EP-4739051-A1 - LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A DEVICE AND LIGHT EMITTING DISPLAY SYSTEM

Abstract

Un aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage électroluminescent à partir d'îlots séparés par une tranchée, le procédé comprenant : - un remplissage de la tranchée avec un élément structurel isolant ; - une formation d'un ruban protecteur (108) recouvrant, en partie seulement, chacun des îlots et chevauchant l'élément structurel ; - une gravure partielle de l'élément structurel de manière à former un pilier (109) sous le ruban protecteur de sorte que ce dernier présente des parties (110a, 110b) en porte-à-faux ; et - un dépôt d'une couche organique d'où il résulte deux portions distinctes et séparées, une première portion s'étendant de manière continue sur chaque îlot et sur le ruban protecteur, et une deuxième portion s'étendant sur le substrat.

Inventors

• BALLOT, Clément
• GASSE, ADRIEN
• HAAS, GUNTHER

Assignees

• Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives
• Microoled

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251031

Claims (19)

1. Procédé (300) de fabrication d'un dispositif (200) d'affichage électroluminescent à partir d'un précurseur (100), ledit précurseur (100) comprenant une pluralité d'îlots (101), disposés sur un substrat (102), chaque îlot (101) comprenant une couche support (104) s'étendant sur le substrat (102) ; et une couche conductrice (103) s'étendant sur la couche support (104), les îlots étant séparés deux à deux par une tranchée (106), le procédé (300) comprenant : - un remplissage de chaque tranchée (106) séparant les îlots (101) avec un élément structurel (107) isolant électriquement les îlots (101), pour chaque tranchée (106), le remplissage étant réalisé jusqu'à ce que ledit élément structurel (107) atteigne le sommet des îlots (101) séparés par ladite tranchée (106) ; - une formation d'au moins un ruban protecteur (108), chaque ruban protecteur (108) connectant deux îlots (101) entre eux en chevauchant la tranchée (102) séparant lesdits deux îlots (101) et en recouvrant l'élément structurel (107) s'étendant dans la tranchée (106), chaque ruban protecteur (108) recouvrant, en partie seulement, chacun des deux îlots (101) qu'il connecte ; - une gravure partielle de l'élément structurel (107) de manière sélective par rapport à chaque ruban protecteur (108) et par rapport aux couches conductrices (103) des îlots (101), la gravure partielle comprenant au moins une phase de gravure isotrope, la gravure partielle étant réalisée de manière à ne conserver qu'une portion (109) de l'élément structurel (107) disposée sous chaque ruban protecteur (108) et ladite portion (109) formant un pilier pour chaque ruban protecteur (108), la gravure partielle étant en outre réalisée de sorte qu'au moins une partie (110a, 110b) de chaque ruban protecteur (108) s'étendant en porte-à-faux au-delà du pilier (109) qui le supporte ; et - un dépôt d'une couche organique (201) de manière anisotrope avec un angle sensiblement perpendiculaire au substrat (102) d'où il résulte deux portions (201-1, 201-2) distinctes et séparées de la couche organique (201) dont, une première portion (201-1) s'étendant de manière continue sur chaque îlot (101) et sur chaque ruban protecteur (108), et une deuxième portion (201-2) s'étendant sur le substrat (102), une épaisseur de dépôt de la couche organique (201) étant choisi de sorte que la deuxième portion (203) de la couche organique (201) n'atteigne pas ladite au moins une partie (110a, 110b) en porte-à-faux de chaque ruban protecteur (108).
2. Procédé (300) selon la revendication 1, dans lequel la gravure partielle de l'élément structurel (107) est réalisée de sorte que l'écart latéral (D110) de ladite au moins une partie en porte-à-faux (110a, 110b) de chaque ruban protecteur (108) par rapport au pilier (109) qui le supporte est strictement supérieure à 100 nm.
