BE1020675A3 - ORGANIC PHOTONIC DEVICE - Google Patents
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Description
Dispositif photonique organiqueOrganic photonic device
La présente invention a trait à des dispositifs photoniques, en particulier des dispositifs photoniques organiques. Par dispositif photonique, on entend tout type de dispositif pouvant émettre de la lumière. De tels dispositifs sont par exemple les dispositifs optoélectroniques tels que les dispositifs organiques électroluminescents connus sous l'acronyme OLED (Organic Light Emitting Device).The present invention relates to photonic devices, in particular organic photonic devices. By photonic device is meant any type of device that can emit light. Such devices are, for example, optoelectronic devices such as organic electroluminescent devices known by the acronym OLED (Organic Light Emitting Device).
Les dispositifs organiques électroluminescents comprennent généralement un substrat, une électrode disposée sur le substrat pour fournir des charges d’une première polarité, une électrode disposée de l’autre côté du dispositif pour fournir des charges d’une seconde polarité opposée à la première, des couches organiques semi-conductrices transporteuses de charges et des couches électroluminescentes disposées entre les électrodes, et un système d’encapsulation. Les OLED peuvent servir pour l’éclairage, qu’il soit architectural ou décoratif, de type rétro-éclairage, ou pour la signalétique. Des OLED émettant dans le blanc sont généralement préférées pour ces applications.Organic electroluminescent devices generally comprise a substrate, an electrode disposed on the substrate to provide charges of a first polarity, an electrode disposed on the other side of the device to provide charges of a second polarity opposite to the first, charge-carrying semiconductor organic layers and electroluminescent layers disposed between the electrodes, and an encapsulation system. OLEDs can be used for lighting, whether architectural or decorative, backlighting, or for signage. OLEDs emitting in white are generally preferred for these applications.
Dans le but de fabriquer un dispositif OLED émettant dans le blanc pour des applications d'éclairage, il est avantageux de fabriquer une source de lumière avec un rendu de couleur ou CRI (de l'anglais "Color Rendering Index") le plus élevé possible et de limiter la dépendance angulaire du spectre d'émission polychromatique dudit dispositif en assurant une faible variabilité de couleur selon l’angle d’observation (Delta de couleur).In order to manufacture a white emitting OLED device for lighting applications, it is advantageous to make a light source with the highest color rendering or CRI (Color Rendering Index) possible. and to limit the angular dependence of the polychromatic emission spectrum of said device by ensuring a low color variability according to the viewing angle (color Delta).
L’indice de rendu des couleurs (CRI) est une mesure quantitative de la capacité d’une source de lumière à reproduire fidèlement les couleurs des différents objets en comparaison avec une source de lumière idéale ou naturelle. Les sources lumineuses avec un CRI élevé sont souhaitables dans la plupart des applications d'éclairage car elles améliorent la perception des nuances de couleur des objets illuminés. L'indice de rendu de couleur est défini par la Commission Internationale de l’Éclairage comme l'effet d’un illuminant sur l’aspect chromatique des objets qu’il éclaire, cet aspect étant comparé consciemment ou non à celui des mêmes objets éclairés par un illuminant de référence, comme défini dans les ouvrages suivants : "CIE 17.4-1987The Color Rendering Index (CRI) is a quantitative measure of the ability of a light source to faithfully reproduce the colors of different objects in comparison with an ideal or natural light source. Light sources with a high CRI are desirable in most lighting applications because they improve the perception of color shades of illuminated objects. The color rendering index is defined by the International Commission on Illumination as the effect of an illuminant on the chromatic aspect of the objects it illuminates, this aspect being compared consciously or not with that of the same illuminated objects. by a reference illuminant, as defined in the following works: "CIE 17.4-1987
International Lighting Vocabulary" ou Nickerson, Dorothy; Jerome, Charles W. (April 1965), "Color Rendering of light sources: CIE method of spécification and its application", llluminating Engineering (IESNA) 60 (4): 262-271.International Lighting Vocabulary "or Nickerson, Dorothy, Jerome, Charles W. (April 1965)," Color Rendering of light sources: CIE method of specification and its application, "llluminating Engineering (IESNA) 60 (4): 262-271.
Le Delta de couleur combine la variation de couleur le long du locus de Planck et orthogonalement à celui-ci. Le locus de Planck regroupe les points d'émission des différentes sources Planckiennes et est donc proche de la majorité des sources blanches standards (par exemple, les illuminants D65, C, A). Pour des dispositifs émettant de la lumière blanche ou quasi-blanche, il est donc judicieux de pénaliser plus fort les écarts de teinte orthogonaux par rapport à cette courbe du locus de Planck car ils s'éloignent du blanc.The color Delta combines the color variation along the Planck locus and orthogonally to it. The Planck locus groups the emission points of the different Planckian sources and is therefore close to the majority of standard white sources (for example, the illuminants D65, C, A). For devices emitting white or near-white light, it is therefore advisable to penalize the orthogonal hue differences with respect to this curve of the Planck locus more strongly as they move away from the white.
Le delta de couleur est ainsi représenté,par la formule suivante:The delta of color is thus represented, by the following formula:
dans laquelle - n est le nombre de données expérimentales (avec n > 5, réparties dans une gamme de 0 à 60°).in which - n is the number of experimental data (with n> 5, distributed in a range of 0 to 60 °).
p(x) est une approximation cubique du locus de Planck et le choix des deux constantes d'échelle impliquent que des variations parallèles au locus de Planck sont pénalisées 2.5 fois moins que les variations orthogonales au locus de Planck. Ce choix favorise les chemins angulaires proches du locus de Planck par rapport aux autres chemins angulaires.p (x) is a cubic approximation of the Planck locus and the choice of the two scale constants imply that variations parallel to the Planck locus are penalized 2.5 times less than orthogonal variations at the Planck locus. This choice favors angular paths close to the Planck locus compared to other angular paths.
