FR3015116A1 - Support extracteur de lumiere et dispositif oled l'incorporant. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un support extracteur de lumière (100) comportant: un substrat, transparent (1), avec une première face (11) et des éléments d'extraction de lumière (2) disjoints et liés à la première face. Chaque élément optique étant dans un milieu non métallique (4) et comprenant un élément métallique (20), en matière métallique, avec une surface principale dite surface interne (21) et une autre surface principale dite surface externe (22) opposée à la surface interne. La surface interne est en creux délimitant ainsi une cavité ouverte (23) par une ouverture orientée vers la première face ou vers l'opposé de la première face, cavité en matière dite de cavité, non métallique, la cavité ayant une largeur moyenne W1 submicronique, une hauteur H1 submicronique et l'élément métallique une épaisseur moyenne e1 submicronique. W1, H1 et e1 sont telles que l'élément optique dans ledit milieu a une section efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde λm dans l'air dans une gamme allant de 380 à 780nm.
Description
SUPPORT EXTRACTEUR DE LUMIERE ET DISPOSITIF OLED L'INCORPORANT L'invention concerne un support extracteur de lumière. Elle concerne plus particulièrement un support extracteur de lumière d'un dispositif à diode électrolu- minescente organique, dit « OLED » pour « Organic Light Emitting Diodes » en anglais, ainsi que le dispositif OLED l'incorporant. L'OLED comporte un matériau, ou un empilement de matériaux, électroluminescent(s) organique(s), et est encadrée par deux électrodes, l'une des élec- trodes, dite inférieure, généralement l'anode étant associée au substrat verrier et l'autre électrode, dite supérieure, généralement la cathode, étant agencée sur le système électroluminescent organique. L'OLED est un dispositif qui émet de la lumière par électroluminescence en utilisant l'énergie de recombinaison de trous injectés depuis l'anode et d'élec- trons injectés depuis la cathode. Il existe différentes configurations d'OLED : - les dispositifs à émission par l'arrière (« bottom emission » en anglais), c'est-à-dire avec une électrode inférieure (semi) transparente et une électrode supérieure réfléchissante; - les dispositifs à émission par l'avant (« top emission » en anglais), c'est- à-dire avec une électrode supérieure (semi) transparente et une électrode inférieure réfléchissante; - les dispositifs à émission par l'avant et l'arrière, c'est-à-dire avec à la fois une électrode inférieure (semi) transparente et une électrode supé- rieure (semi) transparente. L'invention a trait aux dispositifs OLED à émission par l'arrière et éventuellement aussi aux dispositifs OLED à émission par l'arrière et par l'avant. Une OLED présente une faible efficacité d'extraction de lumière : le rapport entre la lumière qui sort effectivement du substrat verrier et celle émise par les matériaux électroluminescents est relativement faible, de l'ordre de 0,25. Ce phénomène, s'explique en partie, par le fait qu'une certaine quantité de photons reste emprisonnée dans des modes guidés entre les électrodes. Il est donc recherché des solutions pour améliorer l'efficacité d'une OLED, à savoir augmenter le gain en extraction. -2- Dans la demande de brevet W02009/116531, il est proposé d'intercaler entre le substrat verrier et l'électrode une couche d'émail d'indice de réfraction supérieur à 1,7 et incorporant des éléments diffusants sous forme de pores ou de particules diffusantes microniques.
Pour pallier des défaillances électriques dues à la rugosité de cette couche générée par ces particules ou ces pores, il est prévu de planariser cette couche d'extraction de lumière par une couche de planarisation en émail dénué d'éléments diffusants en protubérance, et toujours d'indice de réfraction supérieur à 1,7, de façon à les recouvrir en les noyant dans cette couche de planarisation.
