EP4710718A1 - Film électroluminescent mince, flexible et lumineux à aspect externe métallisé - Google Patents

Abstract

Le film (1) électroluminescent flexible comprend successivement : - une couche de support (2) flexible; - une première couche d'électrode (3) flexible en matériau conducteur; - une couche électriquement isolante (4) flexible en matériau diélectrique; une couche électroluminescente (5) flexible, comprenant une couche de luminophore (6) présentant un indice de réfraction n_lum; - une seconde couche délectrode (8) flexible et transparente en matériau conducteur présentant un indice de réfraction n_lum; - une couche métallisée (9) flexible et semi-transparente comprenant un matériau choisi parmi les métalloïdes, les métaux pauvres, les métaux nobles et les métaux de transitions, ainsi que parmi leurs mélanges et leurs oxydes; et - une couche de protection (10) flexible et transparente. La couche électroluminescente (5) comprend en outre au moins un élément d'adaptation (7) de l'indice de réfraction présentant un indice de réfraction n_ng tel que n_lum > n_ng > n_élec.

Description

DESCRIPTION

TITRE : Film électroluminescent mince, flexible et lumineux à aspect externe métallisé

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

[0001 ] Le domaine technique de l’invention est celui des films électroluminescents qui sont à la fois très flexibles et très lumineux lorsqu’ils sont alimentés en courant électrique alternatif.

[0002] La présente invention concerne un tel film électroluminescent présentant en outre un aspect externe métallisé lorsqu’il n’est pas excité électriquement.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

[0003] Notamment dans le domaine de l’automobile, la tendance actuelle est de décorer l’intérieur et/ou l’extérieur des véhicules et d’y intégrer également des éléments de signalisation. Parmi ces décorations et éléments de signalisation, les préférés sont ceux qui sont lumineux, notamment en ce qu’ils sont toujours visibles, même de nuit.

[0004] Ces décorations et éléments de signalisation sont parfois à base de diodes électroluminescentes (LED) ou de matrice de microLED, et sont généralement sous la forme de bandeaux ou de fils lumineux, dont la flexibilité permet de recouvrir des pièces d’habitacle et de carrosserie très diverses présentant des formes concaves et/ou convexes, parfois complexes.

[0005] Ces éléments à base de LED présentent cependant de nombreux désavantages.

[0006] Tout d’abord, les LED sont onéreuses, aussi sont-elles plus généralement utilisées pour l’éclairage que pour la décoration ou la signalisation.

[0007] De plus, les LED ont tendance à chauffer. Leur utilisation en grand nombre nécessite donc l’utilisation d’un dispositif de refroidissement, ce qui génère un encombrement et une épaisseur supplémentaire dans les surfaces de LED. En conséquence, les surfaces présentant une grande densité de LED ne sont pas minces, ni suffisamment souples pour pouvoir épouser des forme concaves et/ou convexes complexes. [0008] Enfin, les LED sont peu efficaces sur le plan énergétique, avec un rendement d’environ 1 %, et elles sont donc gourmandes en électricité.

[0009] Il en résulte que les décorations à base de LED ne sont pas toujours adaptées à la réalisation de décorations lumineuses ou d’éléments de signalisation lumineux.

[0010] En outre, ces éléments lumineux, lorsqu’ils sont éteints, présentent généralement un aspect peu esthétique et non uniforme. Dans le domaine de l’automobile, ce phénomène tend non seulement à rendre ces éléments très visibles par rapport au reste du véhicule, mais gâche en outre l’effort réalisé par les concepteurs automobiles pour créer un ensemble le plus homogène et le plus esthétique possible pour le véhicule.

[001 1 ] Qu’il s’agisse de décorations lumineuses ou d’éléments de signalisation, il existe donc un besoin à la fois pour des éléments lumineux qui sont minces, souples et flexibles afin de pouvoir recouvrir des pièces d’habitacle et de carrosserie concaves et/ou convexes complexes, tout en permettant une grande liberté en termes de motifs et de dimensions, sans être trop gourmands en électricité, et qui peuvent en outre présentent un aspect uniforme et esthétique, notamment lorsqu’ils sont éteints.

RESUME DE L’INVENTION

[0012] L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en fournissant un film électroluminescent basé sur une architecture à émission par le haut comprenant un empilement de couches minces et flexibles émettant une très forte lumière par le sommet de la structure, et dans lequel une couche métallisée est prévue en partie supérieure du film, qui donne un aspect externe métallisé au film lorsqu’il est éteint, et qui laisse passer la lumière lorsque le film électroluminescent est allumé.

[0013] Le film électroluminescent mince, flexible et lumineux utilisé dans l’invention est notamment décrit de façon détaillé dans la demande de brevet FR2304675 au nom du même déposant que la présente demande.

[0014] Un aspect de l’invention concerne un film électroluminescent flexible, caractérisé en ce qu’il comprend successivement : une couche de support flexible ; une première couche d’électrode flexible en matériau conducteur ; une couche électriquement isolante flexible en matériau diélectrique ; une couche électroluminescente flexible, comprenant une couche de luminophore présentant un indice de réfraction rn_Um ; une seconde couche d’électrode flexible et transparente en matériau conducteur présentant un indice de réfraction Hélec J une couche métallisée flexible et semi-transparente comprenant un matériau choisi parmi les métalloïdes, les métaux pauvres, les métaux nobles et les métaux de transitions, ainsi que parmi leurs mélanges et leurs oxydes ; et une couche de protection flexible et transparente.