- X, et y, sont les coordonnées chromatiques dans le système CIE 1931, à chaque angle i.- X, and y, are the chromatic coordinates in the CIE 1931 system, at each angle i.
Il est connu, pour les OLED, d'utiliser en tant qu'électrode transparente, des couches en oxyde d'indium dopé étain (ITO: Indium Tin Oxide), en oxyde de zinc dopé aluminium (AZO) ou d'autres couches ou multicouches conducteurs, par exemple, une couche d'oxyde d'étain dopé fluor ou un assemblage de couches (multicouche) de type diélectrique/métal/diélectrique, par exemple comprenant au moins une couche métallique à base d'argent, semblable à ceux utilisés dans les empilages sur verre destiné à la gestion thermique des bâtiments, des trains ou de l'automobile.It is known for OLEDs to use indium tin oxide (ITO: Indium Tin Oxide), aluminum doped zinc oxide (AZO) or other layers as a transparent electrode. conductive multilayers, for example, a fluorine doped tin oxide layer or a dielectric / metal / dielectric layer (multilayer) layer assembly, for example comprising at least one silver-based metal layer, similar to those used in glass pilings for the thermal management of buildings, trains or automobiles.
Il est également connu que chacune de ces électrodes a ses avantages et ses défauts. Par exemple, les multicouches incluant au moins une couche à base d’argent peuvent être parfois préférés car ils permettent d'améliorer sensiblement les propriétés de conduction par rapport à des couches d'ITO pour des épaisseurs d'électrodes raisonnables. Des structures conductrices comprenant deux couches d'argent peuvent aussi parfois être préférées pour limiter des problèmes de stabilité angulaire de la couleur émise. Mais dans la pratique, ΓΙΤΟ reste pour l’instant toujours l'électrode la plus utilisée, préférée aux multicouches de type diélectrique/métal/diélectrique.It is also known that each of these electrodes has its advantages and defects. For example, multilayers including at least one silver-based layer may be sometimes preferred because they substantially improve conduction properties compared to ITO layers for reasonable electrode thicknesses. Conductive structures comprising two silver layers may also sometimes be preferred to limit problems of angular stability of the emitted color. But in practice, ΓΙΤΟ remains for the moment always the most used electrode, preferred to dielectric / metal / dielectric multilayers.
Pour ce qui est de la partie organique de l'OLED, ce sont les "empilements organiques performants classiques" qui sont de plus en plus généralement utilisés. Par "empilement organique performant classique", on entend que la partie organique du dispositif est choisie "épaisse", c'est-à-dire qu'au moins deux des différentes sources émettrices (rouge, vert, bleu, jaune) sont séparées l'une de l'autre par une couche organique de séparation. De façon conventionnelle, G représente la couche organique émettrice émettant majoritairement de la lumière verte, B représente la couche organique émettrice émettant majoritairement de la lumière bleue et R représente la couche organique émettrice émettant majoritairement de la lumière rouge. L'ordre de ces couches émettrices est de manière habituelle "RGB", séquence exprimée par rapport à l'électrode transparente, la première lettre de la séquence correspondant à la couche émettrice la plus éloignée de la dite électrode.As for the organic part of the OLED, it is the "traditional performing organic stacks" which are more and more generally used. By "conventional performance organic stacking" is meant that the organic part of the device is chosen "thick", that is to say that at least two of the different emitting sources (red, green, blue, yellow) are separated. from one another by an organic separation layer. Conventionally, G represents the organic emitting layer emitting predominantly green light, B represents the organic emitting layer emitting predominantly blue light and R represents the organic emitting layer emitting predominantly red light. The order of these emitting layers is usually "RGB" sequence expressed relative to the transparent electrode, the first letter of the sequence corresponding to the emitter layer furthest from said electrode.
Or il nous est apparu que, de façon surprenante, ce n'est pas seulement en jouant sur la nature de l'électrode que l'on pouvait obtenir des dispositifs OLED présentant la meilleure combinaison possible d'un CRI élevé, d'une luminance élevée, et d'une faible variabilité de couleur selon l'angle d'observation, mais qu'on pouvait également jouer sur ces paramètres en modifiant l'ordre des couches émettrices au sein du système OLED lui-même.Now it has become apparent to us that, surprisingly, it is not only by changing the nature of the electrode that OLED devices with the best possible combination of a high CRI, a luminance high, and low color variability depending on the angle of view, but that one could also play on these parameters by changing the order of the emitting layers within the OLED system itself.
L'objectif de la présente invention est la sélection de systèmes organiques de type "empilement organique performant classique" permettant d'obtenir pour des dispositifs OLED les incorporant, la meilleure combinaison possible d’un CRI élevé, d'une luminance élevée (c'est-à-dire une quantité de lumière émise élevée, soit une efficacité élevée), et d'une faible variabilité de couleur selon l'angle d'observation (Delta de couleur).The objective of the present invention is the selection of organic systems of "conventional high performance organic stack" type for obtaining for OLED devices incorporating them, the best possible combination of a high CRI, a high luminance (c '). that is, a high amount of emitted light, a high efficiency), and a low color variability depending on the viewing angle (color Delta).