Pour une bonne extraction de lumière, la couche d'émail doit être épaisse et donc est absorbante. La couche de planarisation haut indice est également épaisse pour avoir une bonne qualité de surface, augmentant l'absorption. L'invention a pour but un support extracteur de lumière d'un dispositif OLED alternatif, convenant en particulier pour l'éclairage, améliorant encore l'ex- traction de lumière émise par ledit dispositif OLED et même qui soit plus simple à fabriquer, ceci sans pénaliser sa fiabilité et de préférence en réduisant l'absorption. L'invention propose à cet effet un support extracteur de lumière (lumière au sens rayonnement dans le visible), notamment lumière émise d'un système 20 électroluminescent organique (ou plus largement de tout système émetteur de lumière surfacique générant des modes guidés) comportant: - un substrat transparent et diélectrique (ou au moins non métallique), de préférence verrier et/ou plastique, notamment un vitrage en verre minéral, organique ou un film polymère, substrat de préférence d'indice de 25 réfraction ns d'au plus 1,65 à 550nm et de préférence dans toute la gamme du visible, avec une face principale, dite première face, - des éléments d'extraction de lumière, dits éléments optiques, disjoints, et liés à la première face (incluant une intégration partielle à la première face), chaque élément optique étant dans un milieu non métallique qui 30 est d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm et même d'au plus 2,5 mieux dans l'ensemble du spectre visible, milieu de préférence diélectrique. -3- Chaque élément optique selon l'invention comprend un élément métallique, en matière métallique, avec une surface principale dite interne et une surface principale dite externe opposée. La surface interne est en creux (notamment de section en forme de U, de V, en anneau ouvert) délimitant ainsi une cavité ouverte, cavité en matière dite de cavité, non métallique et d'indice de réfraction n, d'au plus 3,5 à 550nm, et même d'au plus 2,5 de préférence dans toute la gamme du spectre visible. La cavité est ouverte (délimitée) par une ouverture orientée vers la première face (vers le substrat) ou vers l'opposé de la première face (du substrat).
L'opposé de la première face est de préférence vers l'électrode, généralement l'anode, vers un système électroluminescent organique (ou toute autre source de lumière surfacique) par-dessus. L'ouverture est notamment longitudinale, principale, de préférence unique. La cavité a une longueur (L, de préférence submillimétrique) et une lar- geur (W, de préférence submicronique) données, une largeur moyenne W1 submicronique (et même inférieure à 300nm), une hauteur H1 submicronique (et même inférieure à 300nm) et l'élément métallique une épaisseur moyenne el submicronique (et même inférieure à 100nm). Wl, H1 et el sont telles que l'élément optique dans le milieu a une section 20 efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde X, dans l'air dans une gamme allant de 380 à 780nm, X, étant de préférence inférieure à 700nm et même inférieure à 600nm. Les éléments métalliques en creux selon l'invention et entourant partiellement des cavités ouvertes selon l'invention présentent une section efficace de dif- 25 fusion dans le visible beaucoup plus élevée à la résonance que celle des parti- cules diélectriques connues et aussi une indicatrice de diffusion dans le visible plus contrôlable. L'association élément métallique creux-cavité ouverte non métallique permet d'extraire efficacement les modes guidés d'une source de lumière comme 30 l'OLED grâce à leur diffusion anisotrope. L'orientation de la cavité (autrement dit de l'ouverture, entre les bords extrêmes du creux de l'élément optique) selon l'invention permet de rediriger la lumière au travers le substrat. -4- On définit dans la présente invention un repère orthogonal X, Y et Z où Z est normal au (plan local du) substrat. Un ou des éléments optiques peuvent être suivant X, un ou d'autres suivant Y, un ou d'autres avoir une composante en Y et en X.
X, peut être mesurée de la façon suivante. On dispose sur la tranche du support extracteur et dans la région contenant les éléments optiques le banc optique suivant : - une source blanche, - un monochromateur et des moyens couplés au monochromateur pour balayer le spectre du visible longueur d'onde par longueur d'onde, - un système optique d'injection dans la région contenant les éléments optiques. Un détecteur est placé perpendiculairement à la première face au-dessus dans la région contenant les éléments optiques du côté de la première face.
Le détecteur permet de mesurer la section efficace de diffusion en fonction de la longueur d'onde dans le spectre du visible. Une fois la valeur pic (maximale) déterminée on en déduit la longueur d'onde X m associée (abscisse). Pour un élément optique donné, il est possible d'avoir plusieurs pics à X m et X', distinct entrant dans le cadre de l'invention.
Pour cette mesure de X m, on préfère éviter la présence de l'électrode, no- tamment si elle est métallique, du système électroluminescent organique et de la deuxième électrode (cathode). On peut par exemple décaper un dispositif OLED selon l'invention par de l'éthanol jusqu'à la région contenant les éléments optiques par exemple avec une couche couvrant les éléments optiques diélectrique ou po- lymère conducteur ou oxyde transparent conducteur. De manière avantageuse, la résonance selon l'invention peut être excitable par une onde électromagnétique plane et progressive, monochromatique et de longueur d'onde dans l'air XE dans le spectre visible, se propageant parallèlement au substrat et définie par un champ électrique E polarisé perpendiculaire- ment à la première face se propageant suivant la largeur de la cavité. L'ouverture de la cavité selon l'invention introduit une anistroprie (une asymétrie) qui induit un moment dipolaire sensiblement parallèle au substrat donc perpendiculaire à la composante du champ électrique E de l'onde d'excitation. -5- Une particule diélectrique entourée de métal ou une particule métallique ne convient pas car elle induit un moment dipolaire normal au substrat dans les mêmes conditions d'excitation par un champ électrique E polarisé perpendiculairement à la première face se propageant suivant la largeur de la cavité.
