FR3100383A1

FR3100383A1 - Pixel d’écran d’affichage

Info

Publication number: FR3100383A1
Application number: FR1909617A
Authority: FR
Inventors: Benjamin BOUTHINON; Jeremy LOUIS; Emeline SARACCO
Original assignee: Isorg SA
Current assignee: Isorg SA
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-03-05
Also published as: KR20220054817A; WO2021043707A1; EP4026172A1; TW202114197A; US20220336769A1; CN218337053U; JP2022547852A

Abstract

Pixel d’écran d’affichage La présente description concerne un pixel comportant : au moins un composant électroluminescent organique (50) ; et au moins un photodétecteur organique (30), dans lequel ledit composant électroluminescent organique et ledit photodétecteur organique possèdent une première électrode commune (750). Figure pour l'abrégé : Fig. 17

Description

Pixel d’écran d’affichage

La présente description concerne de façon générale les dispositifs optoélectroniques et, plus particulièrement, les dispositifs comprenant un écran d’affichage et un capteur d’images.

De nombreux dispositifs électroniques actuels, tels que les téléphones mobiles, les tablettes tactiles, les ordinateurs portables, les montres connectées, etc., sont équipés à la fois d’un écran d’affichage, souvent tactile, et d’un capteur d’empreintes digitales. Ce capteur d’empreintes digitales est, la plupart du temps, disposé en dehors d’une zone occupée par l’écran d’affichage. Un tel capteur d’empreintes est usuellement réalisé sous la forme d’un capteur d’images.

Dans le cas, par exemple, de téléphones intelligents (smartphones), le capteur d’empreintes digitales est généralement intégré à un bouton d’accueil situé en face avant de l’appareil. Une telle architecture a pour principal inconvénient de limiter l’espace disponible pour d’autres éléments du téléphone. En particulier, cela a pour effet de restreindre la surface allouée, en face avant, à l’écran d’affichage du téléphone. Il en résulte généralement une augmentation des dimensions extérieures de l’appareil, ou une diminution de la zone occupée par l’écran d’affichage.

On connaît, par ailleurs, des téléphones dont le capteur d’empreintes digitales est situé en face arrière de l’appareil. Cela permet ainsi de libérer de l’espace en face avant au profit, par exemple, de l’écran d’affichage. Une telle architecture s’avère cependant préjudiciable à l’ergonomie globale du téléphone. Le capteur d’empreintes est alors en effet localisé dans une zone difficilement accessible pour l’utilisateur, en particulier lorsque l’appareil est posé sur sa face arrière.

Il existe un besoin d’améliorer les dispositifs électroniques intégrant un capteur d’images et un écran d’affichage.

Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des dispositifs électroniques intégrant un capteur d’images et un écran d’affichage connus.

Un mode de réalisation prévoit un pixel comportant :
au moins un composant électroluminescent organique ; et
au moins un photodétecteur organique,
dans lequel ledit composant électroluminescent organique et ledit photodétecteur organique possèdent une première électrode commune.

Selon un mode de réalisation, ladite première électrode commune est située dans un plan perpendiculaire à une direction d’émission de lumière, par ledit composant électroluminescent organique, ou à une direction de réception de lumière, par ledit photodétecteur organique.

Selon un mode de réalisation, ladite première électrode commune constitue une électrode de cathode dudit composant électroluminescent organique et une électrode d’anode dudit photodétecteur organique.

Selon un mode de réalisation, ledit composant électroluminescent organique et ledit photodétecteur organique sont situés dans un même plan perpendiculaire à une direction d’émission et de réception de lumière.

Selon un mode de réalisation, ladite première électrode commune est constituée d’un mélange de poly(3,4)-éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, PEDOT:PSS.

Selon un mode de réalisation :
ledit composant électroluminescent organique comporte une électrode d’anode ; et
ledit photodétecteur organique comporte une électrode de cathode, distincte de l’électrode d’anode dudit composant électroluminescent organique.

Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d’un pixel comportant :
au moins un composant électroluminescent organique ; et
au moins un photodétecteur organique,
dans lequel ledit composant électroluminescent organique et ledit photodétecteur organique possèdent une première électrode commune.

Selon un mode de réalisation, une couche d’injection de trous dudit composant électroluminescent organique et une couche d’injection de trous dudit photodétecteur organique sont réalisées au cours d’une même étape.

Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d’un pixel tel que décrit.

Un mode de réalisation prévoit un dispositif optoélectronique comportant une matrice de pixels tels que décrits.

Selon un mode de réalisation, ladite première électrode commune est connectée à tous les composants électroluminescents organiques et à tous les photodétecteurs organiques appartenant à une même ligne de ladite matrice.

Un mode de réalisation prévoit un dispositif, comportant, au-dessus des photodétecteurs organiques, un ou plusieurs éléments adaptés à effectuer une sélection angulaire de rayons lumineux réfléchis par un doigt d’un utilisateur, ces éléments prenant la forme :
d’une couche noire possédant des ouvertures ;
de lentilles ; ou
d’une couche noire possédant des ouvertures par rapport auxquelles sont centrées des lentilles.

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation et modes de mise en œuvre particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la figure 1 est une vue en perspective éclatée, schématique et partielle, d’un mode de réalisation d’un dispositif optoélectronique ;

la figure 2 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une étape d’un mode de mise en œuvre d’un procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 3 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 4 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 5 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 6 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 7 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 8 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 9 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 10 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 11 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 12 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une étape d’une variante du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 13 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une autre étape de la variante du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 14 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 15 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 16 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 17 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique de la figure 1 ; et

la figure 18 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un autre mode de réalisation d’un dispositif optoélectronique.

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation et modes de mise en œuvre peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.

Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation et modes de mise en œuvre décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, le fonctionnement de l’écran d’affichage et du capteur d'images n’a pas été détaillé, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les écrans et capteurs usuels. De plus, les autres constituants du dispositif électronique intégrant un écran d’affichage et un capteur d’images n’ont pas non plus été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les autres constituants usuels des dispositifs électroniques à écran d’affichage.

Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.

Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence, sauf précision contraire, à l'orientation des figures.

Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

Dans la description qui suit, on considère, sauf précision contraire, que les termes "isolant" et "conducteur" signifient respectivement "isolant électriquement" et "conducteur électriquement".

Un pixel d'une image correspond à un élément unitaire de l'image affichée par l'écran d'affichage. Lorsque l'écran d'affichage est un écran d'affichage d'images couleur, il comprend en général, pour l'affichage de chaque pixel de l'image, au moins trois composants d’émission et/ou de régulation de l’intensité lumineuse qui émettent chacun un rayonnement lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert ou le bleu). La superposition des rayonnements émis par ces composants fournit à l'observateur la sensation colorée correspondant au pixel de l'image affichée. Lorsque l'écran d'affichage est un écran d'affichage d'images monochromes, il comprend en général une seule source lumineuse pour l'affichage de chaque pixel de l'image.

On appelle région active d'un composant optoélectronique, notamment d’un composant électroluminescent ou d’un photodétecteur, la région depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par le composant optoélectronique ou la région depuis laquelle est captée la majorité du rayonnement électromagnétique reçu par le composant optoélectronique. Dans la suite de la description, un composant optoélectronique est dit organique lorsque la région active du composant optoélectronique est en majorité, de préférence en totalité, en au moins un matériau organique ou un mélange de matériaux organiques.

On connaît des dispositifs intégrant un capteur optique ou un capteur à ultrasons derrière un écran d’affichage à diodes électroluminescentes organiques. Un inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait que l’intégration du capteur derrière l’écran provoque une augmentation d’épaisseur totale du dispositif ou une diminution d’épaisseur disponible pour une batterie équipant ce dispositif. Plus le capteur à intégrer possède une surface importante, plus l’épaisseur disponible pour la batterie, donc sa capacité, est faible, conduisant ainsi à une réduction d’autonomie du dispositif. Une solution pour pallier cet inconvénient consiste à intégrer le capteur et l’écran d’affichage sur un même substrat, autrement dit dans un même dispositif.