Selon un de ses aspects, la présente invention a pour objet un dispositif électroluminescent organique selon la revendication 1, les revendications dépendantes présentant des modes de réalisation préférés.According to one of its aspects, the present invention relates to an organic electroluminescent device according to claim 1, the dependent claims having preferred embodiments.
L'invention porte sur un dispositif électroluminescent organique comprenant (i) un substrat transparent comprenant un support porteur d'une électrode, et (ii) un système OLED émettant une lumière blanche, adjacent à l'électrode du substrat transparent, comprenant une succession d'au moins trois couches émettrices, une émettant dans le vert, une dans le bleu et une dans le rouge, parmi lesquelles deux au moins sont séparées l'une de l'autre par une couche organique de séparation. Il se caractérise par le fait que, parmi ces trois couches émettrices, la couche émettrice la plus éloignée de l’électrode est celle émettant dans le vert et la couche émettrice la plus proche de l’électrode est celle émettant dans le rouge.An organic electroluminescent device comprises (i) a transparent substrate comprising an electrode carrier, and (ii) an OLED system emitting white light, adjacent to the transparent substrate electrode, comprising a succession of at least three emitter layers, one emitting in green, one in blue and one in red, of which at least two are separated from each other by an organic separation layer. It is characterized by the fact that, among these three emitting layers, the emitting layer furthest from the electrode is that emitting in the green and the emitting layer closest to the electrode is that emitting in the red.
De tels dispositifs ont l'avantage d'offrir un excellent compromis entre un CRI élevé, une luminance élevée, et une faible variabilité de couleur selon l'angle d'observation, et bien que des dispositifs électroluminescents organiques existent offrant pour une de ces propriétés de meilleurs résultats, nous avons trouvé que cette séquence particulière de couches émettrices "GBR" offrait à la fois un CRI élevé, une luminance élevée et un faible Delta de couleur, soit une meilleure stabilité de la couleur selon l'angle.Such devices have the advantage of offering an excellent compromise between a high CRI, a high luminance, and a low color variability depending on the viewing angle, and although organic electroluminescent devices exist offering for one of these properties With better results, we found that this particular sequence of "GBR" transmitting layers offered both high CRI, high luminance, and low color Delta, or better color stability at angle.
Le substrat de la présente invention est dit transparent, c'est-à-dire qu'il présente une absorption lumineuse d'au plus 50%, voire d'au plus 30%, préférentiellement d'au plus 20% ou au plus 15%, plus préférentiellement d'au plus 12% ou au plus 10% dans le domaine des longueurs d'onde de la lumière visible. Le substrat de la présente invention comprend un support et une électrode.The substrate of the present invention is said to be transparent, that is to say that it has a light absorption of at most 50%, or even at most 30%, preferably at most 20% or at most 15%. %, more preferably at most 12% or at most 10% in the wavelength range of visible light. The substrate of the present invention comprises a support and an electrode.
Le support présente de préférence un indice de réfraction d'au moins 1.2,1.4 ou 1.5 à une longueur d'onde de 550 nm. Ceci permet, à structure de substrat égale, d'augmenter la quantité de lumière transmise ou émise.The support preferably has a refractive index of at least 1.2.1.4 or 1.5 at a wavelength of 550 nm. This makes it possible, with an equal substrate structure, to increase the quantity of light transmitted or emitted.
Sous le terme "support", on entend désigner non seulement le support en tant que tel mais également toute structure comprenant le support ainsi qu'au moins une couche d'un matériau ayant indice de réfraction, nmatériau, proche de l'indice de réfraction du support, nsupport, en d'autres termes |nsupport-rWéiïaul ^ 0,1, I nSUpp0rt-nmatériau I représentant la valeur absolue de la différence entre les indices de réfraction. On peut citer comme exemple une couche d'oxyde de silicium déposée sur un support en verre silico-sodo-calcique.The term "support" is intended to denote not only the support as such but also any structure comprising the support and at least one layer of a material having a refractive index, a material, close to the refractive index. of the support, nsupport, in other words | nsupport-rWéiïaul ^ 0,1, I nSUpp0rt-nmaterial I representing the absolute value of the difference between the refractive indices. There may be mentioned as an example a silicon oxide layer deposited on a soda-lime-silica glass support.
Le support peut inclure des dispositifs additionnels favorisant l'extraction de lumière sur l'une et ou l'autre de ses faces. Un de ces dispositifs, à savoir une couche de diffusion, est décrit dans les documents publiés W02009/017035, W02009/116531, W02010/084922, W02010/084925, W02011/046156, W02011/046190 et la demande PCT/JP2011/074358, tous incorporés ici par référence. Généralement, cette couche de diffusion présente une épaisseur de plus de 5 pm et n’est pas considérée comme un système optique cohérent. Dans le cas où une telle couche de diffusion est en contact avec l'électrode selon l'invention, nSUpport est alors considéré comme étant l'indice, éventuellement de la matrice, de cette couche de diffusion.The support can include additional devices that promote the extraction of light on one or the other of its faces. One of these devices, namely a diffusion layer, is described in published documents WO2009 / 017035, WO2009 / 116531, WO2010 / 084922, WO2010 / 084925, WO2011 / 046156, WO2011 / 046190 and PCT / JP2011 / 074358, all incorporated herein by reference. Generally, this diffusion layer has a thickness of more than 5 μm and is not considered a coherent optical system. In the case where such a diffusion layer is in contact with the electrode according to the invention, nSupport is then considered to be the index, possibly of the matrix, of this diffusion layer.