[0015] Grâce à l’invention on fournit un film électroluminescent qui est avantageusement à la fois mince, léger, flexible, très lumineux et qui peut fournir toutes les couleurs d’éclairage du spectre visible. Il peut être fourni sous la forme d’une feuille de toutes les dimensions, facile à découper et à utiliser, et présente avantageusement une apparence uniforme et métallisée lorsque la couche électroluminescente n’est pas excitée, cette dernière n’étant visible que lorsqu’elle est excitée électriquement et qu’elle est lumineuse. En outre, la consommation électrique du film électroluminescent est plus de trois fois inférieure à celle des LED.

[0016] Selon un aspect de l’invention, la couche électroluminescente comprend également au moins un élément d’adaptation de l’indice de réfraction présentant un indice de réfraction n_ng tel que nium > n_ng > néiec. Ainsi, puisque la lumière se déplace préférentiellement dans la matière voisine présentant un indice de réfraction inférieur le plus proche, la lumière émise par la couche de luminophore traverse prioritairement la matière de l’élément d’adaptation de l’indice de réfraction, puis traverse la seconde couche d’électrode pour être émise vers le haut du film. L’indice de réfraction de l’élément d’adaptation étant intermédiaire entre celui des couches adjacentes pour lesquelles il sert d’interface, sa présence réduit avantageusement tout effet de réfraction et/ou de réflexion de la lumière provenant de la couche de luminophore en direction de la seconde couche d’électrode.

[0017] Selon un autre aspect de l’invention, la couche de luminophore comprend du sulfure de zinc dopé avec au moins un métal incluant le cuivre. En effet, ce type de luminophore est avantageusement très lumineux et peut notamment fournir toutes les couleurs d’éclairage du spectre visible.

[0018] Selon un aspect supplémentaire de l’invention, la couche métallisée comprend un matériau choisi parmi le silicium, l’indium, l’aluminium, le chrome, le titane, le tantale, l’agent, le zirconium, le zinc, l’oxyde d'indium-étain, le laiton, le cuivre, le platine, le dioxyde de silicium, le dioxyde de titane et leur alliage. En effet, ces matériaux, en plus de présenter un joli aspect, notamment métallisé, lorsqu’ils sont sous la forme d’une couche de faible épaisseur, présentent avantageusement une transmittance satisfaisante pour la lumière provenant de la couche électroluminescente.

[0019] Selon un aspect de l’invention, la couche métallisée présente une épaisseur comprise entre 1 et 100 nm, préférentiellement comprise entre 2 et 50 nm et plus préférentiellement comprise entre 5 et 20 nm. Ainsi, en plus de permettre au film d’être mince et flexible, cette épaisseur permet avantageusement à la couche métallisée de présenter une transmittance satisfaisante pour la lumière provenant de la couche électroluminescente. Cette transmittance est par exemple d’environ 40% à 50%.

[0020] Selon un autre aspect de l’invention, la couche métallisée est sous la forme d’une couche plane et homogène. Ainsi elle peut avantageusement être déposée par des techniques de dépôt simples et peu onéreuses.

[0021 ] Selon un aspect supplémentaire de l’invention, la couche métallisée est sous la forme d’une grille, ce qui améliore la transmittance de la couche métallisée pour la lumière provenant de la couche électroluminescente. Cette transmittance est alors multipliée par 1 ,5, et est par exemple d’environ 60% à 75%.

[0022] Selon un aspect de l’invention, le film comprend en outre une couche de protection intermédiaire flexible et transparente prévue entre la seconde couche d’électrode et la couche métallisée. Cette protection intermédiaire permet notamment de protéger la seconde couche d’électrode lors de l’étape de dépôt de la couche métallisée et d’éviter que la couche métallisée ne reçoive une partie de l’énergie électrique fournie aux couches d’électrode.

[0023] Selon un autre aspect de l’invention, la couche de protection intermédiaire comporte une ou plusieurs parties opaques. Ces parties opaques, par exemple imprimées, permettent avantageusement de créer des motifs lumineux délimités par celles-ci, offrant ainsi de nombreuses possibilités et effets esthétiques pour les motifs lumineux générés.

[0024] Selon un aspect supplémentaire de l’invention, au moins une couche de protection comprend une matière transparente anti-UV, un additif anti-UV ou un revêtement transparent anti-UV. Ainsi, en plus de son rôle de protection vis-à-vis de l’environnement, ladite couche de protection protège aussi le film, notamment la couche de luminophores, contre les effets du rayonnement ultraviolet.

[0025] Selon un aspect de l’invention, au moins une couche de protection comporte une couche en matière transparente anti-UV choisie parmi une résine acrylique, un mélange de polyéthylène haute densité et d’oxyde de zinc, le polycarbonate, le polyamide-imide et le poly(fluorure de vinylidène). Ces matières présentent un effet une protection anti-UV très efficace, et elles peuvent donc être fournies selon une couche très mince participant à la flexibilité et à la transparence du film.

[0026] Selon un autre aspect de l’invention, la couche de support, la première couche d’électrode, la couche électriquement isolante et la couche électroluminescente sont aussi transparentes. Ainsi, toutes les couches du film sont transparentes, ce qui permet avantageusement de fournir un film électroluminescent entièrement transparent.

[0027] Un autre aspect de l’invention concerne un élément pour véhicule, lequel est au moins partiellement recouvert par un film tel que décrit précédemment. Un tel élément peut ainsi être décoré par motifs lumineux présentant toutes les libertés de formes et dimensions offertes par l’invention.

[0028] Selon un aspect de l’invention, l’élément pour véhicule est une pièce de carrosserie, un tableau de bord, une pièce décorative, une calandre, un logo ou un optique. Grâce à l’invention, il est avantageusement possible de prévoir des motifs lumineux sur ces éléments, que les constructeurs automobiles cherchent habituellement à rendre visuellement attractives.

[0029] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0030] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.

[0031 ] [Fig. 1 ] est un exemple de représentation schématique d’un film électroluminescent selon une première variante de l’invention où la couche électroluminescente comprend deux couches successives.

