprend : - une première couche (CAT), transparente ou partiellement absorbante, jointive avec ladite deuxième électrode (E2) partiellement réfléchissante ; et- une deuxième couche (CR) partiellement ou totalement réfléchissante, jointive avec ladite première couche.
5. Diode organique électroluminescente selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes comprend : - une première couche, partiellement réfléchissante, jointive avec ladite deuxième électrode ; - une deuxième couche, transparente ou partiellement absorbante, jointive avec ladite deuxième électrode ; et - une troisième couche partiellement ou totalement réfléchissante, jointive avec ladite deuxième couche.
6. Diode électroluminescente selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un des matériaux formant ledit empilement ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter- électrodes est un matériau isolant.
7. Diode électroluminescente selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un des matériaux formant ledit empilement ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes est un matériau isolant ou semiconducteur partiellement réfléchissant.
8. Diode électroluminescente selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit empilement ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes comprend une alternance d'au moins une couche en un matériau organique et d'au moins une couche en un matériau inorganique.
9. Diode électroluminescente selon l'une des revendications précédentes comprenant également un filtre optique passe-bande absorbant (FpB) disposé à l'extérieur dudit espace inter-électrodes, du côté opposé à celui dudit empilement ledit empilement d'au moins deux couches.
10. Diode électroluminescente selon la revendication 9 dans lequel ledit filtre optique passe-bande présente une bande passante centrée sur un minimum de la réflectivité en incidence normale dudit filtre interférentiel coupe-bande.
11. Diode électroluminescente selon la revendication 10 dans lequel la bande passante dudit filtre optique passe-bande présente une largeur spectrale inférieure ou égale à celle dudit filtre interférentiel coupe-bande.
12. Diode électroluminescente selon l'une des revendications 9 à 11 dans lequel la bande passante dudit filtre optique passe-bande est superposée à la bande d'émission de ladite couche organique électroluminescente.
13. Diode électroluminescente selon l'une des revendications précédentes dans lequel une des couches dudit empilement ledit empilement Zo d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes est un substrat réfléchissant sur lequel est déposée ladite diode.
14. Ecran (EEL) comportant une pluralité de diodes électroluminescentes selon l'une des revendications précédentes, présentant des longueurs d'onde d'émission différentes et agencées de manière à former 15 une matrice de pixels.
15. Ecran selon la revendication 14 dans lequel lesdites diodes électroluminescentes partagent un même dit empilement ledit empilement d'au moins deux couches situé à l'extérieur de l'espace inter-électrodes. 20