Dans ce mode de réalisation avantageux, X, est mesurée de la façon sui- vante. On dispose sur la tranche du support extracteur et dans la région contenant les éléments optiques le banc optique suivant : - une source blanche, - un monochromateur et des moyens couplés au monochromateur pour balayer le spectre du visible longueur d'onde par longueur d'onde, - un polariseur rendant le champ électrique E polarisé perpendiculairement à la première face, - un système optique d'injection dans la région contenant les éléments optiques.
On s'arrange alors pour que E se propage suivant la largeur de l'ouverture. Si les éléments optiques sont tous orientés le long de X alors E se propage suivant Y. Si les éléments optiques sont orientés aléatoirement alors E se propage suivant la largeur pour au moins l'un deux.
Un détecteur est placé perpendiculairement à la première face au-dessus dans la région contenant les éléments optiques du côté de la première face. Le détecteur permet de mesurer la section efficace de diffusion en fonction de la longueur d'onde dans le spectre du visible. Une fois la valeur pic (maximale) déterminée on en déduit la longueur d'onde X m associée (abscisse). Pour un élé- ment optique donné, Il est possible d'avoir plusieurs pics à X, et X', distincts. On entend par milieu selon l'invention la matière environnante (vide inclus) qui entoure l'élément optique à l'échelle de la longueur d'onde dans le visible divisé par l'indice de réfraction dans le visible du milieu. On peut considérer que l'épaisseur du milieu tout autour de l'élément optique est d'au plus 150nm et même d'au plus 100nm. Cette épaisseur est bien sur prise à partir de la surface externe et à partir de l'ouverture. Le milieu peut être hétérogène notamment la couche réceptrice est en matériau distinct de la couche ou région séparatrice (séparant les éléments optiques) et/ou de la couche couvrante (couvrant les éléments optiques). L'indice de -6- réfraction du milieu hétérogène est l'indice de réfraction moyen. On préfère que chacun des matériaux du milieu hétérogène soit d'indice de réfraction d'au plus 3,5 et même d'au plus 2,5. Un cas ou le milieu n'est pas hétérogène est lorsque l'élément optique (sans partie saillante hors ouverture) est au sein d'une matrice (couche etc). Dans ce cas, la matrice est à la fois couche réceptrice, couche sé- paratrice et couche couvrante. La matière non métallique quant à elle est soit électroconductrice soit diélectrique. Ainsi, un oxyde et/ou carbure et/ou un nitrure d'un ou de métaux rentre dans la définition du non métallique, Un oxyde transparent conducteur, connu sous le nom de TCO, oxyde d'au moins un métal, et généralement dopé, rentre dans la définition de non métallique et est électroconducteur. L'indice de réfraction est mesuré classiquement par ellipsométrie ou déduit après analyse chimique du matériau. Selon l'invention l'indice de réfraction est à 550nm et de préférence sur l'ensemble du spectre visible. Selon l'invention un bas indice de réfraction est inférieur à 1,6 et de préférence d'au plus 1,5. Selon l'invention un haut indice de réfraction est d'au moins 1,7 et de préférence d'au moins 1,8. On entend par section selon l'invention, la section transversale, par opposition à une section longitudinale. La section transversale est de préférence sui- vant un plan passant par l'axe Z. En supposant que l'élément métallique s'étend suivant un axe M donné, la section transversale est de préférence suivant Z et la normale à M. La section longitudinale est alors de préférence dans un plan incluant Z et la normale à M. En section longitudinale, l'élément optique peut être allongé et de préfé- rence linéaire. L'élément métallique peut même serpenter par exemple autour d'une direction M donnée ou être coudé, en tronçons linéaires ou courbes. On parle de section la plus représentative ou section de référence, par opposition à une section marginale (s'étendant localement sur une faible longueur) comme par exemple section marginale qui est une distorsion, un pincement, un point de resserrement de la cavité etc. De préférence, pour au moins un des éléments métalliques (et de préférence 50% mieux 80%, 90% des surfaces internes et même toutes) la surface interne présente une section (transversale) en forme de U (plus ou moins évasé) ou de V. Et même, la surface interne peut être en forme de coupelle ou de cuve. -7- En effet, de préférence l'élément métallique est fermé en dehors de l'ouverture, autrement dit l'ouverture est unique, comme une coupelle, une cuve métallique (éventuellement remplie de la matière de cavité choisie solide). Les éléments optiques peuvent être de taille distincte (via une ou toutes les dimensions notamment el, H1, W1 etc) et/ou de géométrie distincte, de nature distincte (par la matière métallique et/ou la matière de cavité) et/ou d'orientations distinctes. Par simplicité, on peut de préférence utiliser un seul type d'éléments optiques (dimensions identiques ou similaires, même nature) avec une tolérance sur l'orientation.