[0032] [Fig. 2] est un exemple de représentation schématique d’un film électroluminescent selon une seconde variante de l’invention où la couche électroluminescente comprend des éléments d’adaptation de l’indice de réfraction noyés dans une couche de luminophore.

[0033] [Fig. 3] est une vue de détail de la partie encerclée sur [Fig. 1 ].

[0034] [Fig. 4] est une vue de détail de la partie encerclée sur [Fig. 2].

[0035] [Fig. 5] est un exemple de représentation schématique d’un film électroluminescent selon une troisième variante de l’invention où la couche électroluminescente comprend deux couches successives et où une couche de protection intermédiaire est prévue entre la seconde couche d’électrode et la couche métallisée.

[0036] [Fig. 6] est un exemple de représentation schématique d’un film électroluminescent selon une quatrième variante de l’invention où la couche électroluminescente comprend des éléments d’adaptation de l’indice de réfraction noyés dans une couche de luminophore et où une couche de protection intermédiaire est prévue entre la seconde couche d’électrode et la couche métallisée.

[0037] Les épaisseurs des couches représentées sur [Fig. 1 ] à [Fig. 4] sont uniquement données à titre d’illustration et ne représentent en rien la réalité.

DESCRIPTION DETAILLEE

[0038] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.

[0039] Par convention, dans la présente demande, les termes « inférieur » et « supérieur », et « interne » et « externe » sont définis par rapport à la position du film électroluminescent tel que représenté sur les figures. Ainsi, une couche externe telle que la couche de protection est représentée en partie supérieure du film sur les figures tandis qu’une couche interne, telle que la couche support, est représentée en partie inférieure du film, même si le film peut être utilisé selon une autre orientation.

[0040] Dans le cadre de l’invention, un matériau ou une couche de matière est dite flexible si les propriétés mécaniques et électriques du film restent inchangées même sous une contrainte importante de 2,5 % avec un rayon de courbure concave et convexe de 0,5 mm. En d’autres mots, on peut notamment considérer qu'une couche d’électrode sur la couche support est flexible si, après une déformation de 2,5 %, cette déformation n’a pas d’incidence sur la variation de la résistance électrique du film de l'électrode déposé sur la couche support. On peut évaluer la déformation (flexibilité) à l'aide de l'équation suivante :

[0041 ] Déformation = ( ts - tp - tf ) / 2 x rc, où : ts est l'épaisseur de la couche de support ; tp est l'épaisseur totale des couches de travail (couche luminescente + couches électriquement isolantes) tf est l'épaisseur totale des couches d’électrode rc est le rayon de courbure.

[0042] Enfin, par le terme « transparent(e) » on entend une matière optiquement transparente, c’est-à-dire présentant une transmittance supérieure à 75 % dans le spectre visible.

[0043] Le film 1 selon l’invention est un film 1 électroluminescent flexible comportant au moins sept couches flexibles et superposées, où chaque couche est en contact avec la ou les couche(s) adjacente(s), à savoir une couche de support 2, une première couche d’électrode 3, une couche électriquement isolante 4, une couche électroluminescente 5, une seconde couche d’électrode 8, une couche métallisée 9 et couche de protection 10.

[0044] Le film 1 selon l’invention comprend une première couche, préférentiellement inférieure, qui est une couche de support 2 flexible, sur laquelle les autres couches sont déposées. Cette couche de support 2 est préférentiellement fournie sous la forme d’un film en rouleau. Elle présente par exemple une épaisseur comprise entre 0,5 et 2,0 mm, préférentiellement comprise entre 0,8 et 1 ,5 mm et plus préférentiellement égale à 1 ,1 mm. [0045] La couche de support 2 peut être transparente, notamment lorsque l’on souhaite que la totalité du film 1 soit transparente. Elle peut aussi être opaque, par exemple lorsque le film 1 est prévu pour être appliqué sur une surface également opaque.

[0046] Notamment dans le cas où cette couche est transparente, la couche de support 2 est préférentiellement en PET (polytéréphtalate d'éthylène), en Plasil (siloxane à base de monoxyde de silicium polymérisé), en PMMA (polyméthacrylate de méthyle), en PCL (polycaprolactone), en PC (polycarbonate), en COP (polymère de cyclooléfine) ou en un mélange d’au moins deux de ces produits.

[0047] Le film 1 selon l’invention comprend une deuxième couche, déposée sur la couche de support 2, à savoir une première couche d’électrode 3 flexible en matériau conducteur.

[0048] Cette première couche d’électrode 3 est préférentiellement fournie sous la forme d’un nanofilet (ou nanomesh en anglais), d’un treillis métallique (ou electrode mesh en anglais) ou d’une couche plane homogène.

[0049] Par nanofilet, on entend une nanostructure en forme de filet, formée de nanofils en contact mutuel et formant un maillage, que ces fils soient par exemple entrecroisés, superposés, soudés ou d’une seule pièce. Un nanofil est une nanostructure en forme de fil, dont le diamètre est à l’échelle nanométrique, par exemple inférieure à 100 nm, et dont la longueur est significativement supérieure.

[0050] Par treillis métallique, on entend une structure en forme de filet, formée de fils entrecroisés, superposés, soudés ou d’une seule pièce, ces fils présentant un diamètre de l’ordre du micron.

[0051 ] Les motifs unitaires du maillage d’un tel nanofilet ou treillis métallique peuvent par exemple être des carrés, des rectangles, des triangles, des losanges, des hexagones ou toutes autres formes et combinaisons de celles-ci.