La figure 1 est une vue en perspective éclatée, schématique et partielle, d’un mode de réalisation d’un dispositif optoélectronique 1.

Selon ce mode de réalisation, le dispositif optoélectronique 1, représenté de façon très schématique en figure 1, comporte un capteur d'images 3 et un écran d’affichage 5. Le capteur d'images 3 comprend une matrice de photodétecteurs organiques 30. Ces photodétecteurs organiques 30 peuvent correspondre à des photodiodes organiques (Organic Photodiodes - OPD) ou à des photorésistances organiques. De façon analogue, l'écran d'affichage 5 comprend une matrice de composants électroluminescents organiques 50. Ces composants électroluminescents organiques 50 sont, par exemple, des diodes électroluminescentes organiques (Organic Light-Emitting Diodes - OLED). Le dispositif 1 peut ainsi être considéré indifféremment soit comme un écran d’affichage 5, dans lequel est intégré un capteur d’images 3, soit comme un capteur d’images 3, dans lequel est intégré un écran d’affichage 5.

Le dispositif optoélectronique 1 est constitué d’une matrice de pixels 10, chacun de ces pixels 10 comportant, toujours selon ce mode de réalisation, un seul photodétecteur organique 30 et un seul composant électroluminescent organique 50. On a représenté, en figure 1, des pixels 10 de forme sensiblement carrée, chaque pixel 10 comprenant un photodétecteur organique 30 et un composant électroluminescent 50 tous deux de forme rectangulaire. Il est toutefois entendu que, en pratique, les pixels 10, les photodétecteurs organiques 30 et les composants électroluminescents 50 peuvent présenter des formes autres que celles illustrées en figure 1. Les composants électroluminescents 50 peuvent notamment occuper une surface plus importante que les photodétecteurs 30, comme cela est représenté en figure 1, de manière à favoriser une émission de lumière par l’écran d’affichage 5. Tous les pixels 10 du dispositif optoélectronique 1 possèdent, de préférence, des dimensions sensiblement identiques, aux dispersions de fabrication près.

En outre, les composants électroluminescents 50 et les photodétecteurs 30 du dispositif optoélectronique 1 sont séparés les uns des autres, au moins en surface, par des zones en matériau isolant. Ces zones ont notamment pour but de permettre un adressage individuel des composants électroluminescents 50 et des photodétecteurs 30.

En figure 1, on a représenté, par des premières flèches 32 (RECEIVED LIGHT), une direction et un sens de réception de lumière par les photodétecteurs organiques 30 du capteur d’images 3. De façon analogue, on a représenté, par des deuxièmes flèches 52 (EMITTED LIGHT), une direction et un sens d’émission de lumière par les composants électroluminescents organiques 50 de l’écran d’affichage 5.

Selon ce mode de réalisation, l’émission et la réception de lumière s’effectuent en sens opposés (ou contraires), respectivement vers et depuis le haut, en figure 1. Cette émission et cette réception de lumière ont lieu du côté de la face où sont situés les photodétecteurs 30 et les composants électroluminescents 50, appelée face supérieure du dispositif optoélectronique 1. Les photodétecteurs 30 et les composants électroluminescents 50 sont coplanaires. Les photodétecteurs 30 et les composants électroluminescents 50 sont, en figure 1, disposés côte à côte dans un même plan perpendiculaire à une direction d’émission de lumière et de réception de lumière.

Dans un cas où le dispositif optoélectronique 1 équipe un téléphone portable, l’émission et la réception de lumière s’effectuent respectivement vers et depuis l’extérieur de ce téléphone. En particulier, si le dispositif optoélectronique 1 constitue un écran d’affichage principal situé en face avant du téléphone, ce dispositif optoélectronique 1 est alors orienté de telle sorte que l’émission de lumière ait lieu en direction de l’extérieur du téléphone et que la réception de lumière se fasse depuis l’extérieur du téléphone.

Selon un autre mode de réalisation non représenté, l’émission et la réception de lumière s’effectuent du côté opposé aux photodétecteurs 30 et aux composants électroluminescents 50, c’est-à-dire vers et depuis une face inférieure du dispositif optoélectronique 1 (vers et depuis le bas, en figure 1).

Par souci de clarté, seuls quatre pixels 10 du dispositif optoélectronique 1 ont été représentés en figure 1. Toutefois, le dispositif optoélectronique 1 peut, en pratique, comporter beaucoup plus de pixels 10, par exemple plusieurs millions, voire plusieurs dizaine de millions de pixels 10. Le dispositif optoélectronique 1 possède, de préférence, une résolution supérieure ou égale à 500 ppp (points par pouce ou pixels par pouce). Les photodétecteurs 30 et les composants électroluminescents 50 présentent, le cas échéant, des dimensions latérales de l’ordre de 10 µm à 50 µm.

Les figures 2 à 17 ci-dessous illustrent des étapes successives d’un mode de mise en œuvre d’un procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1. Pour simplifier, ce qui est exposé ci-dessous en relation avec les figures 2 à 17 illustre la réalisation d’un seul pixel 10 du dispositif optoélectronique 1. Néanmoins, l’homme du métier est en capacité d’étendre ce procédé à la réalisation d’un dispositif optoélectronique analogue au dispositif 1 et comportant un nombre quelconque de pixels 10 à partir des indications ci-dessous.

La figure 2 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une étape d’un mode de mise en œuvre d’un procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1.

Selon ce mode de mise en œuvre, on commence par prévoir un support 7, ce support comprenant, de bas en haut en figure 2 :
un substrat 70 ;
un empilement 71 comportant une première zone 710 et une deuxième zone 712 coplanaires à l’intérieur desquelles sont respectivement formés des transistors en couches minces (Thin-Film Transistors - TFT) non représentés en figure 2 ;
une première électrode 720, située à l’aplomb de la première zone 710 de l’empilement 71 et une deuxième électrode 722, située à l’aplomb de la deuxième zone 712 de l’empilement 71 ; et
un premier plot de connexion 730 situé à l’aplomb de la première zone 710 de l’empilement 71 et un deuxième plot de connexion 732 situé à l’aplomb de la deuxième zone 712 de l’empilement 71.

Les transistors en couches minces de la première zone 710 et de la deuxième zone 712 de l’empilement 71 peuvent, en pratique, être réalisés selon des technologies identiques ou différentes. Selon un mode de réalisation :
les transistors en couches minces de la première zone 710, destinés à adresser les pixels du capteur d’images 3, sont réalisés à base d’indium, de gallium et d’oxyde de zinc (Indium Gallium Zinc Oxide - IGZO) ou en silicium amorphe (aSi) ; et
les transistors en couches minces de la deuxième zone 712, destinés à adresser les pixels de l’écran d’affichage 5, sont réalisés en silicium polycristallin basse température (low-temperature polycrystalline silicon - LTPS).

Le premier plot 730 et le deuxième plot 732 sont destinés à polariser une électrode supérieure (non visible en figure 2) commune à tous les pixels du capteur d’images 3 et de l’écran d’affichage 5. Selon un mode de réalisation non représenté, le premier plot 730 et le deuxième plot 732 sont placés à un seul emplacement, cet emplacement pouvant être situé à l’extérieur du réseau de pixels.

Les première et deuxième électrodes 720, 722 couvrent partiellement une surface supérieure 700 du support 7 (en haut, en figure 2). Dans le cas où le dispositif optoélectronique 1 est destiné à équiper un téléphone portable, la face supérieure 700 est orientée vers l’extérieur de ce téléphone, l’émission et la réception de lumière s’effectuant alors par cette face supérieure 700.

La première électrode 720 est reliée, de préférence connectée, à un premier transistor en couches minces (non représenté) situé dans la première zone 710 de l’empilement 71. De façon analogue, la deuxième électrode 722 est reliée, de préférence connectée, à un deuxième transistor en couches minces (non représenté) situé dans la deuxième zone 712 de l’empilement 71. Chaque électrode 720, 722 est également désignée par le terme « élément de reprise de contact ». La première électrode 720 est destinée à former une électrode de cathode 720 du photodétecteur 30 tandis que la deuxième électrode 722 est destinée à former une électrode d’anode 722 du composant électroluminescent 50.

