La présente invention concerne un dispositif électronique d'affichage, d'éclairage ou de signalisation à unité(s) électroluminescente(s) comportant au moins deux électrodes entre lesquelles est intercalée une structure émettrice de lumière, et un procédé de fabrication de ce dispositif. L'invention s'applique d'une manière générale à de tels dispositifs à matrice active ou passive, tels que des microafficheurs ou microécrans (« microdisplays » en anglais), à titre non limitatif.

De manière connue, les dispositifs d'affichage à unité électroluminescente, comme par exemple ceux à diodes électroluminescentes organiques (« OLED » pour « organic light-emitting diode ») comportent, déposées sur un substrat semi-conducteur : - une zone d'émission lumineuse formée par une structure émettrice de lumière qui comprend au moins un film organique et qui est intercalée entre deux électrodes interne et externe dont l'une au moins est transparente ou semi-transparente à la lumière émise, l'électrode externe étant fine ou relativement épaisse selon que l'on souhaite une émission respectivement par la face externe de cette zone ou à travers le substrat, et

- une zone de contact électrique, qui est en général agencée de manière adjacente à cette zone d'émission et qui comprend au moins une zone de contact avec l'électrode interne et une zone de contact avec l'électrode externe, chaque zone pouvant être constituée physiquement d'une pluralité de connexions afin de minimiser les résistances d'accès.

L'encapsulation des unités « OLED » est un sujet critique à l'origine de beaucoup de recherches. Ces unités sont usuellement protégées de l'humidité et de l'oxygène de l'air ambiant de deux manières différentes :

- soit par un capot de protection par exemple en verre, moulé de sorte à présenter un bord périphérique en saillie vers l'intérieur et collé par ce seul bord à la périphérie de la zone d'émission du dispositif, pour ne pas altérer l'empilement « OLED » par la pression d'assemblage, - soit par une ou plusieurs couche(s) mince(s) d'encapsulation déposée(s) sur la zone d'émission et comprenant typiquement des alternances de matériaux organiques et inorganiques afin de répondre aux spécifications requises en termes de perméabilités. Un inconvénient majeur du premier mode d'encapsulation précité réside, d'une part, dans la nécessité de façonner le bord en saillie de ce capot lors du moulage et, d'autre part, dans la superficie réduite de l'interface de collage obtenue qui n'est pas toujours apte à garantir une efficacité d'encapsulation pérenne. Concernant le second mode d'encapsulation précité, il est connu, pour les unités « OLED » à émission par la face externe (i.e. supérieure), de déposer sur l'électrode externe une fine couche de recouvrement (« capping layer » en anglais) transparente à la lumière visible, qui est généralement constituée d'un matériau diélectrique d'indice optique supérieur à 1 ,8 afin d'extraire les photons de l'unité « OLED ». Cette couche de recouvrement doit en outre être déposée par une méthode « douce » (i.e. utilisant une température réduite, un bombardement très peu énergétique et une faible présence d'espèces oxydantes et d'eau) telle que l'évaporation sous vide, pour ne pas perturber les propriétés électro-optiques des semi- conducteurs organiques sous-jacents.

Les couches de recouvrement ainsi déposées présentent l'inconvénient d'être insuffisamment denses et pas assez « conformantes » (i.e. n'épousant pas de manière satisfaisante les micro- ou nanoreliefs des surfaces qu'elles recouvrent), ce qui pénalise l'efficacité de l'encapsulation. Le document US-A-2002/0003403 présente un dispositif

« OLED » à deux couches d'encapsulation superposées sur la zone d'émission et respectivement constituées d'une couche d'oxyde diélectrique par exemple déposée par un dépôt de couche atomique (« ALD » pour « Atomic Layer Déposition »), et d'une couche polymérique par exemple en parylène. On peut également citer les documents US-A-2007/0099356 et US- A-2007/0275181 qui enseignent d'utiliser la technique « ALD » pour déposer une couche d'encapsulation sur des unités électroluminescentes. Ces couches d'encapsulation déposées par « ALD » présentent l'avantage d'être « conformantes » tout en présentant une densité élevée, ce qui leur confère des propriétés de barrière relativement satisfaisantes vis-à-vis de l'humidité et de l'oxygène ambiants. Néanmoins, un inconvénient de ces couches déposées par « ALD » réside dans l'utilisation de précurseurs du dépôt « ALD » qui contiennent des oxydants et de l'eau, susceptibles d'altérer les caractéristiques de l'unité « OLED » sous-jacente. Les précurseurs sont d'autant plus réactifs que le dépôt « ALD » est réalisé à basse température.