De manière alternative, il peut être souhaitable d'éviter ou de minimiser la diffusion du support. Le substrat selon l'invention peut ainsi afficher une valeur de flou ("haze") inférieure à 20%, plus préférentiellement inférieure à 10%, ou encore plus préférentiellement inférieure à 2% ou à 1%. L'avantage est alors que le dispositif organique incluant un tel substrat présente un aspect attrayant et non laiteux lorsqu'il est hors tension. Une esthétique de miroir peut, par exemple, être obtenue si la seconde électrode de charge opposée est réfléchissante; ou il est possible de réaliser un assemblage de vitrage transparent si la seconde électrode est également semi-transparente.Alternatively, it may be desirable to avoid or minimize the diffusion of the support. The substrate according to the invention can thus display a haze value of less than 20%, more preferably less than 10%, or even more preferably less than 2% or 1%. The advantage is that the organic device including such a substrate has an attractive appearance and non-milky when off. A mirror aesthetic may, for example, be obtained if the second opposite charge electrode is reflective; or it is possible to make a transparent glazing assembly if the second electrode is also semi-transparent.
Dans le cas d'une seconde électrode réfléchissante, le dispositif organique complet peut alors présenter une réflexion lumineuse (selon CIE, illuminant D65 2°) mesurée côté support de plus de 20%, ou plus préférentiellement de plus de 40% ou encore plus avantageusement de plus de 60%. Dans le cas d'une seconde électrode semi-transparente, le dispositif organique complet peut alors présenter une transmission lumineuse d'au moins 5% (selon CIE, illuminant D65 2°), ou plus avantageusement d'au moins 10% ou encore plus préférentiellement d'au moins 20%.In the case of a second reflecting electrode, the complete organic device can then have a light reflection (according to CIE, illuminant D65 2 °) measured on the support side of more than 20%, or more preferably of more than 40% or even more advantageously more than 60%. In the case of a second semi-transparent electrode, the complete organic device can then have a light transmission of at least 5% (according to CIE, illuminant D65 2 °), or more advantageously at least 10% or more preferably at least 20%.
La fonction du support est de supporter et/ou de protéger l'électrode. Le support peut être en verre, en matière plastique rigide (par exemple : verre organique, polycarbonate) ou en films polymériques souples (par exemple : PVC, PET,PP, PTFE). Le support est de préférence rigide. Alternativement, il peut être roulé sur lui-même (par exemple un verre souple extra-fin utilisable dans un processus de dépôt "roll to roll").The function of the support is to support and / or protect the electrode. The support may be made of glass, rigid plastics material (for example: organic glass, polycarbonate) or flexible polymeric films (for example: PVC, PET, PP, PTFE). The support is preferably rigid. Alternatively, it can be rolled on itself (for example an extra-fine flexible glass that can be used in a "roll to roll" deposition process).
Lorsque le support est en verre, par exemple une feuille de verre, celui-ci a de préférence une épaisseur géométrique d'au moins 0,05 mm.Le verre est de préférence silico-sodo-calcique clair ou coloré dans la masse ou en surface. Avantageusement, il peut être extra-clair, c'est-à-dire un verre avec un contenu total en fer, exprimé en tant que Fe203, de moins de 0.020 % poids, de préférence de moins de 0.015% poids. Le verre, du fait de sa faible porosité, a l'avantage d'assurer une bonne protection contre toute forme de contamination d'un dispositif comprenant le substrat transparent selon l'invention.When the support is made of glass, for example a glass sheet, the latter preferably has a geometrical thickness of at least 0.05 mm. The glass is preferably clear or colored in the mass or in the form of silico-soda-lime. area. Advantageously, it can be extra-clear, that is to say a glass with a total iron content, expressed as Fe 2 O 3, of less than 0.020% by weight, preferably less than 0.015% by weight. The glass, because of its low porosity, has the advantage of providing good protection against any form of contamination of a device comprising the transparent substrate according to the invention.
Dans certains modes particuliers de réalisation, le support porte un revêtement fonctionnel situé sur la face opposée à la face sur laquelle l'électrode est déposée. Ce revêtement fonctionnel peut être une couche ou un empilement de plusieurs couches à fonction, par exemple, antireflet, diffusante, antibuée, antisalissure, antigriffe ou absorbant sélectif.In certain particular embodiments, the support carries a functional coating located on the face opposite to the face on which the electrode is deposited. This functional coating may be a layer or stack of several functional layers, for example, antireflection, diffusing, anti-fogging, anti-fouling, anti-scrape or selective absorbent.
L’électrode selon l'invention peut comprendre ou consister essentiellement en une couche d'oxyde d'indium dopé étain (ITO), une couche d'oxyde de zinc dopé aluminium (AZO) ou dopé gallium (GZO), ou une couche d'oxyde d'étain dopé fluor. De manière préférée, l'électrode consiste essentiellement en une couche d'oxyde d'indium dopé étain; celle-ci peut avantageusement présenter une épaisseur d'au moins 50 nm, préférentiellement d'au moins 75 nm, et/ou d'au plus 500 nm ou 400 nm, préférentiellement d'au plus 350 nm ou 300 nm, plus préférentiellement encore d'au plus 250 nm. L'électrode peut se comporter comme une anode ou, au contraire, comme une cathode.The electrode according to the invention may comprise or consist essentially of a tin-doped indium oxide (ITO) layer, a doped aluminum oxide (AZO) or gallium-doped (GZO) zinc oxide layer, or a layer of tin oxide doped with fluorine. Preferably, the electrode consists essentially of a tin-doped indium oxide layer; this may advantageously have a thickness of at least 50 nm, preferably at least 75 nm, and / or at most 500 nm or 400 nm, preferably at most 350 nm or 300 nm, more preferably 250 nm or less. The electrode can behave as an anode or, on the contrary, as a cathode.