[0052] Par couche plane homogène, on entend une couche de matière sensiblement plate, sans inégalités significatives de niveau, dont la composition et la structure sont sensiblement les mêmes en tout point, et qui s’étend selon une surface apte à former une électrode de la superficie souhaitée, par exemple sensiblement égale à la surface de la couche de support 2 où l’on souhaite former un film luminescent. [0053] La première couche d’électrode 3, lorsqu’elle est fournie sous la forme d’un nanofilet ou d’un treillis métallique, comprend préférentiellement des nanofils d'argent (ou AgNWs pour l'anglais Ag nanowires) ou des nanofils de cuivre (ou CuNWs pour l'anglais Cu nanowires).

[0054] On notera que les nanofils à large bande interdite (en anglais wide bandgap) composés de nitrure de gallium (GaN) ou d'oxyde de zinc (ZnO) sont des matériaux qui peuvent également être utilisés pour les nanofils.

[0055] Lorsqu’elle est fournie sous la forme d’une couche plane, la première couche d’électrode 3 comprend préférentiellement des nanotubes de carbone, du graphène, un matériau à base d’oxyde métallique, un matériau à base de PEDOT [poly(3,4-éthylènedioxythiophène)], un matériau à base de PEDOT:PSS [poly(3,4- éthylènedioxythiophène) mélangé avec du polystyrène sulfonate) de sodium] ou un matériau à base de PEDOT :TOS [poly(3,4-éthylènedioxythiophène) mélangé avec du tosylate]. Une telle couche plane est la plus homogène possible et habituellement non structurée.

[0056] Les matériaux à base d’oxyde métallique pour la première couche d’électrode 3 comprennent préférentiellement l'ITO (oxyde d'indium-étain), le ZnO (oxyde de zinc), le ZnO:AI (oxyde de zinc dopé à l’aluminium), le TiO2 (dioxyde de titane) et le SnO2:F (dioxyde d'étain dopé au fluor, ou FTO pour l’anglais Fluorine- doped Tin Oxide).

[0057] La première couche d’électrode 3 peut être transparente ou opaque.

[0058] Le film 1 selon l’invention comprend une troisième couche, déposée sur la première couche d’électrode 3, à savoir une première couche électriquement isolante 4 flexible en matériau diélectrique.

[0059] Cette couche électriquement isolante 4 présente par exemple une épaisseur comprise entre 1 et 50 pm. Elle présente préférentiellement une épaisseur comprise entre 5 et 30 pm, plus préférentiellement comprise entre 8 et 15 pm, par exemple sensiblement égale à 10 pm.

[0060] Le matériau diélectrique de la couche électriquement isolante 4 comprend préférentiellement une matrice en résine époxy chargée en particules de titanate de métal alcalino-terreux, lequel métal alcalino-terreux étant choisi parmi le titanate de calcium (CaTiOa), le titanate de baryum (BaTiOa), le titanate de strontium (SrTiOa), les pérovskites mixtes de type titanate de baryum et strontium (Ba_xSr(i-_X)TiO3, avec 0 < x

< 1 ) et un mélange de ces produits. Préférentiellement x est tel que 0 < x < 1 .

[0061 ] La couche électriquement isolante 4 peut être transparente ou opaque.

[0062] Le film 1 selon l’invention comprend une quatrième couche, déposée sur la couche électriquement isolante 4, à savoir une couche électroluminescente 5 flexible.

[0063] Cette couche électroluminescente 5 comprend à la fois une matière luminophore apte à générer de la lumière, et une matière d’adaptation de l’indice de réfraction apte à diriger la lumière émise par la matière luminophore vers les couches supérieures suivantes, à savoir la seconde couche d’électrode 8 et la couche de protection 9.

[0064] Par luminophore on entend ici une matière comportant des pigments électroluminescents émettant une lumière blanche ou colorée après avoir reçus de l'énergie fournie par un champ électrique.

[0065] Ainsi, la couche électroluminescente 5 comprend une couche de luminophore 6 présentant un indice de réfraction rn_Um et au moins un élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 présentant un indice de réfraction n_ng de sorte que nium > n_ng > néiec où néiec est l’indice de réfraction de la seconde couche d’électrode 8.

[0066] Puisque l’indice de réfraction de l’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 est intermédiaire entre celui des couches adjacentes pour lesquelles il sert d’interface, sa présence réduit les effets de réfraction et/ou de réflexion de la lumière provenant de la couche de luminophore 6 en direction de la seconde couche d’électrode 8.

[0067] Des essais en laboratoire ont prouvé que l’ajout de l’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 dans un film électroluminescent classique multiplie la luminance de ce dernier par une valeur comprise entre 1 ,8 et 2. Ainsi, pour un film 1 selon l’invention, pour lequel la luminance est optimisée, on obtient une luminance supérieure à 1600 cd/m², pouvant même être supérieure à 2000 cd/m², des valeurs qui n’ont jamais été atteintes à ce jour pour un film électroluminescent.

[0068] Selon une première variante de l’invention représentée sur [Fig. 1 ] et [Fig.

3] la couche électroluminescente 5 comprend deux couches successives, à savoir une couche de luminophore 6 située sur la couche électriquement isolante 4, et une couche d’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 située sur la couche de luminophore 6.

[0069] Selon une seconde variante de l’invention représentée sur [Fig. 2] et [Fig. 4], la couche électroluminescente 5 comprend une couche hétérogène comprenant des éléments d’adaptation 7 de l’indice de réfraction situés sur la couche électriquement isolante 4 et noyés dans une couche de luminophore 6. Selon, cette seconde variante de l’invention, une couche d’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 peut également être située sur ladite couche hétérogène.

[0070] La couche de luminophore 6 présente un indice de réfraction rn_Um dont la valeur est par exemple environ égale à 4. Dans le cadre de l’invention, chaque indice de réfraction est mesuré par la méthode A de la norme NF EN ISO 489 de mars 2022.

[0071 ] La couche de luminophore 6 comprend du sulfure de zinc dopé avec au moins un métal incluant le cuivre.