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif électronique d'affichage, d'éclairage ou de signalisation comprenant un substrat revêtu sur l'une au moins de ses faces d'une unité électroluminescente comportant au moins deux électrodes interne et externe entre lesquelles est intercalée une structure émettrice de lumière et dont l'une au moins est transparente à la lumière émise, une plaque de protection étant assemblée sur l'unité par l'intermédiaire d'une colle recouvrant une face d'assemblage de la plaque, ce dispositif permettant de remédier aux inconvénients précités en relation avec les deux modes d'encapsulation susmentionnés.

A cet effet, un dispositif selon l'invention est tel que cette colle recouvre également une couche promotrice d'adhésion qui surmonte l'unité en étant déposée par un dépôt « ALD » à base de précurseurs et qui est à base d'au moins un composé inorganique compatible avec la colle, une sous- couche réactive métallique apte à réagir avec au moins un de ces précurseurs étant intercalée sous et au contact de cette couche promotrice d'adhésion, au moins une couche intermédiaire (8) diélectrique et transparente à la lumière émise étant disposée entre l'électrode externe et ladite sous-couche réactive pour former avec ces dernières une cavité résonnante. On notera que cet empilement électrode externe / couche(s) intermédiaire(s) / sous-couche réactive métallique permet ainsi de former une cavité résonnante et plus particulièrement un miroir de Bragg, permettant un élargissement significatif de la bande passante de la lumière émise en comparaison de la bande passante relativement étroite caractérisant des dispositifs qui seraient dépourvus d'une telle couche intermédiaire entre l'électrode externe et la couche métallique. On notera également que cette synergie entre la sous-couche réactive et la couche promotrice d'adhésion permet de faire en sorte que les couches sous-jacentes de l'unité soient protégées lors du dépôt par « ALD » et que la couche promotrice d'adhésion se conforme aux reliefs des surfaces qu'elle recouvre en étant stable et transparente à la lumière émise par l'unité. Cette sous-couche réactive, qui est intercalée entre l'électrode externe et la couche promotrice d'adhésion, interagit en effet avec cette dernière de sorte que son dépôt par « ALD » soit sans conséquences néfastes pour l'électrode externe et les composants de la structure émettrice sous-jacente.

On notera en outre que la combinaison de la sous-couche réactive et de la couche promotrice d'adhésion dense et « conformante » permet de procurer une qualité d'encapsulation nettement améliorée en comparaison des capots de protection collés en leur seule périphérie autour de l'unité électroluminescente, du fait que cette combinaison rend possible le collage par pression d'une plaque de protection sur toute la surface de sa face d'assemblage et de l'unité en regard, sans dommage pour les divers composants sous-jacents du fait de la densité de cette couche combinée à la protection assurée par la sous-couche réactive. Il en résulte des propriétés d'imperméabilité améliorées à l'oxygène et à l'humidité extérieurs.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite ou chaque couche intermédiaire est à base d'au moins un composé diélectrique de préférence choisi dans le groupe constitué par ceux de formule SiOx, ZnSe, ZnO, SbaOβ et les oxydes transparents conducteurs (OTC) et notamment les oxydes d'étain-indium, elle présente une épaisseur comprise entre 5 nm et 35 nm et elle peut avantageusement être déposée par une technique d'évaporation sous vide. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite colle peut recouvrir la totalité de ladite face d'assemblage de la plaque, laquelle face est avantageusement sensiblement plate.

On notera que cette application de la couche promotrice d'adhésion sur sensiblement la totalité de l'interface de collage facilite l'opération de collage ultérieure, du fait que l'on n'a pas à recourir à un dépôt sélectif de cette couche sur l'interface de collage, laquelle est ainsi optimale.

Par conséquent, l'opération de moulage de la plaque pour lui conférer un bord périphérique saillant vers l'intérieur n'est plus requise, grâce à la présente invention qui permet l'utilisation d'une plaque entièrement plate sur ses deux faces.

De préférence, le composé inorganique de la couche promotrice d'adhésion est choisi dans le groupe constitué par les oxydes d'aluminium, les oxydes de silicium (par exemple de formule SiO ₂ ), les oxydes de zinc de formule ZnO et les nitrures de silicium de formule Si _x Ny.