Lors de cette même étape, on procède à un nettoyage du support 7 afin notamment de retirer d’éventuelles impuretés se trouvant en surface supérieure 700, sur les électrodes 720, 722 et sur les plots 730, 732. Ce nettoyage s’effectue, par exemple, par traitement plasma. Le nettoyage permet ainsi d’obtenir une propreté satisfaisante du support 7, des électrodes 720, 722 et des plots 730, 732 avant d’effectuer une série de dépôts successifs, détaillés en relation avec les figures ci-dessous.

Le substrat 70 du support 7 peut être un substrat rigide ou flexible. Ce substrat 70 peut, en outre, être fait d’une structure monocouche ou multicouche, c’est-à-dire d’une structure constituée d’un empilement vertical d’au moins deux couches. Dans le cas où le substrat 70 est rigide, ce substrat 70 est, par exemple, constitué de silicium (dopé ou non), de germanium (dopé ou non) ou de verre.

Selon un mode de mise en œuvre préféré, le substrat 70 est un film flexible. Ce substrat 70 est alors, par exemple, un film en PEN (polyéthylène naphtalate), en PET (polyéthylène téréphtalate), en PI (polyimide), en TAC (triacétate de cellulose), en COP (copolymère cyclo-oléfine) ou en PEEK (polyétheréthercétone). L'épaisseur du substrat 70 peut être comprise entre 20 µm et 2 000 µm.

Selon un autre mode de mise en œuvre, le substrat 70 peut avoir une épaisseur de 10 µm à 300 µm, de préférence comprise entre 75 µm et 250 µm, notamment de l'ordre de 150 µm, et présenter un comportement flexible, c'est-à-dire que le substrat 70 peut, sous l'action d'une force extérieure, se déformer, notamment se plier, sans se casser ou se déchirer. Le substrat 70 peut comporter une structure multicouche constituée de plusieurs films, par exemple un film de PET d’une épaisseur d’environ 100 µm laminé, à l’aide d’un adhésif, sur un film de polyimide d’une épaisseur d’environ 20 µm.

Le substrat 70 peut comprendre au moins une couche sensiblement étanche à l’oxygène et à l’humidité, afin de protéger les couches organiques du dispositif 1. Il peut s'agir d'une ou de plusieurs couches déposées par un procédé de dépôt de couches minces (Atomic Layer Deposition - ALD), par exemple une couche en Al₂O₃. Le dépôt de protection des couches organiques du dispositif 1 peut aussi être réalisé par dépôt physique en phase vapeur (Physical Vapor Deposition - PVD) ou par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition - PECVD), en particulier dans le cas d’un dépôt de nitrure de silicium (SiN) ou d’oxyde de silicium (SiO₂).

En variante, le dépôt de protection des couches organiques du dispositif 1 est constitué d’une structure multicouche comportant une alternance d’une ou plusieurs couches inorganiques et d’une ou plusieurs couches organiques. Selon cette variante :
les couches inorganiques sont à base de SiN et/ou de SiO₂, ces couches inorganiques étant, de préférence, déposées par PECVD ; et
les couches organiques sont à base d’un matériau diélectrique, ces couches organiques étant, de préférence, déposées par jet d’encre (ink jet).

Selon un mode mise en œuvre, les matériaux constitutifs des électrodes 720, 722 et des plots de connexion 730, 732 sont choisis parmi le groupe comprenant :
un métal ou un alliage métallique, par exemple de l'argent (Ag), de l'aluminium (Al), du plomb (Pb), du palladium (Pd), de l'or (Au), du cuivre (Cu), du nickel (Ni), du tungstène (W), du molybdène (Mo), du titane (Ti), du chrome (Cr), du nitrure de titane (TiN) ou un alliage de magnésium et d'argent (MgAg) ;
un oxyde conducteur transparent (Transparent Conductive Oxide - TCO), notamment de l'oxyde d’indium dopé à l’étain (Indium Tin Oxide - ITO), un oxyde de zinc et d'aluminium (Aluminium Zinc Oxide - AZO), un oxyde de gallium et de zinc (Gallium Zinc Oxide - GZO), une structure multicouche ITO/Ag/ITO, une structure multicouche ITO/Mo/ITO, une structure multicouche AZO/Ag/AZO ou une structure multicouche ZnO/Ag/ZnO ;
des nanofils de carbone, d'argent et/ou de cuivre ;
du graphène ; et
un mélange d'au moins deux de ces matériaux.

Dans la suite de la description, le mode de mise en œuvre du procédé décrit en relation avec les figures 3 à 17 consiste exclusivement à réaliser des opérations au-dessus de la surface supérieure 700 du support 7. Le support 7 des figures 3 à 17 est donc, de préférence, identique au support 7 tel qu’exposé en relation avec la figure 2 pendant tout le procédé. Pour simplifier, le support 7 ne sera donc pas à nouveau détaillé dans les figures ci-dessous.

La figure 3 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 2.

Au cours de cette étape, on procède à un dépôt, du côté de la surface supérieure 700 du support 7, d’une première couche 740. Cette première couche 740 est, de préférence, obtenue par dépôt d’un matériau se liant sélectivement (ou préférentiellement) en surface des électrodes 720, 722 et des plots de connexion 730, 732, constituant ainsi une monocouche auto-assemblée (Self-Assembled Monolayer - SAM). Ce dépôt recouvre ainsi uniquement des surfaces supérieures libres des électrodes 720, 722 et des plots 730, 732. On forme donc plus précisément, comme illustré en figure 6 :
une première partie 7400 de la première couche 740, recouvrant la première électrode 720 ;
une deuxième partie 7402 de la première couche 740, recouvrant la deuxième électrode 722 ;
une troisième partie 7404 de la première couche 740, recouvrant le premier plot de connexion 730 ; et
une quatrième partie 7406 de la première couche 740, recouvrant le deuxième plot de connexion 732.

En variante, on forme, par un dépôt « pleine plaque », une couche 740 continue constituée d’un matériau possédant une conductivité latérale suffisamment faible pour empêcher que d’éventuels court-circuits ne se produisent entre les électrodes 720, 722 et les plots 730, 732.

Selon le matériau composant les électrodes 720, 722 et les plots 730, 732, le procédé de formation des parties 7400, 7402, 7404 et 7406 de la première couche 740 peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe d'une composition fluide ou visqueuse comprenant le matériau composant les parties 7400, 7402, 7404 et 7406 de la première couche 740 aux emplacements souhaités, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, ou nanoimpression (nano-imprint).

Selon le matériau composant les électrodes 720, 722 et les plots 730, 732, le procédé de formation des parties 7400, 7402, 7404 et 7406 de la première couche 740 peut alternativement correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau composant les parties 7400, 7402, 7404 et 7406 de la première couche 740 est déposé sur la totalité de la structure (dépôt « pleine plaque »), et dans lequel des parties non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie, ablation laser ou par un procédé de décollage (lift-off).

Dans le cas d’un dépôt sur la totalité de la structure et en fonction du ou des matériaux utilisés, la première couche 740 peut être déposée par voie liquide. Il peut s'agir notamment d’un procédé du type dépôt à la tournette (spin-coating), revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière (slot-die coating), revêtement à la lame (blade-coating), flexographie, sérigraphie, ou trempage (dip-coating). À titre de variante, la première couche 740 peut être déposée par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Selon le procédé de dépôt mis en œuvre, une étape de séchage du ou des matériaux déposés peut être prévue.