[0072] Par composition métallique dopée à un matériau, on entend ici une composition métallique intégrant de petites quantités (généralement de l’ordre du ppm) d’un matériau qui est introduit dans sa matrice afin de modifier ses propriétés.

[0073] Par exemple, la couche de luminophore 6 comprend du sulfure de zinc, un mélange de sulfure de zinc et de sulfure de cadmium, ou un mélange de sulfure de zinc, de sulfure de cadmium, de séléniure de zinc et de séléniure de cadmium. Préférentiellement, soit ces compositions métalliques sont dopées au cuivre uniquement, soit elles sont dopées au cuivre et avec au moins un composé choisi dans le groupe constitué par le grenat d'yttrium et d'aluminium, le manganèse, l’aluminium, l’europium et les colorants inorganiques.

[0074] Le dépôt de la couche de luminophore 6 est préférentiellement effectué par sérigraphie, par dépôt de couches minces atomiques (ou ALD, pour l'anglais Atomic Layer Deposition) ou par un procédé sol-gel.

[0075] Le dépôt par sérigraphie ou par ALD est préféré dans le cas de la première variante de l’invention, où la couche électroluminescente 5 comprend deux couches successives, tandis que le dépôt par procédé sol-gel est préféré dans le cas de la seconde variante de l’invention, où la couche électroluminescente 5 comprend des éléments d’adaptation 7 de l’indice de réfraction noyés dans une couche de luminophore 6.

[0076] Le dépôt par sérigraphie permet généralement de fournir une couche de luminophore 6 présentant par exemple une épaisseur comprise entre 25 et 30 pm car les particules de la couche de luminophore 6 présentent habituellement un diamètre inférieur ou égal à 29 pm.

[0077] Dans le cas où le dépôt de la couche de luminophore 6 est effectué par sérigraphie, les pigments électroluminescents sont préférentiellement liés dans une matrice de résine époxy.

[0078] L’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 est transparent et, lorsqu’il est sous la forme d’une couche, celle-ci est flexible.

[0079] L’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 a pour rôle de diriger la lumière émise vers la couche de luminophore 6 vers la seconde couche d’électrode 8 située au-dessus de celle-ci, de sorte qu’une plus grande partie de la lumière émise par la couche de luminophore 6 traverse la seconde couche d’électrode 8, pour une plus grande luminosité du film 1 .

[0080] Ainsi, l’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 présente un indice de réfraction n_ng dont la valeur est choisie de sorte d’être comprise entre celle des deux couches adjacentes, à savoir la couche de luminophore 6 et la seconde couche d’électrode 8, de sorte de former une couche intermédiaire réduisant les effets de réfraction et/ou de réflexion de la lumière. L’indice de réfraction n_ng de l’élément d’adaptation de l’indice de réfraction est par exemple compris entre 2 et 3,5.

[0081 ] L’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 comprend préférentiellement des nano-antennes 12, également connues sous le nom de nanocapteurs de la lumière, ou nano-antennas en anglais

[0082] Ces nano-antennes 12 comprennent préférentiellement des nano-objets, préférentiellement métalliques, qui favorisent le déplacement de la lumière depuis la couche de luminophore 6 vers la seconde couche d’électrode 8, à une échelle inférieure à la longueur d'onde, afin que l’élément d’adaptation de l’indice de réfraction 7 soit en outre très fin et transparent. [0083] Selon une variante de l’invention, les nano-objets peuvent être des nanoparticules colloïdales, préférentiellement des nano-cubes, tel que cela est illustré sur [Fig. 3]. Ils peuvent également être des éléments tridimensionnels à section ronde, ovale, triangulaire, carrée, rectangulaire, en losange, polygonale, etc. ou d’autres éléments tridimensionnels polygonaux, tels que des tétraèdres, octaèdres, dodécaèdres, icosaèdres, etc.

[0084] Une nanoparticule est un nano-objet dont les trois dimensions sont à l'échelle nanométrique, c'est-à-dire une particule dont le diamètre nominal est inférieur à 100 nm environ.

[0085] Les nanoparticules colloïdales sont préférentiellement à base d’argent, d’or, de platine ou de leur mélange.

[0086] Dans le cas de la seconde variante de l’invention, où la couche électroluminescente 5 comprend des éléments d’adaptation 7 de l’indice de réfraction noyés dans une couche de luminophore 6, les nanoparticules sont préférentiellement déposées sur la couche électriquement isolante 4 par un procédé de dépôt à la goutte, par exemple de façon aléatoire, mais de sorte que les nanoparticules soient bien dispersées, sans agrégats et avec une densité la plus homogène possible sur la couche de luminophore 6.

[0087] Dans le cas de la première variante de l’invention, où la couche électroluminescente 5 comprend deux couches successives, les nanoparticules colloïdales sont préférentiellement noyées dans une matrice, par exemple en polyvinylpyrrolidone (PVP), ou recouvertes d’une couche de PVP. Cette matrice ou cette couche de PVP présente par exemple une épaisseur d’environ 1 à 10 nm, préférentiellement d’environ 3 nm.

[0088] Selon une autre variante de l’invention, les nano-objets peuvent être des nanofibres, des nanotubes, des nanofilaments, des nanofils, des nanotiges, des nanobâtonnets tel que cela est illustré sur [Fig. 4], ou un mélange de ces nano-objets.

[0089] Les nanofibres, nanotubes, nanofilaments, nanotiges et nanobâtonnets sont des nano-objets dont deux dimensions externes similaires sont à l’échelle nanométrique, inférieures à 100 nm environ, et dont la troisième dimension est significativement supérieure. [0090] Ces nano-objets sont préférentiellement à base d’oxyde de zinc. On les fait par exemple croître par synthèse hydrothermale à partir d'une couche de semences de ZnO directement déposée sur la couche de luminophore 6 (première variante de l’invention) ou sur la couche électriquement isolante 4 (seconde variante de l’invention).