Egalement à titre préférentiel, ladite sous-couche réactive est constituée d'au moins un élément métallique, tel que l'aluminium ou le calcium, et présente une épaisseur inférieure ou égale à 10 nm.

Quant à la couche promotrice d'adhésion, elle peut avantageusement présenter une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm, en particulier selon que l'on souhaite privilégier la couleur (i.e. la luminance et la radiance) ou bien l'efficacité lumineuse obtenue, notamment pour un matériau et une épaisseur d'électrode externe et des couleurs d'émission déterminés. De préférence, ladite couche promotrice d'adhésion présente une épaisseur comprise entre 20 nm et 80 nm, et ladite sous-couche réactive présente une épaisseur comprise entre 1 nm et 10 nm.

Avantageusement, ladite couche promotrice d'adhésion est constituée d'un oxyde d'aluminium de formule AI ₂ O ₃ , et ladite sous-couche réactive peut être dans ce cas constituée d'aluminium.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'électrode externe peut être constituée d'au moins un métal transparent ou semi- transparent à la lumière émise, de préférence l'argent, l'aluminium ou le samarium.

Avantageusement, ladite colle utilisée pour l'assemblage par pression de la plaque de protection sur l'unité électroluminescente est choisie réticulable par un rayonnement ultraviolet, telle qu'une colle de type acrylate ou époxy, et cette plaque est choisie transparente à ce rayonnement.

On notera que ladite couche promotrice d'adhésion permet d'améliorer d'adhésion de cette colle tant à la plaque qu'aux couches sous- jacentes de l'unité électroluminescente, et qu'elle est choisie compatible avec les colles notamment de type acrylate ou époxy et avec les composants de ces couches sous-jacentes.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif peut être dépourvu de toute couche organique d'encapsulation (e.g. une couche polymérique telle que celle divulguée dans le document US-A- 2002/0003403 précité) surmontant l'électrode externe, la couche de colle exceptée.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite unité peut être de type à diodes électroluminescentes organiques (« OLED »), étant précisé que tous autres composants électroluminescents pourraient être utilisés.

D'une manière générale, le substrat du dispositif de l'invention est semi-conducteur, étant de préférence en silicium, et ladite plaque est réalisée en un matériau transparent à la lumière émise par l'unité électroluminescente, comme le verre ou une matière plastique. Dans le cas particulier d'un dispositif d'affichage comportant un microécran couleur, on notera que cette plaque de protection peut être pourvue de filtres optiques colorés ou de moyens changeurs de couleurs sur sa face d'assemblage, de telle manière que ces filtres ou ces moyens soient disposés en regard des points de couleur correspondants de chacun des pixels du microécran. Un procédé de fabrication selon l'invention d'un dispositif tel que défini ci-dessus comprend les étapes suivantes : a) un dépôt sur ladite électrode externe, par exemple par évaporation sous vide, d'au moins une couche intermédiaire qui est transparente à la lumière émise par l'unité électroluminescente et qui est à base d'au moins un composé diélectrique de préférence choisi dans le groupe constitué par ceux de formule SiO _x , ZnSe, ZnO, Sb ₂ O ₃ et les oxydes transparents conducteurs (OTC) et notamment les oxydes d'étain-indium, cette couche intermédiaire étant destinée à former une cavité résonnante avec cette électrode externe et la sous-couche réactive de l'étape b), b) un dépôt sur la couche intermédiaire d'une sous-couche réactive d'au moins un métal, tel que l'aluminium ou le calcium, c) un dépôt par « ALD » d'une couche promotrice d'adhésion à base d'au moins un composé inorganique compatible avec la colle et de préférence choisi dans le groupe constitué par les oxydes d'aluminium, les oxydes de silicium, les oxydes de zinc et les nitrures de silicium, de manière que la sous-couche réactive réagisse avec au moins un précurseur de ce dépôt, pour protéger les couches sous-jacentes de l'unité des effets du dépôt « ALD » et pour que la couche promotrice d'adhésion se conforme aux reliefs des surfaces qu'elle recouvre en étant stable et transparente à la lumière émise, d) une application de la colle sur la couche promotrice d'adhésion et/ou sur ladite face d'assemblage de la plaque de protection, pour que cette colle recouvre sensiblement la totalité de cette couche externe et de cette face d'assemblage sensiblement plate, puis e) un collage de la plaque sur l'unité revêtue de cette couche promotrice d'adhésion, par exemple réalisé via une réticulation de cette colle par un rayonnement ultraviolet.