La taille de l'élément optique, notamment la hauteur H1 de la cavité peut être plus faible que la taille des particules diffusantes classiques diélectriques (avec un diamètre de l'ordre de 400nm) ce qui facilite l'obtention d'une couche d'extraction de lumière à faible rugosité de surface et/ou moins épaisse. L'efficacité remarquable de l'élément optique selon l'invention peut aussi permettre de mettre moins d'éléments optiques en nombre que de particules dif- fusantes classiques ce qui facilite aussi l'obtention d'une couche d'extraction de lumière à faible rugosité de surface ou moins épaisse, par exemple utilisant une monocouche d'éléments optiques. Il reste possible d'ajouter des particules diffusantes classiques même si on préfère les omettre ou d'en réduire le nombre. Dans une réalisation, les éléments optiques peuvent être liés à la première face notamment suivant deux configurations alternatives ou cumulatives : - en étant directement sur la face principale, - et/ou en étant sur une couche réceptrice, continue ou discontinue, in- tercalée entre les éléments optiques et la première face. La couche réceptrice est de préférence en contact optique par sa face principale dite face interne côté première face du substrat, la face principale opposée étant dite face externe. La face externe et/ou interne peut recevoir même contenir les éléments optiques.
Dans une alternative de réalisation, la couche réceptrice des éléments optiques, par exemple mince et de préférence haut indice, est espacée du substrat et par exemple fixée de manière périphérique (par des moyens mécaniques et/ou adhésifs etc) laissant un jeu (de l'air, du vide) entre la face interne et la pre- -8- mière face. La face interne de préférence peut recevoir même contenir les éléments optiques. Dans une réalisation, les éléments optiques peuvent aussi être liés à la première face par une intégration partielle au substrat lorsque la matière de cavité est une région du substrat (région débouchant sur la première face) comme détail- lé ultérieurement. Naturellement l'élément métallique selon l'invention peut comprendre une des porosités (disjointes) ou une ou des ruptures locales de matière tellement petites, ponctuelles par exemple de plus grande dimension inférieure à 1 Onm et mieux d'au plus 5nm. De manière avantageuse, pour extraire plus de lumière, pour au moins une des cavités ouvertes (de préférence 50% mieux 80%, 90% des cavités ouvertes et même toutes) l'ouverture est définie par un plan d'ouverture P et le substrat, notamment plan ou courbe (par exemple flexible), présente un plan local PO (tangent au substrat en regard de l'élément optique avec ladite ouverture), le plan d'ouverture formant un angle cc d'au plus 30°, de préférence d'au plus 10° et même d'au plus 5° ou même d'au plus 2° avec le plan P0. Plus l'angle a est faible, mieux la lumière est extraite. L'ouverture d'un élément optique (de préférence de 50% mieux 80%, 90% des éléments optiques) peut être délimitée par une courbe C formée par l'ensemble des points triple où se rencontrent la matière de cavité, la matière métallique de la surface interne et le milieu non métallique (identique ou non à la matière de cavité). Cette courbe C peut être fermée (une boucle) ou ouverte, notamment en U 25 voire en plusieurs segments de courbe. On peut définir de manière unique le plan P comme le plan dans l'espace tel que la somme des carrés des distances de tous les points de la courbe C au plan P est minimisé. On préfère que l'élément métallique (l'élément optique) soit le plus symé- 30 trique possible par rapport à l'axe Z. D'un point de vue dimensionnel, Wl, el, H1 vont être ajustés aussi en fonction du métal de l'élément métallique, de l'indice de réfraction du milieu, de l'indice de réfraction de la matière de cavité. -9- La longueur d'onde de la résonance utile ne doit pas être dans le do- maine des infrarouges. Pour la placer dans le visible, toutes choses égales par ailleurs, il est préférable