[0091 ] Ces nano-objets sont préférentiellement disposés sous la forme d’un réseau très dense de nanofils (NWs), nanofibres, nanotubes, nanofilaments, nanotiges et/ou nanobâtonnets alignés verticalement. Ils présentent préférentiellement un diamètre compris entre 30 et 50 nm et une longueur comprise entre 400 et 500 nm.

[0092] Dans le cas de la seconde variante de l’invention, où la couche électroluminescente 5 comprend des éléments d’adaptation 7 de l’indice de réfraction noyés dans une couche de luminophore 6, les nanoparticules et nano-objets peuvent par exemple être déposées sous la forme d’îlots, c’est à dire sous la forme de petits groupes de nanoparticules et nano-objets isolés les uns des autres, ou sous la forme de lignes, notamment parallèles et/ou qui se croisent pour former un réseau.

[0093] Les éléments d’adaptation 7 de l’indice de réfraction, qu’ils soient noyés dans la couche de luminophore 6 ou sous la forme d’une couche distincte, peuvent présenter une hauteur (ou épaisseur dans le cas d’une couche) très faible, notamment inférieure à 1 pm.

[0094] Notamment selon son épaisseur, la couche de luminophore 6 peut être transparente, translucide ou opaque.

[0095] Le film 1 selon l’invention comprend une cinquième couche, déposée sur la couche électroluminescente 5, à savoir une seconde couche d’électrode 8 flexible et transparente en matériau conducteur.

[0096] Cette seconde couche d’électrode 8 peut présenter les mêmes caractéristiques que la première couche d’électrode 3.

[0097] Elle présente un indice de réfraction néiec dont la valeur est par exemple environ égale à 1 ,5.

[0098] Au sein d’un même film 1 selon l’invention, la première couche d’électrode 3 et la seconde couche d’électrode 8 peuvent être identiques, par exemple par leur nature, leur composition, leur épaisseur et/ou leur procédé de dépôt, mais elles peuvent également être différentes. Il est cependant plus pratique et moins coûteux pour la fabrication du film 1 que la première couche et la seconde couche d’électrode 3, 8 soient identiques.

[0099] La première couche et la seconde couche d’électrode 3, 8 sont prévues pour être reliées à une source de courant alternatif afin de former un champ électrostatique entre elles, apte à exciter la couche de luminophore 6 prévue entre ces deux couches 3, 8.

[00100] Le film 1 selon l’invention comprend une sixième couche, déposée sur la seconde couche d’électrode 8, à savoir une couche métallisée 9 flexible et semi- transparente.

[00101 ] Cette couche métallisée 9 comprend au moins un matériau présentant préférentiellement un aspect métallique. Ce matériau est choisi parmi les métalloïdes (B, Al, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, Se et At), les métaux pauvres (Ga, In, Sn, Tl, Pb et Bi), les métaux nobles (Au, Ag, Ru, Rh, PD, Os, Ir et Pt)et les métaux de transitions (Ag, Cr, Co, Cu, Fe, Ir, Mn, Hg, Ni, Au, Os, Pt, Re, Sc, Ta, Ti, W, V et Zn). La couche métallisée 9 peut également comprendre un matériau choisi parmi les oxydes des matériaux précités. Enfin, la couche métallisée 9 peut aussi comprendre un matériau choisi parmi les différentes mélanges possible des matériaux précités et/ou de leurs oxydes.

[00102] Préférentiellement, la couche métallisée 9 comprend un matériau choisi parmi le silicium, l’indium, l’aluminium, le chrome, le titane, le tantale, l’agent, le zirconium, le zinc, l’oxyde d'indium-étain, le laiton, le cuivre, le platine, le dioxyde de silicium, le dioxyde de titane et leur alliage.

[00103] Ces matériaux sont notamment préférés parce que leur couleur réfléchie permet de créer un film décoratif et un effet esthétique qui aide à occulter ou camoufler le module d'éclairage, qui éclaire en configuration rétro-éclairée.

[00104] La couche métallisée 9 présente préférentiellement une épaisseur comprise entre 1 et 100 nm, préférentiellement comprise entre 2 et 50 nm et plus préférentiellement comprise entre 5 et 20 nm.

[00105] La couche métallisée 9 peut être sous la forme d’une couche plane et homogène, c’est-à-dire sous la forme d’une couche de matériau d’une seule pièce, ne présentant pas de trous, et préférentiellement la plus uniforme possible. [00106] Selon ce mode de réalisation de l’invention, la couche métallisée 9 peut être déposée par évaporation thermique, une méthode de dépôt de couches minces qui est utilisée le plus souvent pour des applications impliquant des contacts électriques, en déposant des métaux simples tels que l'argent ou l'aluminium. L'évaporation thermique permet de déposer à la fois des métaux et des non-métaux, notamment l'aluminium, le chrome, l'or, l'indium et bien d'autres.

[00107] La couche métallisée 9 peut également être sous la forme d’une grille, c’est- à-dire sous la forme d’une couche de matériau répartie en lignes ou en bandes qui se croisent et/ou se superposent de sorte de former un maillage, dont les motifs unitaires peuvent par exemple être des carrés, des rectangles, des triangles, des losanges, des cercles, des hexagones ou toutes autres formes et combinaisons de celles-ci pour favoriser la transmittance du film 1 .