On notera que ce dépôt par « ALD » peut être mis en œuvre à basse température et permet d'obtenir une couche de densité élevée et de perméabilité très réduite qui épouse au plus près les micro- ou nanoreliefs des surfaces en regard, et que cette technique « ALD » ne saurait être confondue avec une méthode de dépôt chimique en phase vapeur (« CVD » pour « Chemical Vapor Déposition » en anglais) ou d'évaporation, méthodes non « conformantes » qui ne sont pas utilisables pour le dépôt de la couche promotrice d'adhésion selon l'invention. On notera également que cette couche promotrice d'adhésion est choisie suffisamment imperméable pour éviter l'agression des solvants de la colle tant à rencontre des couches sous-jacentes que des filtres ou moyens changeurs de couleur éventuellement prévus sur la plaque.

D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre en référence à des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique éclatée en section transversale d'une unité électroluminescente et d'une plaque de protection destinées à former après collage un dispositif électronique selon l'invention, les figures 2 à 6 sont des graphiques illustrant la variation en fonction de l'épaisseur de la couche externe promotrice d'adhésion, dans un premier exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, respectivement de la luminance lumineuse L, de la radiance Me, du paramètre colorimétrique CIE x, du paramètre colorimétrique CIE y et de l'efficacité lumineuse K, et les figures 7 à 11 sont des graphiques illustrant la variation en fonction de l'épaisseur de la couche externe promotrice d'adhésion, dans un second exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, respectivement de la radiance Me, de la luminance lumineuse L, du paramètre colorimétrique CIE x, du paramètre colorimétrique CIE y et de l'efficacité lumineuse K.

Le dispositif d'affichage électronique 1 illustré à la figure 1 est par exemple de type « OLED », comprenant de manière connue un substrat 2 typiquement en silicium revêtu d'une unité électroluminescente 3 comportant une structure émettrice de lumière 4 intercalée entre deux électrodes interne 5 et externe 6 dont l'une au moins (dans cet exemple l'électrode externe 6) est transparente ou semi-transparente à la lumière émise par la structure 4 afin de faire rayonner la lumière émise vers l'extérieur du dispositif 1. L'électrode externe 6 (semi)transparente est de préférence constituée d'un métal tel que l'argent, l'aluminium ou le samarium pour les propriétés de transparence de ces métaux dans le domaine visible ainsi que pour leur conductivité électrique à faible épaisseur (l'épaisseur de l'électrode externe 6 est par exemple comprise entre 10 nm et 30 nm).

La structure émettrice « OLED » est par exemple constituée d'un empilement de films organiques conçu pour transférer les électrons et les trous qui proviennent des électrodes 5 et 6 et qui sont recombinés pour générer des excitons et donc l'émission de lumière.

Comme illustré à la figure 1 , cette unité électroluminescente 3 est solidarisée par collage avec une plaque de protection 7 par exemple en verre ou en matière plastique pour son encapsulation, par l'intermédiaire d'un empilement de couches minces 8, 9 et 10 successivement déposées sur l'électrode externe 6. Il convient de noter que les divers composants et couches 2 à 10 illustrés à la figure 1 ne sont nullement représentés à l'échelle de leurs épaisseurs et longueurs respectives dans le plan de coupe, pour des raisons de clarté de ce schéma. La colle 7a utilisée est de préférence réticulable par un rayonnement UV (e.g. une colle de type acrylate ou époxy monocomposant ou bicomposants), la plaque de protection 7 étant dans ce cas choisie transparente à ce rayonnement. Cette colle est appliquée de manière connue en soi à l'état non réticulé sur la totalité de face d'assemblage 7b de la plaque 7 et/ou de l'unité électroluminescente 3 surmontée de l'empilement précité, puis la plaque 7 est appliquée par pression sur l'interface d'assemblage encollée (voir flèche A à la figure 1).