La première couche 740 est destinée à former une couche d’injection d’électrons (Electron Injection Layer - EIL) du futur photodétecteur 30. Cette première couche 740 est, de préférence, constituée d’un matériau choisi parmi le groupe comprenant :
un polymère de polyéthylèneimine (PEI), un polymère de polyéthylèneimine éthoxylée (PEIE), propoxylée et/ou butoxylée ou un polyélectrolyte, par exemple du poly[9,9-bis(3'-(N,N-diméthylamino)propyl)-2,7-fluorène-alt-2,7-(9,9-dioctyfluorène)] (PFN), la première couche 740 possédant alors une épaisseur comprise entre 1 nm et 20 nm ;
un oxyde métallique, notamment un oxyde de zinc (ZnO), un oxyde de titane (TiO_x) ou un oxyde de zirconium (ZrO_x), la première couche 740 possédant alors une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm ;
un carbonate, par exemple du carbonate de césium (CsCO₃), ou un quinolate de lithium, par exemple du 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq), la première couche 740 possédant alors une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm ;
du calcium, la première couche 740 possédant alors une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm ;
du fluorure de lithium (LiF), la première couche 740 possédant alors une épaisseur comprise entre 0,2 nm et 2 nm ; et
du baryum (Ba), la première couche 740 possédant alors une épaisseur comprise entre 1 nm et 30 nm.

La première couche 740, donc ses parties 7400, 7402, 7404 et 7406, peuvent présenter une structure monocouche ou multicouche.

La figure 4 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 3.

Au cours de cette étape, on procède à un dépôt non sélectif (dépôt pleine plaque) d’une deuxième couche 742 du côté de la surface supérieure 700 du support 7. Cette deuxième couche 742 recouvre ainsi des zones libres de la surface supérieure 700 du support 7 ainsi que la première partie 7400, la deuxième partie 7402, la troisième partie 7404 et la quatrième partie 7406 de la première couche 740.

En fonction du ou des matériaux utilisés, la deuxième couche 742 peut être déposée par voie liquide. Il peut s'agir notamment d’un procédé du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière, revêtement à la lame, flexographie, sérigraphie, ou trempage. À titre de variante, la deuxième couche 742 peut être déposée par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Selon le procédé de dépôt mis en œuvre, une étape de séchage du ou des matériaux déposés peut être prévue.

La deuxième couche 742 est destinée à former une couche active du futur photodétecteur organique 30. Cette deuxième couche 742 est, de préférence, en semiconducteur organique (Organic Semiconductor - OSC).

La deuxième couche 742 peut comprendre des petites molécules, des oligomères ou des polymères. Il peut s'agir de matériaux organiques ou inorganiques, notamment des matériaux comportant des boîtes quantiques. La deuxième couche 742 peut comprendre un matériau semiconducteur ambipolaire (non dopé), ou un mélange d'un matériau semiconducteur de type N et d'un matériau semiconducteur de type P, par exemple sous forme de couches superposées ou d'un mélange intime à l’échelle nanométrique de façon à former une hétérojonction en volume. L'épaisseur de la deuxième couche 742 peut être comprise entre 50 nm et 2 µm, de préférence entre 200 nm et 700 nm, par exemple de l'ordre de 300 nm.

Des exemples de polymères semiconducteurs de type P adaptés à la réalisation de la deuxième couche 742 sont le poly(3-hexylthiophène) (P3HT), le poly[N-9’-heptadécanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4,7-di-2-thiényl-2’,1’,3’-benzothiadiazole)] (PCDTBT), le poly[(4,8-bis-(2-éthylhexyloxy)-benzo[1,2-b;4,5-b'] dithiophène)-2,6-diyl-alt-(4-(2-éthylhexanoyl)-thieno[3,4-b] thiophène))-2,6-diyl] (PBDTTT-C), le poly[2-méthoxy-5-(2-éthyl-hexyloxy)-1,4-phénylène-vinylène] (MEH-PPV) ou le poly[2,6-(4,4-bis-(2-éthylhexyl)-4H-cyclopenta [2,1-b;3,4-b′]dithiophène)-alt-4,7(2,1,3-benzothiadiazole)] (PCPDTBT).

Des exemples de matériaux semiconducteurs de type N adaptés à la réalisation de la deuxième couche 742 sont les fullerènes, notamment le C60, le [6,6]-phényl-C₆₁-butanoate de méthyle ([60]PCBM), le [6,6]-phényl-C₇₁-butanoate de méthyle ([70]PCBM), le pérylène diimide, l'oxyde de zinc (ZnO) ou des nanocristaux permettant la formation de boîtes quantiques (quantum dots).

Selon un mode de mise en œuvre préféré, la deuxième couche 742 est constituée d’un mélange de P3HT et de PCBM.

La figure 5 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 4.

Au cours de cette étape, on élimine des portions de la deuxième couche 742 (figure 4) pour ne conserver, comme illustré en figure 5, qu’une partie 7420 de cette deuxième couche 742. En figure 5, la partie 7420 de la deuxième couche 742 recouvre notamment la première partie 7400 de la première couche 740. Cette partie 7420 de la deuxième couche 742 correspond à une couche active 7420 du futur photodétecteur organique 30. En d’autres termes, la couche active 7420 correspond à une région depuis laquelle est captée la majorité du rayonnement électromagnétique reçu par le photodétecteur organique 30.

Selon un mode de mise en œuvre, la partie 7420 de la deuxième couche 742 est obtenue par gravure, en mettant en œuvre un masque de gravure, qui peut être formé par des étapes de photolithographie sur une couche de résine photosensible positive ou négative déposée sur la totalité de la deuxième couche 742, ou par le dépôt de blocs de résine directement aux emplacements souhaités sur la deuxième couche 742, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, ou nanoimpression. La gravure peut être une gravure ionique réactive (Reactive-Ion Etching - RIE) ou une gravure chimique.

La partie 7420 de la deuxième couche 742 peut alternativement être obtenue par un dépôt sélectif, par exemple par impression jet d’encre ou nanoimpression, sans passer par des étapes de photolithographie.

Le retrait du masque de gravure peut être obtenu par tout procédé de décapage (stripping), par exemple par trempage de la structure comprenant le masque de gravure dans un bain chimique ou par gravure ionique réactive.

La figure 6 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 5.

Au cours de cette étape, on procède à un dépôt non sélectif (dépôt pleine plaque) d’une troisième couche 744 du côté de la surface supérieure 700 du support 7. Cette troisième couche 744 recouvre ainsi des zones libres de la surface supérieure 700 du support 7 ainsi que le premier plot de connexion 730, le deuxième plot de connexion 732, la partie 7420 de la deuxième couche 742 et la deuxième électrode 722.

En fonction du ou des matériaux utilisés, la troisième couche 744 peut être déposée par voie liquide. Il peut s'agir notamment d’un procédé du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière, revêtement à la lame, flexographie, sérigraphie, ou trempage. À titre de variante, la troisième couche 744 peut être déposée par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Selon le procédé de dépôt mis en œuvre, une étape de séchage du ou des matériaux déposés peut être prévue.

La troisième couche 744 est destinée à former une couche d’injection de trous (Hole Injection Layer - HIL) du futur photodétecteur 30 et du futur composant électroluminescent organique 50. Cette troisième couche 744 est, de préférence, constituée d’un matériau choisi parmi le groupe comprenant :
le bis[(1-naphthyl)-N-phényl]benzidine (NPB), la troisième couche 744 possédant alors une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm ;
un mélange de poly(3,4)-éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium (PEDOT:PSS), la troisième couche 744 possédant alors une épaisseur comprise entre 20 nm et 200 nm ; et
un oxyde métallique, par exemple un oxyde de molybdène (MoO₃), un oxyde de nickel (NiO), un oxyde de tungstène (WO₃) ou un oxyde de vanadium (V₂O₅), ces oxydes métalliques pouvant former une seule couche ou bien une structure bi-couche ou tri-couche d’oxyde métallique et de couches d’argent (Ag) ou d’un autre métal, la troisième couche 744 possédant alors une épaisseur totale comprise entre 5 nm et 50 nm.

La figure 7 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 6.

Au cours de cette étape, on élimine des portions de troisième couche 744 (figure 6) pour ne conserver, comme illustré en figure 7, qu’une première partie 7440 et une deuxième partie 7442 de cette troisième couche 744. La première partie 7440 de la troisième couche 744 recouvre la partie 7420 de la deuxième couche 742 et le premier plot de connexion 730. La deuxième partie 7442 de la troisième couche 744 recouvre la deuxième électrode 722 mais ne recouvre pas le deuxième plot 732. Cette deuxième partie 7442 de la troisième couche 744 n’est, de préférence, pas en contact avec le deuxième plot 732.