de choisir pour la matière métallique, l'argent plutôt que l'or ou même que le cuivre. Plus el augmente et plus la résonance est décalée dans le visible. Pour la placer dans le visible, toutes choses égales par ailleurs, il est préférable de choisir pour la matière de cavité une constante diélectrique la plus basse possible dans le visible. VV1 peut être ajusté en fonction de el et même de H1 (dans un milieu don- né) ou inversement el peut être ajusté en fonction de W1 et même de H1 (dans un milieu donné). Toutes choses égales par ailleurs, plus l'indice de réfraction du milieu est bas, plus X, est bas. Toutes choses égales par ailleurs, H1 peut être diminué pour abaisser De préférence, en particulier pour une section en U ou en V d'un élément métallique selon l'invention (de la majorité et même de tous les éléments op- tiques): WI est d'au plus 250nm, mieux d'au plus 180nm pour mieux contrôler les résonances même si la diffusion serait augmentée en choisissant VV1 plus élevé, en particulier \N1 est comprise dans une gamme allant de 3 ou 5nm à 150nm, mieux de 10 à 100nm, et même de 30 à 100nm, et/ou el est d'au moins 5nm ou 8nm à lOnm et d'au plus 150nm, mieux d'au plus 100nm, mieux de 5nm à 30nm notamment dans le cas d'une monocouche, et dans le cas d'une multicouche métallique comportant ou consistant en une première couche métallique par exemple d'adhésion (notamment Ti, ou encore Ni, Cr et leurs alliages) d'au plus 15 nm même d'au plus 5nm voire d'au plus 3nm/ la couche métallique fonctionnelle (notamment argent, or, aluminium, cuivre, platine et leurs mélanges) est d'épaisseur eM d'au moins 5nm ou 8nm à lOnm et d'au plus 150nm, mieux d'au plus 100nm, mieux de 5nm à 30nm en particu- lier pour l'argent pur ou allié avec de préférence em_ el inférieur à 15 nm même 5nm et même à 3nm, H1 et W1 sont du même ordre de grandeur, HI est d'au plus 180nm, de préférence de lOnm à 150nm et/ou H1 va de W1/2 à 2W1 et même va de VV1/(1,5) à 1,5W1. - 10 - La hauteur H1 de la cavité (de la majorité et même de toutes) peut être définie comme la distance entre le plan d'ouverture P et le point Fl de la surface interne le plus éloigné du plan P. De préférence, ce point Fl n'est pas un point marginal c'est-à-dire ne correspond pas à un (nano)trou local de hauteur supé- rieure à e1/4 voire e1/8 et/ou d'au moins 5nm de la surface locale. W1 peut être définie comme la moyenne des largeurs sur une section (transversale) la plus représentative de l'élément optique. Les dimensions Wl, e1, H1 peuvent être constantes ou variables. L'ouverture d'un élément optique (de la majorité et même de tous) peut être de largeur W2 est d'au plus 200nm, notamment W2<W1 ou égale à W1, mieux d'au plus 150nm pour mieux contrôler les résonances, est comprise dans une gamme allant de 3 à 150nm, mieux de 10 à 100nm, et même de 20 ou 50 à 100nm. W2 peut être définie comme la largeur de l'ouverture à partir d'une section (transversale) la plus représentative de l'élément optique. Des particules diffusantes classiques dans les couches d'extraction de lumière sont par exemple des particules de TiO2 d'au moins 400nm de diamètre voire même micronique. Les éléments optiques peuvent être de préférence de plus petite taille (au moins pour la largeur et la hauteur), et grâce à leur efficacité cela contribue à réduire l'épaisseur de région d'extraction de lumière. De même, il n'est pas forcément nécessaire de planariser les éléments optiques, notamment par une matière diélectrique sous l'électrode, ou à tout le moins l'épaisseur nécessaire pour planariser, notamment par une matière diélectrique sous l'électrode, peut être réduite, notamment submicronique.
Il n'est pas nécessaire que les éléments optiques soient arrangés de ma- nière périodique, ou au moins régulièrement répartis. Ils peuvent être répartis de manière aléatoire. En particulier les éléments optiques, de taille ou géométrie distinctes ou identiques, peuvent être orientés de manière aléatoire dans le plan X, Y.