De manière alternative, l'électrode peut être formée d'un multicouche conducteur, comprenant au moins une couche métallique conductrice entourée de couches diélectriques.Alternatively, the electrode may be formed of a conductive multilayer, comprising at least one conductive metal layer surrounded by dielectric layers.
Les couches métalliques de conduction de l'électrode peuvent être au nombre de un, deux ou trois. Elles assurent principalement la conduction électrique de ladite électrode. Elles comprennent au moins une couche comprenant un métal ou un mélange de métaux. Le métal et/ou le mélange de métaux comprend de préférence au moins un élément sélectionné parmi Ag, Au, Pd, Pt, AI, Cu, Zn, Cd, In, Si, Zr, Mo, Ni, Cr, Mg, Mn, Co, Sn. Préférentiellement, le métal et/ou le mélange de métaux comprend au moins un élément sélectionné parmi Ag, Au, Cu, Al. Plus préférentiellement, la couche métallique de conduction comprend au moins de l'argent sous forme pure ou alliée à un autre métal, de préférence sélectionné parmi Pd et Au. L'épaisseur géométrique des couches métalliques de conduction est d'au moins 6 nm, de préférence au moins 7 nm, plus préférentiellement au moins 8 nm. De préférence, l'épaisseur géométrique des couches métalliques de conduction est d'au plus 25 nm, de préférence au plus 20 nm.The conduction metal layers of the electrode may be one, two or three. They mainly provide the electrical conduction of said electrode. They comprise at least one layer comprising a metal or a mixture of metals. The metal and / or the mixture of metals preferably comprises at least one element selected from Ag, Au, Pd, Pt, Al, Cu, Zn, Cd, In, Si, Zr, Mo, Ni, Cr, Mg, Mn, Co, Sn. Preferably, the metal and / or the mixture of metals comprises at least one element selected from Ag, Au, Cu, Al. More preferentially, the conductive metal layer comprises at least silver in pure form or in combination with another metal. preferably selected from Pd and Au. The geometrical thickness of the conductive metal layers is at least 6 nm, preferably at least 7 nm, more preferably at least 8 nm. Preferably, the geometric thickness of the conductive metal layers is at most 25 nm, preferably at most 20 nm.
Les couches diélectriques peuvent comprendre une ou plusieurs sous-couches de natures différentes. Avantageusement, elles comprennent un composé présentant un indice de réfraction à une longueur d'onde de 550 nm d'au moins 1.6, au moins 1.8 ou au moins 1.9, et/ou au plus 2.7 ou au plus 2.5.The dielectric layers may comprise one or more sublayers of different natures. Advantageously, they comprise a compound having a refractive index at a wavelength of 550 nm of at least 1.6, at least 1.8 or at least 1.9, and / or at most 2.7 or at most 2.5.
De préférence, elles présentent un indice de réfraction qui est supérieur à celui du support d'au moins 0.1, de préférence d'au moins 0.2. De façon préférée, les couches diélectriques comprennent au moins un composé sélectionné parmi : - les oxydes d'au moins un élément sélectionné parmi Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb et Bi, ainsi que les mélanges d'au moins deux d'entre eux; - le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium, l'oxycarbure de silicium, l'oxycarbonitrure de silicium, le nitrure d'aluminium, l'oxynitrure d'aluminium ainsi que les mélanges d'au moins deux d'entre eux.Preferably, they have a refractive index which is greater than that of the support by at least 0.1, preferably at least 0.2. Preferably, the dielectric layers comprise at least one compound selected from: - oxides of at least one element selected from Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb and Bi, as well as mixtures of at least two of them; silicon nitride, silicon oxynitride, silicon oxycarbide, silicon oxycarbonitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride and mixtures of at least two of them.
Plus préférentiellement encore, elles comprennent au moins un composé sélectionné parmi les oxydes de zinc, les oxydes d'étain, les oxydes de titane, les nitrures d'aluminium, les nitrures de silicium, les mélanges d'au moins deux d'entre eux, les oxydes mixtes de zinc-étain et les oxydes mixtes de titane-zirconium-yttrium. L'épaisseur géométrique des couches diélectriques est d'au moins 20 nm ou au moins 30 nm, plus préférentiellement d'au moins 55 nm. Préférentiellement, elle est inférieure à 100 nm ou à 90 nm, de préférence inférieure à 80 nm. Dans des modes de réalisations préférés de l'invention, la dernière couche diélectrique de l'électrode, celle la plus éloignée du support présente une épaisseur géométrique d'au moins 5 nm ou au moins 8 nm, plus préférentiellement d'au moins 10 nm et/ou inférieure à 50 nm ou à 40 nm, de préférence inférieure à 30 nm ou à 25 nm, plus préférentiellement inférieure à 22 nm, à 20 nm ou à 18 nm.More preferably still, they comprise at least one compound selected from zinc oxides, tin oxides, titanium oxides, aluminum nitrides, silicon nitrides, and mixtures of at least two of them. , zinc-tin mixed oxides and titanium-zirconium-yttrium mixed oxides. The geometric thickness of the dielectric layers is at least 20 nm or at least 30 nm, more preferably at least 55 nm. Preferably, it is less than 100 nm or 90 nm, preferably less than 80 nm. In preferred embodiments of the invention, the last dielectric layer of the electrode, the one farthest from the support has a geometric thickness of at least 5 nm or at least 8 nm, more preferably at least 10 nm. and / or less than 50 nm or 40 nm, preferably less than 30 nm or 25 nm, more preferably less than 22 nm, 20 nm or 18 nm.