La première partie 7440 de la troisième couche 744 correspond à une couche d’injection de trous 7440 du futur photodétecteur organique 30. De façon analogue, la deuxième partie 7442 de la troisième couche 744 correspond à une couche d’injection de trous 7442 du futur composant électroluminescent organique 50.

Selon un mode de mise en œuvre, les parties 7440 et 7442 de la troisième couche 744 sont obtenues par gravure, en mettant en œuvre un masque de gravure, qui peut être formé par des étapes de photolithographie sur une couche de résine photosensible positive ou négative déposée sur la totalité de la troisième couche 744, ou par le dépôt de blocs de résine directement aux emplacements souhaités sur la troisième couche 744, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, ou nanoimpression. La gravure peut être une gravure ionique réactive ou une gravure chimique.

Le retrait du masque de gravure peut être obtenu par tout procédé de décapage, par exemple par trempage de la structure comprenant le masque de gravure dans un bain chimique ou par gravure ionique réactive.

La structure de la figure 7 peut alternativement être obtenue par dépôt sélectif de la couche d’injection de trous, c’est-à-dire de la troisième couche 744, sans passer par des étapes de photolithographie.

La figure 8 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 7.

Au cours de cette étape, on protège le futur photodétecteur organique 30 en vue d’opérations ultérieures. Cette protection est ici réalisée par une partie 7460 d’une quatrième couche 746 en résine photosensible positive ou négative. Cette partie 7460 recouvre notamment la première partie 7440 de la troisième couche 744.

Selon un mode de mise en œuvre, la partie 7460 de la quatrième couche 746 est obtenue par des étapes de photolithographie sur cette quatrième couche 746, la couche 746 étant alors déposée sur la totalité de la structure du côté de la surface 700 du support 7, ou par le dépôt d’un bloc de résine directement sur la première partie 7440 de la troisième couche 744, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, ou nanoimpression.

La figure 9 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 8.

Au cours de cette étape, on forme une partie 7482 d’une cinquième couche 748. Cette partie 7482 de la cinquième couche 748 recouvre la face supérieure de la deuxième partie 7442 de la troisième couche 744 (figure 6).

Le procédé de formation de la partie 7482 de la cinquième couche 748 peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe d'une composition fluide ou visqueuse comprenant le matériau composant la partie 7482 de la cinquième couche 748 à l’emplacement souhaité, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation, dépôt de gouttes, ou nanoimpression.

Le procédé de formation de la partie 7482 de la cinquième couche 748 peut alternativement correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau composant la partie 7482 de la cinquième couche 748 est déposé sur la totalité de la structure (dépôt « pleine plaque »), et dans lequel des parties non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie.

Dans le cas d’un dépôt sur la totalité de la structure et en fonction du ou des matériaux utilisés, la cinquième couche 748 peut être déposée par voie liquide. Il peut s'agir notamment d’un procédé du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière, revêtement à la lame, flexographie, sérigraphie, ou trempage. À titre de variante, la cinquième couche 748 peut être déposée par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Selon le procédé de dépôt mis en œuvre, une étape de séchage du ou des matériaux déposés peut être prévue.

La partie 7482 de la cinquième couche 748 forme une couche active 7482 du futur composant électroluminescent organique 50. Cette couche active 7482 correspond à une région depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par le composant électroluminescent organique 50.

La cinquième couche 748, donc la partie 7482 de cette cinquième couche 748 est, de préférence, constituée d’un matériau choisi parmi le groupe comprenant :
pour un composant électroluminescent organique 50 émettant une lumière de couleur verte, c’est-à-dire dont la longueur d’onde est comprise dans une plage de 510 nm à 570 nm, le tris(8-hydroxyquinoléine) aluminium (III) (Alq₃) et un mélange constitué de poly(9,9-dihexyl fluorenyl-2,7-diyl) (PFO) et de poly(2-méthoxy-5-(2-éthylhexyloxy)-1,4-phénylènevinylène) (MEH-PPV), la partie 7482 de la cinquième couche 748 possédant alors une épaisseur comprise entre 20 nm et 120 nm ;
pour un composant électroluminescent organique 50 émettant une lumière de couleur bleue, c’est-à-dire dont la longueur d’onde est comprise dans une plage de 440 nm à 490 nm, le 1,4-bis[2-(3-N-éthylcarbazoryl)-vinyl]benzène (BCzVB), la partie 7482 de la cinquième couche 748 possédant alors une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm ;
pour un composant électroluminescent organique 50 émettant une lumière de couleur rouge, c’est-à-dire dont la longueur d’onde est comprise dans une plage de 600 nm à 720 nm, le 4-(dicyanométhylène)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tétraméthyljulolidine-4-yl-vinyl)-4H-pyrane (DCJTB), la partie 7482 de la cinquième couche 748 possédant alors une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm ;
pour un composant électroluminescent organique 50 émettant une lumière de couleur blanche, le DCJTB dopé avec du bis(2-méthyl-8-quinolinato) (triphénylsiloxy) aluminum (III) (SAlq), la partie 7482 de la cinquième couche 748 possédant alors une épaisseur comprise entre 30 nm et 150 nm ; et
pour un composant électroluminescent organique 50 émettant une lumière de couleur jaune, c’est-à-dire dont la longueur d’onde est comprise dans une plage de 510 nm à 720 nm, le matériau émetteur connu sous la dénomination commerciale « PDY-132 » ou « SuperYellow » de la société Merck, la partie 7482 de la cinquième couche 748 possédant alors une épaisseur comprise entre 20 nm et 150 nm.

La figure 10 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 9.

Au cours de cette étape, on élimine la partie 7460 de la quatrième couche 746 (qui n’est donc pas visible en figure 10) pour exposer la première partie 7440 de la troisième couche 744 (figure 6). L’élimination de cette partie 7460 de la quatrième couche 746 peut être effectuée par tout procédé de décapage, par exemple par trempage de la structure comprenant la partie 7460 de la quatrième couche 746 dans un bain chimique.

La figure 11 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 10.

Au cours de cette étape, on procède à un dépôt non sélectif (dépôt pleine plaque) d’une sixième couche 750 du côté de la surface supérieure 700 du support 7. Cette sixième couche 750 recouvre ainsi :
des zones libres de la surface supérieure 700 du support 7 ;
la première partie 7440 de la troisième couche 744 (donc le premier plot de connexion 730) ;
la partie 7482 de la cinquième couche 748 (donc la et la deuxième partie 7442 de la troisième couche 744) ; et
le deuxième plot de connexion 732.

En fonction du ou des matériaux utilisés, la sixième couche 750 peut être déposée par voie liquide. Il peut s'agir notamment d’un procédé du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière, revêtement à la lame, flexographie, sérigraphie, ou trempage. À titre de variante, la sixième couche 750 peut être déposée par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Selon le procédé de dépôt mis en œuvre, une étape de séchage du ou des matériaux déposés peut être prévue.

La sixième couche 750 est destinée à former une électrode commune 750 au photodétecteur 30 et au composant électroluminescent 50. Cette électrode commune 750 constitue une électrode de cathode du composant électroluminescent organique 50 et une électrode d’anode du photodétecteur organique 30. L’électrode commune 750 est située dans un plan perpendiculaire à une direction d’émission de lumière (52, figure 1) par le composant électroluminescent 50 et/ou à une direction de réception de lumière (32, figure 1) par le photodétecteur 30.

La première électrode 720 constitue une électrode de cathode 720 du photodétecteur organique 30. La deuxième électrode 722 constitue une électrode d’anode 722 du composant électroluminescent organique 50, distincte de l’électrode de cathode 720 du photodétecteur 30.

En fonctionnement, l’électrode commune 750 est portée à un potentiel de polarisation du photodétecteur 30 et du composant électroluminescent 50. Ce potentiel de polarisation est, par exemple, appliqué aux première et deuxième bornes de connexion 730, 732. La première borne de connexion 730 étant reliée, de préférence connectée, à la deuxième borne de connexion 732, ces bornes 730, 732 constituent alors à la fois des bornes d’anode du photodétecteur organique 30 et des bornes de cathode du composant électroluminescent organique 50.