[00108] Selon ce mode de réalisation de l’invention, la couche métallisée 9 peut être déposée par l’une des techniques suivantes :

[00109] La technique de dépôt physique en phase vapeur (ou PVD, de l’anglais Physical Vapor Deposition), telle que l'évaporation ou la pulvérisation, implique le dépôt physique d'atomes de matériaux sur le substrat. Dans ce procédé, le matériau métallique est vaporisé dans une chambre à vide, puis condensé sur le substrat, formant un mince film métallique. En contrôlant des paramètres tels que l'angle et la vitesse de dépôt, il est possible de déposer des structures métalliques en maille avec un haut degré de contrôle.

[001 10] La technique de dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD, de l’anglais Chemical Vapor Deposition) impliquent la réaction chimique de gaz précurseurs pour déposer des matériaux sur un substrat. Dans le cas des matériaux métalliques, on utilise des précurseurs métallo-organiques appropriés qui se décomposent à la chaleur pour former des dépôts métalliques. En contrôlant les conditions de réaction, telles que la température et la composition du gaz, il est possible de déposer sélectivement des matériaux métalliques sous la forme d'une maille.

[001 1 1 ] Les méthodes PVD et CVD sont largement utilisées dans divers domaines, notamment la microélectronique, la photonique et l'électronique souple, où les mailles métalliques trouvent des applications dans des domaines tels que les films conducteurs transparents et les capteurs. [001 12] Enfin, le film 1 selon l’invention comprend une septième couche, préférentiellement supérieure, déposée sur la seconde couche d’électrode 8, à savoir une couche de protection 10 flexible et transparente.

[001 13] Cette couche de protection 10 présente par exemple une épaisseur comprise entre 0,5 et 2,0 mm, préférentiellement comprise entre 0,8 et 1 ,5 mm et plus préférentiellement égale à 1 ,1 mm.

[001 14] Elle est préférentiellement déposée par impression.

[001 15] La couche de protection 10 est préférentiellement en PET (polytéréphtalate d'éthylène), en Plasil (siloxane à base de monoxyde de silicium polymérisé), en PMMA (polyméthacrylate de méthyle), en PCL (polycaprolactone), en PC (polycarbonate), en COP (polymère de cyclooléfine) ou en un mélange d’au moins deux de ces produits.

[001 16] La couche de protection 10 comprend préférentiellement une matière transparente anti-UV, un additif anti-UV ou un revêtement transparent anti-UV afin de protéger le film 1 des effets nuisibles des rayonnements ultraviolets.

[001 17] En effet, la protection UV peut être noyée dans la masse de la matière constituant la couche de protection 10, ou être sous la forme d’un revêtement déposé sur la couche inférieure et/ou supérieure de ladite couche de protection 10.

[001 18] De même, la matière constitutive de la couche de protection 10 peut avoir naturellement un effet anti-UV, ou être modifiée de sorte de présenter un tel effet sans que cela n’affecte négativement sa flexibilité et sa transparence de manière significative.

[001 19] Ainsi, la couche de protection 10 comporte par exemple une couche en matière transparente anti-UV choisie parmi une résine acrylique, un mélange de polyéthylène haute densité et d’oxyde de zinc, le polycarbonate, le polyamide-imide et le poly(fluorure de vinylidène).

[00120] Les matériaux suivants sont connus pour avoir une action anti-UV : Plasil anti-UV, PC, PCL, PMMA, PET et COP.

[00121 ] Selon une variante de l’invention illustrée sur [Fig. 5] et [Fig. 6], le film 1 comprend une couche de protection intermédiaire 1 1 flexible et transparente prévue entre la seconde couche d’électrode 8 et la couche métallisée 9. [00122] Cette couche de protection intermédiaire 11 peut présenter les mêmes caractéristiques que la couche de protection 10.

[00123] Au sein d’un même film 1 selon l’invention, la couche de protection 10 et la couche de protection intermédiaire 1 1 peuvent être identiques, par exemple par leur nature, leur composition, leur épaisseur et/ou leur procédé de dépôt, mais elles peuvent également être différentes. Il est cependant plus pratique et moins coûteux pour la fabrication du film 1 que ces couches soient identiques.

[00124] La couche de protection intermédiaire 11 peut ne pas être transparente sur toute sa surface et comporter une ou plusieurs parties opaques délimitant entre elles des parties transparentes. Les parties opaques peuvent présenter différents motifs et formes. Par opaque on entend ici une matière qui ne laisse pas passer la lumière du spectre visible provenant de couche électroluminescente 5.

[00125] Ainsi, lorsque la couche de luminophore 6 est excitée et devient lumineuse, les parties transparentes de la couche de protection intermédiaire 1 1 laissent passer la lumière et forment des motifs lumineux à l’extérieur dont la forme correspond à celles des parties transparentes.

[00126] Les parties transparentes peuvent présenter n’importe quelle forme. Par exemple est peuvent être sous la forme de points, de ronds, d’ovales, de chevrons, d’oblongs, de carrés, de rectangles, de triangles, d’étoiles, de croix, de losanges, de polygones, de nids d’abeille, de caractères alphanumériques, ou être sous la forme d’une combinaison d’au moins deux de ces motifs.

[00127] Afin de créer un effet esthétique organisé, les parties transparentes peuvent être disposées en lignes, les motifs pouvant alors être alignés également en colonne ou être décalés. Les parties transparentes sont préférentiellement réparties de manière uniforme sur la surface de la couche de protection intermédiaire 11 . Elles peuvent également être réparties de façon progressive, avec une surface de la couche de protection intermédiaire 1 1 progressivement occupée par de plus en plus de parties transparentes ou au contraire par de moins en moins de parties transparentes.

[00128] Les parties opaques peuvent par exemple être réalisées en un matériau polymère opaque, et par exemple déposées par sérigraphie, par dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). [00129] Le film 1 selon l’invention est préférentiellement prévu pour décorer l’intérieur ou l’extérieur d’un véhicule, mais ses applications sont innombrables. Il peut par exemple être utilisé en intérieur comme en extérieur, pour décorer un bâtiment, du mobilier, des accessoires, des pièces d’architecture, des vêtements, etc.