De manière générale, lorsque des valeurs d'épaisseur géométrique sont données ici pour les couches diélectriques de l'électrode, elles le sont pour un matériau constitutif présentant un indice de réfraction entre 1.8 et 2.2, plus préférentiellement entre 1.9 et 2.1 ou encore plus préférentiellement entre 1.95 et 2.05 à une longueur d'onde de 550 nm. Elles correspondent donc à une épaisseur optique égale à l'épaisseur géométrique multipliée par cet indice de réfraction qui est proche de 2. Si un autre choix de matériau est fait, avec un indice de réfraction différent, il suffit de recalculer une épaisseur géométrique correspondante.In general, when geometric thickness values are given here for the dielectric layers of the electrode, they are for a constituent material having a refractive index between 1.8 and 2.2, more preferably between 1.9 and 2.1 or even more preferentially. between 1.95 and 2.05 at a wavelength of 550 nm. They therefore correspond to an optical thickness equal to the geometrical thickness multiplied by this refractive index which is close to 2. If another choice of material is made, with a different refractive index, it is sufficient to recalculate a corresponding geometrical thickness.
Alternativement encore, l'électrode peut comprendre ou consister essentiellement en un polymère conducteur transparent, par exemple PEDOT:PSS, ou des nano-fils d'argent, par exemple un film ClearOhm™ de la firme CAMBRIOS.Alternatively, the electrode may comprise or consist essentially of a transparent conductive polymer, for example PEDOT: PSS, or silver nano-wires, for example a ClearOhm ™ film from CAMBRIOS.
Le dispositif électroluminescent organique selon l'invention comprend en outre un système de couches organiques électroluminescentes (système OLED) émettant une lumière blanche, adjacent à l'électrode du substrat transparent.The organic electroluminescent device according to the invention further comprises a system of organic electroluminescent layers (OLED system) emitting a white light, adjacent to the electrode of the transparent substrate.
Pour qu'un système OLED émette une lumière blanche, il peut comprendre, et c'est le cas dans la présente invention, un empilement de trois structures de couches organiques correspondant aux parties émettrices de lumière rouge, verte et bleue. Dans le cas présent, les couches organiques émettrices sont séparées par une ou des couches organiques de séparation (par exemple: couches de transport de charges); ces structures sont appelées "empilements organiques performants classiques".For an OLED system to emit white light, it can include, and this is the case in the present invention, a stack of three organic layer structures corresponding to the red, green and blue light emitting portions. In the present case, the organic emitting layers are separated by one or more organic separation layers (for example: charge transport layers); these structures are called "traditional performance organic stacks".
Les couches organiques peuvent être constituées d'une couche en matériau unique ou d'une pluralité de couches chacune en un matériau différent. On peut aussi utiliser des systèmes à quatre couches émettrices où la couleur jaune (représentée par la lettre Y) permet d'étendre la couverture spectrale de la lumière visible du système OLED.The organic layers may consist of a single material layer or a plurality of layers each of a different material. It is also possible to use systems with four emitting layers where the yellow color (represented by the letter Y) makes it possible to extend the spectral coverage of the visible light of the OLED system.
Par les termes "lumière blanche", on entend désigner une lumière dont les coordonnées chromatiques à 0°, pour un rayonnement perpendiculaire à la surface du substrat, sont comprises dans un des huit quadrilatères de chromaticité, contours des quadrilatères compris. Ces quadrilatères sont définis aux pages 10 à 12 de la norme ANSI_NEMA_ANSLG C78.377-2008. Ces quadrilatères sont représentés sur la figure Al, PART 1 intitulée « Graphical représentation of the chromaticity spécification of SSL products in Table 1, on the CIE (x,y) chromaticity diagram ».The term "white light" is intended to designate a light whose chromatic coordinates at 0 °, for a radiation perpendicular to the surface of the substrate, are included in one of the eight quadrilaterals of chromaticity, including the contours of the quadrilaterals. These quadrilaterals are defined on pages 10 to 12 of the standard ANSI_NEMA_ANSLG C78.377-2008. These quadrilaterals are represented in FIG. A1, entitled "Graphical representation of the chromaticity specification of SSL products in Table 1, on the CIE (x, y) chromaticity diagram".
De préférence, la (ou les) couche organique de séparation, séparant au moins deux des différentes couches émettrices, présente une épaisseur d'au moins 5 nm, plus préférentiellement d'au moins 15 nm, ou encore plus préférentiellement d'au moins 30 nm.Preferably, the organic separation layer (s), separating at least two of the different emitting layers, has a thickness of at least 5 nm, more preferably at least 15 nm, or even more preferably at least 30 nm. nm.
Des matériaux permettant de fabriquer un système OLED selon l'invention sont décrits par exemple dans Reineke et al. (NATURE, Vol 459, 14 May 2009) ou dans Rosenow et al. (Journal of Applied Physics, Vol. 108,113113 (2010).Materials making it possible to manufacture an OLED system according to the invention are described for example in Reineke et al. (NATURE, Vol 459, 14 May 2009) or in Rosenow et al. (Journal of Applied Physics, Vol 108, 11313 (2010).