Selon un mode de mise en œuvre, l’électrode commune formée par la sixième couche 750 est connectée à tous les composants électroluminescents 50 et à tous les photodétecteurs 30 appartenant à une même ligne ou à une même colonne de la matrice de pixels 10 du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1.

La sixième couche 750 est au moins partiellement transparente au rayonnement lumineux qu'elle reçoit. La sixième couche 750 peut être en un matériau conducteur et transparent, par exemple en oxyde conducteur et transparent (Transparent Conductive Oxide - TCO), en nanotubes de carbone, en graphène, en un polymère conducteur, en un métal, ou en un mélange ou un alliage d'au moins deux de ces composés. La sixième couche 750 peut avoir une structure monocouche ou multicouche.

Des exemples de TCO adaptés à la réalisation de la sixième couche 750 sont l'oxyde d'indium-étain (Indium Tin Oxide - ITO), l'oxyde d'aluminium-zinc (Aluminium Zinc Oxide - AZO), l'oxyde de gallium-zinc (Gallium Zinc Oxide - GZO), l’oxyde de zinc-étain (Zinc Tin Oxide - ZTO), l’oxyde d’étain dopé au fluor (Fluor Tin Oxide - FTO), le nitrure de titane (TiN), l'oxyde de molybdène (MoO₃), le pentoxyde de vanadium (V₂O₅) et l'oxyde de tungstène (WO₃).

Un exemple de polymère conducteur adapté à la réalisation de la sixième couche 750 est le polymère connu sous la dénomination PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly(3,4)-éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, et la polyaniline, également appelée PAni.

Des exemples de métaux adaptés à la réalisation de la sixième couche 750 sont l'argent, l'aluminium, l'or, le cuivre, le nickel, le titane et le chrome. La sixième couche 750 peut être constituée d’un alliage de magnésium et d’argent (MgAg). Un exemple de structure multicouche adaptée à la réalisation de la sixième couche 750 est une structure multicouche d'AZO et d'argent de type AZO/Ag/AZO.

L'épaisseur de la sixième couche 750 peut être comprise entre 10 nm et 5 µm, par exemple de l'ordre de 60 nm. Dans le cas où la sixième couche 750 est métallique, l'épaisseur de cette sixième couche 750 est inférieure ou égale à 20 nm, de préférence inférieure ou égale à 10 nm.

La figure 12 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une étape d’une variante du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 9.

Au cours de cette étape, on forme seulement une partie 7502 de la sixième couche 750. Cette partie 7502 de la sixième couche 750 recouvre la partie 7482 de la cinquième couche 748 (donc la deuxième partie 7442 de la troisième couche 744) et le deuxième plot de connexion 732.

Le procédé de formation de la partie 7502 de la sixième couche 750 peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe d'une composition fluide ou visqueuse comprenant le matériau composant la partie 7502 de la sixième couche 750 à l’emplacement souhaité, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation, dépôt de gouttes, ou nanoimpression.

Le procédé de formation de la partie 7502 de la sixième couche 750 peut alternativement correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel la sixième couche 750 est déposée sur la totalité de la structure (dépôt pleine plaque) de façon analogue à l’étape exposée en relation avec la figure 11, et dans lequel des parties non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie. Dans le cas où une technique de photolithographie est mise en œuvre, on utilise de préférence une résine similaire à celle composant la partie 7460 de la quatrième couche 746 (figure 7).

Dans le cas d’un dépôt sur la totalité de la structure et en fonction du ou des matériaux utilisés, la sixième couche 750 peut être déposée par voie liquide. Il peut s'agir notamment d’un procédé du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière, revêtement à la lame, flexographie, sérigraphie, ou trempage. À titre de variante, la sixième couche 750 peut être déposée par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Selon le procédé de dépôt mis en œuvre, une étape de séchage du ou des matériaux déposés peut être prévue.

En pratique, les premier et deuxième plots de connexion 730, 732 sont interconnectés. La partie 7502 de la sixième couche 750 et la première partie 7440 de la troisième couche 744 forment ainsi une électrode commune au photodétecteur 30 et au composant électroluminescent organique 50.

La partie 7502 de la sixième couche 750 est, de préférence, constituée d’un matériau semblable à ceux exposés en relation avec la figure 11 pour la sixième couche 750.

La figure 13 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une autre étape de la variante du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 12.

Au cours de cette étape, on élimine la partie 7460 de la quatrième couche 746 (qui n’est donc pas visible en figure 13) pour exposer la première partie 7440 de la troisième couche 744. L’élimination de cette partie 7460 de la quatrième couche 746 peut être effectuée par tout procédé de décapage, par exemple par trempage de la structure comprenant la partie 7460 de la quatrième couche 746 dans un bain chimique. Dans le cas où une opération de photolithographie est mise en œuvre à l’étape exposée précédemment en relation avec la figure 12 pour former la partie 7502 de la sixième couche 750, la résine employée pour cette opération de photolithographie est, de préférence, éliminée en même temps que la partie 7460 de la quatrième couche 746.

On suppose par la suite que la variante exposée en relation avec les figures 12 et 13 n’est pas retenue dans le mode de mise en œuvre du procédé décrit. La transposition de la réalisation des étapes qui suivent à partir de la structure exposée en relation avec la figure 13 est toutefois à la portée de l’homme du métier à partir des indications fournies ci-dessous.

La figure 14 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 11.

Au cours de cette étape, on procède à un dépôt non sélectif (dépôt pleine plaque) d’une septième couche 752 du côté de la surface supérieure 700 du support 7. Cette septième couche 752 recouvre ainsi intégralement la sixième couche 750, c’est-à-dire l’électrode commune au photodétecteur 30 et au composant électroluminescent 50, précédemment déposée au cours de l’étape exposée en relation avec la figure 11.

En fonction du ou des matériaux utilisés, la septième couche 752 peut être déposée par voie liquide. Il peut s'agir notamment d’un procédé du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière, revêtement à la lame, flexographie, sérigraphie, ou trempage. À titre de variante, la septième couche 752 peut être déposée par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Selon le procédé de dépôt mis en œuvre, une étape de séchage du ou des matériaux déposés peut être prévue.

La septième couche 752 est destinée à former une couche tampon (ou couche intermédiaire). Cette septième couche 752 est transparente ou partiellement transparente à la lumière visible. La septième couche 752 est, de préférence, sensiblement étanche à l’air et à l’eau.

Selon ce mode de mise en œuvre, cette septième couche 752 agit à la fois :
comme une couche dite de « planarisation », c’est-à-dire comme une couche permettant d’obtenir une structure présentant une surface supérieure plane ; et
comme une couche barrière, c’est-à-dire comme une couche permettant d’éviter la dégradation, du fait d’une exposition à l’eau ou à l’humidité contenue, par exemple, dans l’air ambiant, des matériaux organiques constitutifs du photodétecteur 30 et du composant électroluminescent 50.

La septième couche 752 peut être constituée d’un matériau diélectrique à base d’un ou plusieurs polymères. La septième couche 752 peut notamment être réalisée en polymère connu sous la dénomination commerciale « lisicon D320 » de la société MERCK ou en polymère connu sous la dénomination commerciale « lisicon D350 » de la société MERCK. L’épaisseur de la septième couche 752 est alors comprise entre 0,2 µm et 5 µm.

La septième couche 752 peut être réalisée en polymère fluoré, notamment le polymère fluoré connu sous la dénomination commerciale « Cytop » de la société Bellex, en polyvinylpyrrolidone (PVP), en polyméthacrylate de méthyle (PMMA), en polystyrène (PS), en parylène, en polyimide (PI), en acrylonitrile butadiène styrène (ABS), en polydiméthylsiloxane (PDMS), en une résine de photolithographie, en résine époxy, en résine acrylate ou en un mélange d'au moins deux de ces composés.