3. Procédé (300) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel pour chaque tranchée (106), le remplissage est réalisé jusqu'à que l'élément structurel (107) dépasse les couches conductrices (103) des deux îlots (101) séparés par ladite tranchée (106) d'une hauteur comprise entre 10 nm et 100 nm.
4. Procédé (300) selon la revendication 3, dans lequel chaque îlot (101) comprend, avant le remplissage de chaque tranchée (106), une couche sacrificielle (105) s'étendant sur la couche conductrice (103), le remplissage de chaque tranchée (106) avec l'élément structurel (107) étant réalisé de sorte que l'élément structurel (107) atteigne le sommet des couches sacrificielles (105) s'étendant sur les îlots (101).
5. Procédé (300) selon la revendication 4, comprenant en outre, après le remplissage de chaque tranchée (106) et avant la formation de chaque ruban protecteur (108), une gravure de la couche sacrificielle (105) de chaque îlot (101) de manière sélective par rapport à l'élément structurel (107), la gravure étant réalisée avec arrêt sur ladite couche conductrice (103) dudit ilot (101).
6. Procédé (300) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel, pour chaque tranchée (106), le remplissage avec l'élément structurel (107) comprend : - un dépôt d'une couche en matériau électriquement isolant de manière à remplir complètement ladite tranchée (106) ; - un polissage de la couche en matériau électriquement isolant avec un arrêt sur la couche sacrificielle (105) de chaque îlot (101).
7. Procédé (300) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel, pour chaque tranchée (106), le remplissage avec l'élément structurel (107) comprend les étapes suivantes : - un dépôt d'une couche diélectrique de manière conforme dans ladite tranchée (106) ; - un dépôt d'une couche en matériau de remplissage sur la couche diélectrique de manière à remplir complètement ladite tranchée (106) ; - un polissage de la couche diélectrique et la couche de remplissage avec un arrêt sur la couche sacrificielle (105) de chaque îlot (101).
8. Procédé (300) selon la revendication 7, dans lequel le matériau de remplissage est du silicium amorphe ou du silicium polycristallin.
9. Procédé (300) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant, avant la formation de chaque ruban protecteur (108), un fluage ou un gonflement de l'élément structurel (107) de sorte qu'il déborde sur une portion de la couche conductrice de chaque îlot (101) en formant au moins une surface libre continue et sans arête, s'étendant de la couche conductrice (103) d'un des îlots (101) à la couche conductrice d'un autre îlot (101), chaque surface libre présentant une pente, mesurée par rapport au substrat (102), comprise entre -45 degrés et 45 degrés et préférentiellement entre -20 degrés et +20 degrés.
10. Procédé (300) selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel chaque ruban protecteur (108) est électriquement isolant.
11. Procédé (300) selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la gravure partielle de l'élément structurel (107) comprend au moins une phase de gravure anisotrope et au moins une phase de gravure isotrope, par exemple en alternance, chaque phase de gravure anisotrope étant réalisée avec une directivité sensiblement perpendiculaire au substrat (102).
12. Procédé (300) selon l'une des revendications 1 à 11, comprenant, après le dépôt de la couche organique (201), un dépôt d'une couche conductrice supplémentaire (204) de manière anisotrope d'où il résulte deux portions (204-1, 204-2) distinctes et séparées de la couche conductrice supplémentaire (204) dont, une première portion (204-1) de la couche conductrice supplémentaire (204) s'étendant de manière continue sur la première portion (201-1) de la couche en matériau organique (201), et une deuxième portion (204-2) de la couche conductrice supplémentaire (204) s'étendant sur la deuxième portion (2021-2) de la couche organique (201), une épaisseur de dépôt de la couche conductrice supplémentaire (204) étant choisi de sorte que la deuxième portion (204-2) de la couche conductrice supplémentaire (204) n'atteigne pas ladite au moins une partie en porte-à-faux (110a, 110b) de chaque ruban protecteur (108).