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif organique électroluminescent est intégré dans un vitrage, un double vitrage ou un vitrage feuilleté. Il est également possible d'intégrer plusieurs dispositifs organiques électroluminescents.According to a particular embodiment, the organic electroluminescent device is integrated in a glazing unit, a double glazing unit or a laminated glazing unit. It is also possible to integrate several electroluminescent organic devices.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le dispositif organique électroluminescent est enfermé dans au moins un matériau d'encapsulation en verre et/ou en plastique. Les différents modes de réalisation des dispositifs organiques électroluminescents peuvent être combinés.According to another particular embodiment, the organic electroluminescent device is enclosed in at least one encapsulating material made of glass and / or plastic. The different embodiments of organic electroluminescent devices can be combined.
Enfin, les différents dispositifs organiques électroluminescents ont un vaste domaine d'utilisation. L'invention s'adresse notamment aux utilisations possibles de ces dispositifs organiques électroluminescents pour la réalisation d'une ou plusieurs surfaces lumineuses. Le terme surface lumineuse comprend par exemple les dalles éclairantes, panneaux lumineux, cloisons lumineuses, plans de travail, serres, lampes de poche, fonds d'écran, fonds de tiroirs, toits lumineux, écrans tactiles, lampes, flashs photo, fonds lumineux d'affichage, signaux de sécurité, étagères, éclairages d'habitacle de voiture ou d'avion.Finally, the various organic electroluminescent devices have a wide field of use. The invention is particularly directed to the possible uses of these organic electroluminescent devices for producing one or more light surfaces. The term illuminated surface includes, for example, illuminating slabs, illuminated panels, light partitions, worktops, greenhouses, flashlights, wallpapers, drawer bottoms, illuminated roofs, touch screens, lamps, photo flashes, illuminated backgrounds. display, safety signs, shelves, car or airplane cockpit lights.
Les dispositifs organiques électroluminescents selon l'invention peuvent présenter avantageusement, en combinaison: - un CRI supérieur à 60, de préférence supérieur à 70, - un Delta de couleur inférieur à 2.4, de préférence inférieur à 2.0 ou à 1.8.The organic electroluminescent devices according to the invention may advantageously have, in combination: a CRI greater than 60, preferably greater than 70, a color Delta less than 2.4, preferably less than 2.0 or 1.8.
Les dispositifs organiques électroluminescents selon l'invention peuvent également présenter avantageusement une efficacité supérieure à 15 lumen/watt à une luminance de 10000 cd/m2.The organic electroluminescent devices according to the invention can also advantageously have an efficiency greater than 15 lumen / watt at a luminance of 10,000 cd / m 2.
De façon générale, la présente description s'est focalisée sur des OLED de type "bottom émission", mais les mêmes principes s'appliquent pour des OLED de type "top émission".In general, the present description has focused on "bottom-emission" OLEDs, but the same principles apply for OLEDs of the "top-emission" type.
Des modes de réalisation particuliers de l'invention vont à présent être décrits, en tant qu'exemples, tout en faisant référence à la Figure 1 et aux exemples 1 et 2. Des exemples comparatifs 1 et 2, ne formant pas partie de l'invention, sont également présentés.Particular embodiments of the invention will now be described, as examples, while referring to Figure 1 and Examples 1 and 2. Comparative Examples 1 and 2, not forming part of the invention are also presented.
Fig. 1: coupe transversale d'un dispositif électroluminescent organique selon l'inventionFig. 1: cross section of an organic electroluminescent device according to the invention
Le dispositif électroluminescent organique (100) de la figure 1 comprend un substrat transparent (1), un système , OLED (2) et une contre-électrode (3), le substrat transparent (1) comprenant un support (10) porteur d'une électrode (11). Le système OLED (2) comprend, dans l'ordre à partir du support (10), une première couche organique (OD4) incluant une couche de transport de trous, une couche émettrice rouge (EMR), une deuxième couche organique (OD3) incluant une couche de transport d'électrons et une couche de transport de trous, une couche émettrice bleue (EMB), une troisième couche organique (OD2) incluant une couche de transport d'électrons et une couche de transport de trous, une couche émettrice verte (EMG), et une quatrième couche organique (OD1) incluant une couche de transport d'électrons. Ce système OLED est dit "GBR". Une ou plusieurs couche(s) de blocage (non représentées à la figure 1) peut également être prévue dans le système OLED dans une ou plusieurs couche(s) transporteuse(s) de charges.The organic electroluminescent device (100) of FIG. 1 comprises a transparent substrate (1), a system, OLED (2) and a counter-electrode (3), the transparent substrate (1) comprising a carrier (10) carrying an electrode (11). The OLED system (2) comprises, in order from the medium (10), a first organic layer (OD4) including a hole transport layer, a red emitter layer (EMR), a second organic layer (OD3) including an electron transport layer and a hole transport layer, a blue emitting layer (EMB), a third organic layer (OD2) including an electron transport layer and a hole transport layer, an emitting layer green (EMG), and a fourth organic layer (OD1) including an electron transport layer. This OLED system is called "GBR". One or more blocking layer (s) (not shown in FIG. 1) may also be provided in the OLED system in one or more charge transport layer (s).
Les différents éléments des figures ne sont pas représentés à l'échelle.The different elements of the figures are not represented on the scale.