Le matériau composant la septième couche 752 peut en particulier être choisi dans le groupe comprenant un polyépoxyde ou un polyacrylate. Parmi les polyépoxydes, le matériau composant la septième couche 752 peut être choisi parmi le groupe comprenant les résines époxy au bisphénol A, notamment le diglycidyléther du bisphénol A (DGEBA) et les diglycidyléther du bisphénol A et du tétrabromobisphénol A, les résines époxy au bisphénol F, les résines époxy novolaques, notamment les résines époxy-phénol-novolaques (EPN) et les résines époxy-crésol-novolaques (ECN), les résines époxy aliphatiques, notamment les résines époxy à groupes glycidiles et les époxydes cycloaliphatiques, les résines époxy glycidylamine, notamment les éthers de glycidyle de la méthylène dianiline (TGMDA), et un mélange d'au moins deux de ces composés. Parmi les polyacrylates, le matériau composant la septième couche 752 peut être réalisé à partir de monomères comprenant l'acide acrylique, le méthylméthacrylate, l'acrylonitrile, les méthacrylates, l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyl, le 2-chloroéthyl vinyl éther, l'acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate d'hydroxyéthyl, l'acrylate de butyle, le méthacrylate de butyle, le triacrylate de triméthylolpropane (TMPTA) et des dérivés de ces produits.

La septième couche 752 peut être constituée d’une structure multicouche de nitrure de silicium (SiN) et d’oxyde de silicium (SiO2). La septième couche peut être une monocouche de nitrure de silicium ou d’oxyde de silicium déposée par PECVD ou par PVD.

La figure 15 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 14.

Au cours de cette étape, on procède à un dépôt non sélectif (dépôt pleine plaque) d’une huitième couche 754 du côté de la surface supérieure 700 du support 7. Cette huitième couche 754 recouvre ainsi intégralement la septième couche 752 précédemment déposée. La huitième couche 754 est destinée à passiver la structure obtenue à l’étape précédente. Dans la suite de la description, la huitième couche 754 est également appelée couche de passivation 754.

La huitième couche 754 peut être constituée d’alumine (Al₂O₃), de nitrure de silicium (Si₃N₄) ou d’oxyde de silicium (SiO₂). L’épaisseur de la couche de passivation 754 est alors comprise entre 1 nm et 300 nm.

La huitième couche 754 peut alternativement être constituée d’un substrat barrière d’une épaisseur pouvant atteindre 2 mm. Selon un mode de mise en œuvre, ce substrat barrière est alors couplé à un matériau dégazeur, également appelé matériau « getter » (getter material), permettant d’absorber ou de piéger des gaz résiduels dans la structure.

En fonction du ou des matériaux utilisés, la huitième couche 754 peut être déposée par un procédé de dépôt par couches minces atomiques (Atomic Layer Deposition - ALD), par dépôt physique en phase vapeur (Physical Vapor Deposition - PVD) ou par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition - PECVD).

Selon un mode de mise en œuvre, la huitième couche 754 reçoit un revêtement ou traitement anti-réfléchissant (non représenté en figure 15). Ce revêtement anti-réfléchissant permet notamment au photodétecteur organique 30 de capter davantage de lumière. Le revêtement anti-réfléchissant réduit également des effets de polarisation de la lumière captée.

La figure 16 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 15.

Au cours de cette étape, on protège la structure en vue d’opérations ultérieures. Cette protection est ici réalisée par une première partie 7560 et par une deuxième partie 7562 d’une neuvième couche 756 en résine photosensible positive ou négative. Ces première et deuxième parties 7560, 7562 recouvrent partiellement la huitième couche 754. Plus précisément, en figure 16, les première et deuxième parties 7560, 7562 de la neuvième couche 756 sont séparées par une première ouverture 760. Cette première ouverture 760 traversant la neuvième couche 756 est située à l’aplomb d’un troisième plot de connexion 734 formé dans le support 7. Le troisième plot de connexion 734 est, par exemple, un plot de connexion à un circuit de lecture associé au photodétecteur organique 30 ou à un circuit de commande du composant électroluminescent organique 50.

Selon un mode de mise en œuvre, les parties 7560 et 7562 de la neuvième couche 756 sont obtenues soit par des étapes de photolithographie sur cette neuvième couche 756, la couche 756 étant alors déposée sur la totalité de la structure du côté de la surface 700 du support 7, soit par le dépôt de blocs de résine disjoints sur la huitième couche 754, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, ou nanoimpression.

La figure 17 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’encore une autre étape du mode de mise en œuvre du procédé de réalisation du dispositif optoélectronique 1 de la figure 1, à partir de la structure telle que décrite en relation avec la figure 16.

Au cours de cette étape, on grave la huitième couche 754 pour y former une deuxième ouverture 762 au droit du troisième plot de connexion 734. La deuxième ouverture 762 est réalisée dans le prolongement de la première ouverture 760 (non représentée en figure 17). La gravure de la huitième couche 754 est, de préférence, effectuée par gravure chimique.

On grave ensuite, toujours au droit du troisième plot de connexion 734, la septième couche 752 et la sixième couche 750. On réalise ainsi, comme illustré en figure 17, une troisième ouverture 764. Cette troisième ouverture 764 est formée dans le prolongement de la deuxième ouverture 762. On met ainsi à nu le troisième plot de connexion 734 pour exposer sa surface supérieure, c’est-à-dire la surface du plot de connexion 734 située du côté de la surface supérieure 700 du support 7, en vue d’opérations de connexion ultérieures (non détaillées). La gravure de la septième couche 752 et de la sixième couche 750 est effectuée, de préférence, par gravure au plasma (plasma etching).

Le procédé exposé ci-dessus en relation avec les figures 2 à 17 permet de réaliser avantageusement un dispositif optoélectronique 1 (figure 1) comportant l’écran d’affichage 5, constitué d’une matrice de composants électroluminescents organiques 50, et du capteur d’images 3, constitué d’une matrice de photodétecteurs organiques 30. Dans un cas où le capteur d’images 3 est destiné à acquérir des empreintes digitales, ce procédé permet plus particulièrement de réaliser un dispositif optoélectronique comprenant un écran d’affichage intégrant un capteur d’empreintes digitales. Cela permet ainsi de combiner plusieurs fonctionnalités, ici l’affichage d’images et l’acquisition de données biométriques, dans un même écran. Un dispositif électronique, par exemple un téléphone, équipé d’un tel écran présente ainsi une ergonomie améliorée et des dimensions inférieures à celle d’un téléphone comparable équipé d’un écran tactile traditionnel et d’un lecteur d’empreintes séparé.

La présence de l’électrode commune formée, selon le mode de mise en œuvre retenu, soit par la sixième couche 750 soit par la partie 7502 de la sixième couche 750 et la première partie 7440 de la troisième couche 744, permet en particulier une diminution d’épaisseur d’un dispositif électronique portable intégrant le dispositif optoélectronique 1.

La figure 18 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un autre mode de réalisation d’un dispositif optoélectronique 2.

Le dispositif 2 comprend du bas vers le haut en figure 18 :
une couche d’encapsulation inférieure 200 constituée, par exemple, de polyéthylène téréphtalate (PET) ;
un substrat flexible 202 constitué, par exemple, de polyamide ;
une couche tampon 204 ;
un empilement 206 dans lequel sont formés des transistors en couches minces T1 et T2 ;
des électrodes 208, 210, chaque électrode 208 étant reliée à l'un des transistors T1 et chaque électrode 210 étant reliée à l'un des transistors T2 ;
des composants électroluminescents 212, par exemple des diodes électroluminescentes organiques 212, également appelées OLED (Organic Light-Emitting Diode), chaque composant électroluminescent 212 étant au contact de l'une des électrodes 208, et des photodétecteurs 214, par exemple des photodiodes organiques 214, également appelées OPD (Organic Photodiode), chaque photodétecteur 214 étant au contact de l'une des électrodes 210, les diodes électroluminescentes organiques 212 et les photodiodes organiques 214 étant séparées latéralement par une couche isolante électriquement 216 ;
une électrode supérieure commune 218 interconnectant toutes les diodes électroluminescentes organiques 212 et toutes les photodiodes organiques 214 ;
une couche d’encapsulation supérieure 220 ;
une couche d’interface tactile 222 ;
une couche de polarisation 224 ;
une couche d’adhésif 226 ; et
une couche de verre 228.