[00130] Ainsi, l’invention concerne également un élément pour véhicule au moins partiellement recouvert par un film 1 selon l’invention, cet élément étant par exemple une pièce de carrosserie, un tableau de bord, une pièce décorative, une calandre, un logo, un optique ou tout autre partie d’un véhicule.

[00131 ] Enfin, l’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un film 1 selon l’invention comprenant les étapes successives suivantes : fourniture d’une couche de support 2 flexible ; dépôt d’une première couche d’électrode 3 flexible en matériau conducteur sur la couche de support 2 flexible ; dépôt d’une couche électriquement isolante 4 flexible en matériau diélectrique sur la première couche d’électrode 3 ; dépôt d’une couche électroluminescente 5 flexible comprenant une couche de luminophore 6 sur la couche électriquement isolante 4 ; dépôt d’une seconde couche d’électrode 8 flexible et transparente en matériau conducteur sur la couche électroluminescente 5 ; dépôt d’une couche métallisée 9 flexible et semi-transparente sur la seconde couche d’électrode 8, cette couche métallisée 9 comprenant un matériau choisi parmi les métalloïdes, les métaux pauvres, les métaux nobles et les métaux de transitions, ainsi que parmi leurs mélanges et leurs oxydes ; et dépôt d’une couche de protection 10 flexible et transparente sur la couche métallisée 9.

[00132] Selon une variante de l’invention, le procédé de fabrication d’un film 1 selon l’invention comprend les étapes successives suivantes : fourniture d’une couche de support 2 flexible ; dépôt d’une première couche d’électrode 3 flexible en matériau conducteur sur la couche de support 2 flexible ; dépôt d’une couche électriquement isolante 4 flexible en matériau diélectrique sur la première couche d’électrode 3 ; - dépôt d’une couche électroluminescente 5 flexible comprenant une couche de luminophore 6 sur la couche électriquement isolante 4 ; dépôt d’une seconde couche d’électrode 8 flexible et transparente en matériau conducteur sur la couche électroluminescente 5 ; dépôt d’une couche de protection intermédiaire 1 1 flexible et transparente sur la seconde couche d’électrode 8 ; dépôt d’une couche métallisée 9 flexible et semi-transparente sur la couche de protection intermédiaire 1 1 , cette couche métallisée 9 comprenant un matériau choisi parmi les métalloïdes, les métaux pauvres, les métaux nobles et les métaux de transitions, ainsi que parmi leurs mélanges et leurs oxydes ; et dépôt d’une couche de protection 10 flexible et transparente sur la seconde couche métallisée 9.

Claims

REVENDICATIONS

[Revendication 1 ] Film (1 ) électroluminescent flexible, caractérisé en ce qu’il comprend successivement :

- une couche de support (2) flexible ;

- une première couche d’électrode (3) flexible en matériau conducteur ;

- une couche électriquement isolante (4) flexible en matériau diélectrique ;

- une couche électroluminescente (5) flexible, comprenant une couche de luminophore (6) présentant un indice de réfraction rn_Um ;

- une seconde couche d’électrode (8) flexible et transparente en matériau conducteur présentant un indice de réfraction Hélec J

- une couche métallisée (9) flexible et semi-transparente comprenant un matériau choisi parmi les métalloïdes, les métaux pauvres, les métaux nobles et les métaux de transitions, ainsi que parmi leurs mélanges et leurs oxydes ; et

- une couche de protection (10) flexible et transparente.

[Revendication 2] Film (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la couche électroluminescente (5) comprend en outre au moins un élément d’adaptation (7) de l’indice de réfraction présentant un indice de réfraction n_ng tel que nium > n_ng > néiec.

[Revendication 3] Film (1 ) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de luminophore (6) comprend du sulfure de zinc dopé avec au moins un métal incluant le cuivre.

[Revendication 4] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche métallisée (9) comprend un matériau choisi parmi le silicium, l’indium, l’aluminium, le chrome, le titane, le tantale, l’agent, le zirconium, le zinc, l’oxyde d'indium-étain, le laiton, le cuivre, le platine, le dioxyde de silicium, le dioxyde de titane et leur alliage.

[Revendication 5] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche métallisée (9) présente une épaisseur comprise entre 1 et 100 nm, préférentiellement comprise entre 2 et 50 nm et plus préférentiellement comprise entre 5 et 20 nm.

[Revendication 6] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche métallisée (9) est sous la forme d’une couche plane et homogène.

[Revendication 7] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche métallisée (9) est sous la forme d’une grille.

[Revendication 8] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une couche de protection intermédiaire (1 1 ) flexible et transparente prévue entre la seconde couche d’électrode (8) et la couche métallisée (9).

[Revendication 9] Film (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche de protection intermédiaire (1 1 ) comporte une ou plusieurs parties opaques.

[Revendication 10] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une couche de protection (10, 11 ) comprend une matière transparente anti-UV, un additif anti-UV ou un revêtement transparent anti- UV.

[Revendication 1 1 ] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une couche de protection (10,

1 1 ) comporte une couche en matière transparente anti-UV choisie parmi une résine acrylique, un mélange de polyéthylène haute densité et d’oxyde de zinc, le polycarbonate, le polyamide-imide et le poly(fluorure de vinylidène).

[Revendication 12] Film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de support (2), la première couche d’électrode (3), la couche électriquement isolante (4) et la couche électroluminescente (5) sont transparentes.

[Revendication 13] Elément pour véhicule, caractérisé en ce qu’il est au moins partiellement recouvert par un film (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes.

[Revendication 14] Elément pour véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit élément est une pièce de carrosserie, un tableau de bord, une pièce décorative, une calandre, un logo ou un optique.