Des exemples de dispositifs électroluminescents organiques selon l'invention ainsi que des exemples comparatifs ne faisant pas partie de l'invention, sont présentés au Tableau I.Examples of organic electroluminescent devices according to the invention as well as comparative examples not forming part of the invention are shown in Table I.
Pour chaque partie du dispositif électroluminescent organique, la ou les couche(s) formant l'électrode et le système organique y sont décrites: leur nature et leur épaisseur géométrique exprimée en nanomètres.For each part of the organic electroluminescent device, the layer (s) forming the electrode and the organic system are described therein: their nature and their geometrical thickness expressed in nanometers.
Zn90Sn10O représente un oxyde mixte de Zn (90% poids) et Sn (10% poids)Zn90Sn10O represents a mixed oxide of Zn (90% weight) and Sn (10% by weight)
Zn48Sn520 représente un oxyde mixte de Zn (48% poids) et Sn (52% poids)Zn48Sn520 represents a mixed oxide of Zn (48% weight) and Sn (52% weight)
TxO représente une couche de Ti02 déposée par pulvérisation magnétron à partir d'une cible céramique ITO représente une couche d'oxyde d'indium dopé étainTxO represents a layer of TiO2 deposited by magnetron sputtering from a ceramic target ITO represents a layer of tin doped indium oxide
Tous les dispositifs électroluminescents organiques des exemples et exemples comparatifs ont un support en verre sodo-silico-calcique, d'indice de réfraction d'environ 1.5.All the organic electroluminescent devices of the examples and comparative examples have a sodo-silico-calcic glass support with a refractive index of about 1.5.
Les performances des dispositifs électroluminescents organiques des exemples et exemples comparatifs sont données dans le tableau I.The performance of organic electroluminescent devices of the Examples and Comparative Examples are given in Table I.
Les performances des exemple 1 et exemple comparatif 1 ont été mesurées sur des échantillons fabriqués, tandis que les performances des exemple 2 et exemple comparatif 2 ont été calculées à l'aide du programme de simulation SETFOS (Semiconducting Emissive Thin Film Opties Simulator) de la firme Fluxim (http://www.fluxim.ch), version 2.The performance of Example 1 and Comparative Example 1 were measured on fabricated samples, while the performance of Example 2 and Comparative Example 2 were calculated using the SETFOS (Semiconducting Emissive Thin Film Opti- firm Fluxim (http://www.fluxim.ch), version 2.
La luminance est exprimée en unité arbitraire. Seules les luminances des exemple 1 et exemple comparatif 1 peuvent être comparées entre elles et celles des exemple 2 et exemple comparatif 2 entre elles, la même échelle n'ayant pas été utilisée dans les deux cas (1 et 2). Les valeurs de CRI données sont des moyennes de CRI calculés à des angles de 0, 10, 20, ..., 80 degrés selon la formule ci-dessus. Les valeurs de Delta de couleur (Deltacol) ont également été calculées selon la formule donnée ci-dessus.The luminance is expressed in arbitrary units. Only the luminances of Example 1 and Comparative Example 1 can be compared with each other and those of Examples 2 and Comparative Example 2 with each other, the same scale having not been used in both cases (1 and 2). The given CRI values are CRI averages calculated at angles of 0, 10, 20, ..., 80 degrees according to the formula above. Delta color values (Deltacol) were also calculated according to the formula given above.
Les performances des exemples montrent certes une luminance plus faible dans les cas "GBR" que dans les cas "RGB", mais bien un CRI et un Delta de couleur améliorés (CRI plus élevé, Delta de couleur plus faible). Les empilements "GBR" proposent ainsi une excellente combinaison des valeurs de luminance, CRI et Delta de couleur, avec un CRI supérieur à 75 et un Delta de couleur inférieur à 1.6.The performances of the examples certainly show a lower luminance in the "GBR" cases than in the "RGB" cases, but an improved CRI and Delta of color (higher CRI, lower color Delta). The "GBR" stacks thus offer an excellent combination of luminance, CRI and color Delta values, with a CRI greater than 75 and a color Delta of less than 1.6.
En outre, r'outcoupling" ou "extraction de lumière", des dispositifs électroluminescents organiques fabriqués selon l'exemple 1 et l'exemple comparatif 1 a été mesuré. Malgré une luminance inférieure, le système GBR offre un meilleur outcoupling que le système RGB. Sans vouloir être lié par la théorie, ce phénomène, assez inattendu, pourrait s'expliquer par le fait que la variabilité des valeurs de luminance et d'outcoupling entre les différentes couleurs du spectre visible est moins marquée dans le système GBR qu'RGB (rouges moins favorisés). En d'autres termes, un système GBR couplé à un dispositif d'extraction de lumière classique fonctionne mieux car le spectre des dispositifs GBR est moins sensible à la dispersion, particulièrement dans le rouge; dès lors, la couleur et l'extraction en blanc y sont meilleures.In addition, "uncoupling" or "light extraction", organic electroluminescent devices manufactured according to Example 1 and Comparative Example 1 were measured Despite a lower luminance, the GBR system offers better outcoupling than the RGB system. Without being bound by the theory, this phenomenon, quite unexpected, could be explained by the fact that the variability of the luminance and outcoupling values between the different colors of the visible spectrum is less marked in the GBR system than RGB. In other words, a GBR system coupled to a conventional light extraction device works better because the spectrum of GBR devices is less sensitive to dispersion, especially in the red, so the color and extraction in white are better.
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