13. Procédé (300) selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel la gravure partielle de l'élément structurel (107) est en outre réalisée de manière à graver partiellement la couche support (104) de chaque îlot (101) de sorte que, pour chaque îlot (101), au moins une partie (114) de la couche conductrice (103) dudit îlot (101) s'étende en porte-à-faux au-delà de la couche support (104) dudit îlot (101).
14. Dispositif (200) d'affichage électroluminescent comprenant une pluralité d'îlots (101), disposés sur un substrat (102), chaque îlot comprenant une couche support (104) s'étendant sur le substrat (102) et une couche conductrice (103) s'étendant sur la couche support (104), le dispositif comprenant : - au moins une tranchée (106) séparant les îlots (101) deux à deux ; - au moins un ruban protecteur (108), chaque ruban protecteur (108) connectant deux îlots (101) entre eux en chevauchant la tranchée (102) séparant lesdits deux îlots (101), chaque ruban protecteur (108) recouvrant, en partie seulement, chacun des deux îlots (101) ; - au moins un pilier (109) remplissant au moins en partie une tranchée et isolant électriquement les îlots (101) séparés par ladite tranchée (106), chaque pilier (109) atteignant ou dépassant le sommet des deux îlots (101) séparés par ladite tranchée (106), chaque pilier étant disposé sous un ruban protecteur (108) pour supporter ledit ruban protecteur (108) de sorte qu'au moins une partie (110a, 110b) dudit ruban protecteur (108) s'étendant en porte-à-faux au-delà dudit pilier (109) ; et - une couche organique (201) présentant deux portions (201-1, 201-2) distinctes et séparées l'une de l'autre dont, une première portion (201-1) s'étendant de manière continue sur chaque îlot (101) et sur chaque ruban protecteur (108), et une deuxième portion (201-2) s'étendant sur le substrat (102) sans atteindre ladite au moins une partie en porte-à-faux (110a, 110b) de chaque ruban protecteur (108).
15. Dispositif (200) d'affichage selon la revendication 14, dans lequel l'écart latéral (D110) de ladite au moins une partie en porte-à-faux (110a, 110b) de chaque ruban protecteur (108) par rapport au pilier (109) qui le supporte est strictement supérieure à 100 nm.
16. Dispositif (200) d'affichage selon l'une des revendications 14 ou 15, dans lequel ledit moins un pilier (109) est réalisé à partir d'un matériau électriquement isolant.
17. Dispositif (200) d'affichage selon l'une des revendications 14 à 16, dans lequel ledit au moins un pilier (109) comprend une couche diélectrique, permettant d'isoler électriquement les îlots (101) séparés par ledit au moins un pilier (109) ; et un matériau de remplissage, servant de support au ruban protecteur (108), la couche diélectrique dudit au moins un pilier séparant le matériau de remplissage dudit au moins un pilier de chaque îlot (101).
18. Dispositif (200) d'affichage selon l'une des revendications 14 à 16, dans lequel ledit au moins un pilier (109) présente une surface continue et sans arête sur laquelle s'étend le ruban protecteur (108), ladite surface continue et sans arrête s'étendant de la couche conductrice (103) d'un des îlots (101) à la couche conductrice d'un autre îlot (101), chaque surface continue et sans arrête présentant une pente, mesurée par rapport au substrat (102), comprise entre -45 degrés et 45 degrés et préférentiellement entre -20 degrés et +20 degrés.
19. Système d'affichage électroluminescent, comprenant : - un dispositif (200) selon l'une des revendications 14 à 18 ; et - une matrice d'adressage active comprenant une pluralité de transistors, chaque transistor de la pluralité de transistors étant connecté à la couche conductrice (103) d'un des îlots (101) dudit dispositif (200).