Selon l'invention, cet empilement comprend successivement ; - optionnellement, une première couche intermédiaire 8 de recouvrement (« capping layer » en anglais) qui est transparente à la lumière émise par la structure 4 et qui est déposée sur l'électrode externe 6 via une méthode « douce », par exemple par évaporation sous vide, cette couche intermédiaire 8 étant à base d'un composé diélectrique par exemple de type oxyde d'étain-indium ou bien de formule SiO _x , ZnSe ₁ ZnO, Sb ₂ θ ₃ ;

- une sous-couche réactive métallique 9 par exemple en aluminium ou en calcium, qui est apte à réagir avec les précurseurs du dépôt par « ALD » de la couche suivante 10 avec laquelle elle est en contact pour protéger les couches sous-jacentes des effets du dépôt de cette couche ; et

- une couche externe promotrice d'adhésion 10 déposée par « ALD » et constituée d'un composé inorganique tel qu'un oxyde d'aluminium, de silicium, de zinc ou un nitrure de silicium, de telle sorte que cette couche externe 10 se conforme aux reliefs des surfaces qu'elle recouvre en étant suffisamment dense et transparente à la lumière émise.

De préférence, la couche intermédiaire 8 est constituée de SiO _x dont l'indice varie de 2,6 à 2,4 dans le visible et qui s'évapore facilement, sans conséquence pour les couches sous-jacentes. Quant à la sous-couche réactive 9, elle peut être avantageusement constituée d'aluminium réagissant avec les précurseurs du dépôt par « ALD » de la couche 10 pour former un oxyde stable et transparent, laquelle couche 10 est alors à base de AI ₂ O ₃ et forme une couche dense et conformante d'indice 1 ,6 dans le visible.

On notera que l'épaisseur des différentes couches 8 à 10 peut être modulée afin d'optimiser l'extraction lumineuse réalisée par le dispositif 1. En particulier, l'épaisseur de la sous-couche réactive métallique 9 pourra être suffisamment faible pour que la totalité de cette sous-couche 9 réagisse avec les précurseurs du dépôt « ALD », ou être plus épaisse et former alors en quelque sorte une double couche de recouvrement (« double capping layer »). De préférence, on utilise une sous-couche réactive 9 qui réagit complètement avec ces précurseurs et, afin de limiter les pertes par transmission, une couche intermédiaire de recouvrement 8 d'épaisseur comprise entre 5 nm et 30 nm afin de limiter l'impact du dépôt « ALD » sur les couches sous jacentes. On a fabriqué et testé des dispositifs d'affichage 1 selon un premier exemple de réalisation de l'invention, pour lesquels les principaux paramètres optiques et de colorimétrie ont été évalués en relation avec l'épaisseur variable de la couche externe 10, comme illustré aux figures 2 à 6. Dans ce premier exemple se rapportant à des diodes émettant dans le vert :

- l'électrode externe 7 est en argent et présente une épaisseur de 15 nm, - la couche intermédiaire de recouvrement 8 est en SiO _x et présente une épaisseur de 30 nm,

- la sous-couche réactive 9 est en aluminium et présente une épaisseur de 2 nm, et

- la couche externe 10 déposée par « ALD » est en AI ₂ O ₃ et présente une épaisseur variable.

Il ressort des figures 2 à 6 que les maxima de radiance et de luminance se situent entre 50 nm et 60 nm d'épaisseur pour la couche externe 10. Quant à la plage d'épaisseurs de cette couche 10 pour laquelle la CIE x est la plus faible et la CIE y la plus élevée, elle est comprise entre 20 nm et 30 nm. Ainsi, selon que l'on privilégie la couleur ou bien l'efficacité lumineuse, on peut avantageusement opter pour l'une ou l'autre de ces deux plages d'épaisseurs pour déposer cette couche 10.

On a fabriqué et testé des dispositifs d'affichage 1 selon un second exemple de réalisation de l'invention, pour lesquels les mêmes paramètres optiques et colorimétriques ont été évalués en fonction de l'épaisseur de la couche 10, comme illustré aux figures 7 à 1 1. Dans ce second exemple se rapportant également à des diodes émettant dans le vert :

- l'électrode externe 7 est également en argent et présente toujours une épaisseur de 15 nm, - la couche intermédiaire de recouvrement 8 présente une épaisseur nulle (cette couche 8 étant donc absente, contrairement au premier exemple),

- la sous-couche réactive 9 est en aluminium et présente une épaisseur de 7 nm (soit 5 nm de plus que dans le premier exemple), et - la couche externe 10 déposée par « ALD » est également en

AI ₂ O ₃ et présente une épaisseur variable. II ressort des figures 7 à 11 que l'optimum pour l'épaisseur de cette couche externe 10, tant en termes de luminance que de CIE, est compris entre 70 nm et 80 nm.