De préférence, la résolution du dispositif optoélectronique pour les composants électroluminescents 212 est de l’ordre de 500 ppp et la résolution du dispositif optoélectronique pour les photodétecteurs 214 est de l’ordre de 500 ppp. De préférence, l'épaisseur totale du dispositif optoélectronique 2 est inférieure à 2 mm.

Selon ce mode de réalisation, chaque diode électroluminescente organique 212 comprend une région active 230, les électrodes 208 et 218 étant au contact de cette région active 230.

Selon ce mode de réalisation, chaque photodiode organique 214 comprend du bas vers le haut en figure 18 :
une première couche d'interface 232 au contact de l'une des électrodes 210 ;
une région active 234 au contact de la première couche d'interface 232 ; et
une deuxième couche d'interface 236 au contact de la région active 234, l'électrode 218 étant au contact de la deuxième couche d'interface 236.

Selon ce mode de réalisation, l'empilement 206 comprend :
des pistes conductrices électriquement 2060 reposant sur la couche barrière 204 et formant les conducteurs de grille des transistors T1 et T2 ;
une couche 2062 d'un matériau diélectrique recouvrant les conducteurs de grille 2060 et la couche barrière 204 entre les conducteurs de grille 2060 et formant les isolants de grille des transistors T1 et T2 ;
des régions actives 2064 reposant sur la couche diélectrique 2062 en vis-à-vis des conducteurs de grille 2060 ;
des pistes conductrices électriquement 2066 au contact des régions actives 2064 et formant les contacts de drain et de source des transistors T1 et T2 ; et
une couche 2068 d'un matériau diélectrique, ou couche isolante 2068, recouvrant les régions actives 2064 et les pistes conductrices électriquement 2066, les électrodes 208 reposant sur la couche 2068 et étant connectées à certaines des pistes conductrices 2066 par des vias conducteurs 240 traversant la couche isolante 2068 et les électrodes 210 reposant sur la couche 2068 et étant connectées à certaines des pistes conductrices 2066 par des vias conducteurs 242 traversant la couche isolante 2068.

A titre de variante, les transistors T1 et T2 peuvent être du type à grille haute.

La couche d'interface 232 ou 236 peut correspondre à une couche injectrice d'électrons ou à une couche injectrice de trous. Le travail de sortie de la couche d'interface 232 ou 236 est adapté à bloquer, collecter ou injecter des trous et/ou des électrons suivant que cette couche d'interface joue le rôle d'une cathode ou d'une anode. Plus précisément, lorsque la couche d'interface 232 ou 236 joue le rôle d'anode, elle correspond à une couche injectrice de trous et bloqueuse d'électrons. Le travail de sortie de la couche d'interface 232 ou 236 est alors supérieur ou égal à 4,5 eV, de préférence supérieur ou égal à 5 eV. Lorsque la couche d'interface 232 ou 236 joue le rôle de cathode, elle correspond à une couche injectrice d'électrons et bloqueuse de trous. Le travail de sortie de la couche d'interface 232 ou 236 est alors inférieur ou égal à 4,5 eV, de préférence inférieur ou égal à 4,2 eV.

Selon un mode de réalisation, l'électrode 208 ou 218 joue de façon avantageuse directement le rôle de couche injectrice d'électrons ou de couche injectrice de trous pour la diode électroluminescente 212 et il n'est pas nécessaire de prévoir, pour la diode électroluminescente 212, de couche d'interface prenant « en sandwich » la région active 230 et jouant le rôle d'une couche injectrice d'électrons ou d'une couche injectrice de trous. Selon un autre mode de réalisation, des couches d'interface jouant le rôle de couche injectrice d'électrons ou de couche injectrice de trous peuvent être prévues entre la région active 230 et les électrodes 208 et 218.

Le dispositif optoélectronique 2 de la figure 18 peut avantageusement être réalisé en adaptant le procédé exposé en relation avec les figures 2 à 17. Cette adaptation est à la portée de l’homme du métier à partir des indications fournies ci-dessus.

Selon un mode de réalisation, le dispositif optoélectronique 2 comporte un ou plusieurs éléments (non représentés) placés avantageusement au-dessus des photodiodes organiques 214 et permettant d’effectuer une sélection angulaire de rayons lumineux réfléchis par un doigt d’un utilisateur. Ces éléments peuvent, par exemple, prendre la forme :
d’une couche noire possédant des ouvertures ;
de lentilles ; ou
d’une couche noire possédant des ouvertures par rapport auxquelles sont centrées des lentilles.

Divers modes de réalisation, modes de mise en œuvre et variantes ont été décrits. L’homme de l’art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation, modes de mise en œuvre et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à l’homme de l’art.

Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation, modes de mise en œuvre et variantes décrits est à la portée de l’homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, d’autres techniques de dépôt et/ou de gravure peuvent être mises en œuvre lors de la réalisation du dispositif optoélectronique 1 ou 2, en fonction notamment des matériaux employés.

Claims

Pixel (10) comportant :
au moins un composant électroluminescent organique (50 ; 212) ; et
au moins un photodétecteur organique (30 ; 214),
dans lequel ledit composant électroluminescent organique et ledit photodétecteur organique possèdent une première électrode commune (750 ; 7440, 7502 ; 218).
Pixel selon la revendication 1, dans lequel ladite première électrode commune (750 ; 7440, 7502 ; 218) est située dans un plan perpendiculaire à une direction d’émission de lumière (52), par ledit composant électroluminescent organique (50 ; 212), ou à une direction de réception de lumière (32), par ledit photodétecteur organique (30 ; 214).
Pixel selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite première électrode commune (750 ; 7440, 7502 ; 218) constitue une électrode de cathode dudit composant électroluminescent organique (50 ; 212) et une électrode d’anode dudit photodétecteur organique (30 ; 214).
Pixel selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit composant électroluminescent organique (50 ; 212) et ledit photodétecteur organique (30 ; 214) sont situés dans un même plan perpendiculaire à une direction d’émission (52) et de réception (32) de lumière.
Pixel selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite première électrode commune (750 ; 7440, 7502 ; 218) est constituée d’un mélange de poly(3,4)-éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, PEDOT:PSS.
Pixel selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel :
ledit composant électroluminescent organique (50 ; 212) comporte une électrode d’anode (722 ; 208) ; et
ledit photodétecteur organique (30 ; 214) comporte une électrode de cathode (720 ; 210), distincte de l’électrode d’anode dudit composant électroluminescent organique.
Procédé de fabrication d’un pixel (10) comportant les étapes suivantes :
réaliser au moins un composant électroluminescent organique (50 ; 212) ; et
réaliser au moins un photodétecteur organique (30 ; 214),
dans lequel ledit composant électroluminescent organique et ledit photodétecteur organique possèdent une première électrode commune (750 ; 7440, 7502 ; 218).
Procédé selon la revendication 7, dans lequel une couche d’injection de trous (7442) dudit composant électroluminescent organique (50 ; 212) et une couche d’injection de trous (7440) dudit photodétecteur organique (30 ; 214) sont réalisées au cours d’une même étape.
Procédé selon la revendication 7 ou 8 de fabrication d’un pixel selon l’une quelconque des revendications 2 à 6.
Dispositif optoélectronique (1 ; 2) comportant une matrice de pixels (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
Dispositif selon la revendication 10, dans lequel ladite première électrode commune (750 ; 7440, 7502 ; 218) est connectée à tous les composants électroluminescents organiques (50 ; 212) et à tous les photodétecteurs organiques (30 ; 214) appartenant à une même ligne de ladite matrice.
Dispositif selon la revendication 10 ou 11, comportant, au-dessus des photodétecteurs organiques (30 ; 214), un ou plusieurs éléments adaptés à effectuer une sélection angulaire de rayons lumineux réfléchis par un doigt d’un utilisateur, ces éléments prenant la forme :
d’une couche noire possédant des ouvertures ;
de lentilles ; ou
d’une couche noire possédant des ouvertures par rapport auxquelles sont centrées des lentilles.