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs optoélectroniques et plus particulièrement celui des dispositifs d'affichage matriciel à couches électroluminescentes organiques. La présente invention concerne un procédé un dispositif d'affichage électroluminescent de type OLED (pour « Organic Light-Emitting Diodes » en anglais) ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel dispositif. La présente invention trouve une application avantageuse pour la réalisation d'écrans d'affichage d'objets électroniques, et en particulier pour la réalisation d'écrans d'affichage couleur à haute résolution tels que des écrans d'affichage de type AMOLED (pour « Active Matrix Organic Light-Emitting Diodes » en anglais). L'expression « haute résolution » désigne des pixels de taille inférieure à 15 µm. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans le domaine des dispositifs d'affichage matriciel à couches électroluminescentes organiques, on connaît les micro- afficheurs (dit « microdisplay » en anglais) matriciels de type OLED qui présentent des pixels agencés selon un pas inférieur à 20 µm, typiquement entre 4 µm et 12 µm. Lorsque ce type d'afficheur matriciel est en couleur, chaque pixel est subdivisé en sous-pixels de différentes couleurs (typiquement, trois, ayant pour couleur le rouge, le vert et le bleu) qui coopèrent pour que le pixel émette la couleur souhaitée. La surface des sous pixels peut être rectangulaire, carré, ou autre (par exemple octogonale) et leur taille peut dépendre de la couleur. La dimension typique des sous-pixels peut varier de 1 µm à 20 µm. Chaque sous-pixel est généralement formé par plusieurs couches superposées, dont une électrode inférieure (l'anode) déposée sur un substrat commun, plusieurs couches organiques (dont une au moins est émissive) formant un empilement OLED sur chaque électrode inférieure, et une électrode supérieure (la cathode). Les documents FR3079909A1 et US2023/0041252A1 décrivent des structures permettant de former des pixels OLED (ou sous-pixels OLED) d'aussi petite taille avec une fiabilité industrielle améliorée. Ces structures ont comme avantage commun de permettre une discrétisation douce de l'empilement OLED et de la cathode pour former les pixels (ou sous-pixels). L'expression « discrétisation douce » désigne un procédé de structuration qui préserve les performances de l'empilement OLED. En particulier, les solutions proposées consistent à réaliser la discrétisation de l'empilement OLED autrement qu'avec des étapes de masquage et de retrait qui, généralement, nécessitent des environnements (humidité, température supérieure à 90°C, solvants, ultra-violets, etc.) délétères pour les matériaux organiques. Le document FR3079909 A1 décrit ainsi un premier dispositif d'affichage OLED dans lequel les électrodes inférieures de chaque sous-pixel sont séparées les unes des autres par un mur isolant s'élevant à la verticale du substrat. Chaque mur agit comme un séparateur entre deux sous-pixels voisins. Ce même document FR3079909 décrit un deuxième dispositif dans lequel les murs isolants sont remplacés par des tranchées dans lesquelles une couche isolante est déposée. Les murs isolants et les tranchées sont formés avant que l'empilement OLED soit déposé par évaporation thermique et jouent le même rôle. Comme la technique de dépôt par évaporation est majoritairement directive, l'empilement OLED est préférentiellement déposé sur les parois horizontales du dispositif, et non sur les parois latérales des murs isolants ou des tranchées. L'empilement OLED est ainsi rompu (ou discrétisé) au niveau des murs isolants ou des tranchées. La directivité du dépôt de l'empilement OLED n'est toutefois en pratique jamais totale. Des particules organiques peuvent ainsi être aussi déposées sur les parois latérales des murs isolants ou des tranchées. Or, ces particules sont indésirables car elles dégradent l'isolation (électrique, optique) entre les sous-pixels. Des sous-pixels voisins peuvent alors interagir entre eux, par exemple par couplage capacitif ou par des courants parasites. Ces phénomènes, connus sous le nom de diaphonie ou « cross-talk » en anglais, conduisent à une dégradation des performances du dispositif d'affichage. Ces phénomènes sont exacerbés lorsque les sous-pixels sont des diodes électroluminescentes organiques dites « tandem », c'est-à-dire lorsque les sous-pixels comprennent plusieurs empilements OLED empilés et connectés en série grâce à des couches d'interconnexion. Le document US2023/0041252A1 offre une solution à ce problème en décrivant des séparateurs de sous-pixels qui sont disposés sur un substrat et présentent une structure en forme de champignon (ou « hang-over » selon la terminologie anglaise utilisée dans ce document). Plus précisément, cette structure en champignon comprend une partie inférieure ayant des pans obliques, formant le pied du champignon. Elle comprend également une partie supérieure, de largeur supérieure à