Les éléments optiques peuvent être répartis de manière relativement ho- mogène sur la surface en regard de la surface active (émettrice de lumière). Les éléments optiques selon l'invention sont disjoints, à distance constante ou variable les uns des autres, de préférence sur une monocouche. Pour limiter d'éventuelles interactions, on préfère que l'espacement T1 entre éléments op- - 11 - tiques adjacents (ou entre un élément métallique de l'élément optique et tout autre matière métallique environnante) soit supérieure à la distance de champ proche. T1 est la distance entre les surfaces externes d'éléments métalliques adjacents.
Dans une réalisation pour l'espacement T1 entre éléments optiques adja- cents (d'une même monocouche ou entre deux monocouches adjacentes) on préfère que : - T1 soit d'au moins 100nm, de préférence d'au moins 200nm et même d'au moins 250nm, - T1 soit supérieure à W1. Si du métal est intercalée dans une couche dite séparatrice entre les éléments optiques, on préfère également que ce métal ne touche pas les éléments optiques et soit distant de préférence d'au moins 100 nm, de préférence d'au moins 200nm et mieux de 250 nm, de chaque élément optique.
L'élément optique selon l'invention (de préférence la majorité ou même tous) présente de préférence une seule cavité, notamment de section (transversale) en U ou en V, ou en anneau ouvert. L'élément métallique (de préférence la majorité ou même tous) peut être de type 3D. L'élément métallique peut être : - une sphère creuse tronquée pour former l'ouverture (hémisphérique par exemple), - un cube avec une face formant l'ouverture ou un cube tronqué de préférence suivant un plan de troncature, - un cône, - avoir une section tronconique, pyramidale. Il peut aussi s'agir d'un profilé de section en U ou en V (de type 2D). L'élément métallique peut être une nanocoupelle typiquement sur au moins une moitié d'une (nano)sphère diélectrique L'élément métallique peut être sur un quartier d'une (nano)sphère.
L'élément optique peut avoir une pluralité de surfaces internes creuses formant une pluralité de cavités jointives mais une seule cavité est plus efficace. Par exemple une section en S (double creux, double cavité) est moins efficace qu'une section en U, en anneau ouvert. - 12 - L'élément optique présente de préférence en outre une seule cavité sans cloison(s) compartimentant le creux (unique) suivant la largeur et/ou la longueur, ou à tout le moins cloison(s) de hauteur Hc limitée, par exemple d'au plus de H1/4 même d'au plus H1/8.
Par exemple, un élément métallique de section en W, M, N ,H, w ouvert présentant chacun un double creux ou avec une cloison « latérale » haute est moins efficace qu'un élément de section en U, en V, en anneau ouvert. Par ailleurs, on préfère un élément métallique ayant une section longitudinale droite pour une simplicité de réalisation, Selon l'invention, la cavité ouverte d'un élément optique peut avoir une forme régulière ou irrégulière. La surface interne d'au moins un des éléments métalliques (de la majorité et même de tous) peut définir un fond de la cavité de préférence avec une surface sans rupture brutale, comme un relief pointu, à angle vif. La cavité ouverte peut 15 donc comprendre un fond, courbe ou plan. La section de l'élément métallique (de la majorité et même de tous) peut comprendre ledit fond et des première et deuxième ailes, planes ou courbes, de part et d'autre comme-un U (ouverture orientée à l'opposé du substrat ou vers le substrat par exemple). 20 La section (transversale) de l'élément métallique peut être coudée comme un V, la cavité ayant alors un fond en arête formant intersection des première et deuxième ailes (planes ou courbes). Ce fond peut être de largeur W3 d'au plus 200nm, mieux d'au plus 150nm pour mieux contrôler les résonances, est comprise dans une gamme allant de 3 à 25 150nm, mieux de 10 à 100nm, et même de 20 ou 50 à 100nm. L'angle (1)1 de la première aile (plan moyen si aile courbe) par rapport à la normale au fond peut être d'au plus 20° voire d'au plus 5°. L'angle (1)2 de la deuxième aile (plan moyen si courbe) par rapport à la normale au fond peut être d'au plus 20° voire d'au plus 5°. 30 On préfère les formes (sensiblement) symétriques par rapport à la nor- male passant par le (milieu du) fond ou encore la normale au plan local PO sans que la longueur des première et deuxième ailes soient nécessairement identiques. - 13 - Par exemple la différence entre l'angle (I)1 et l'angle (1)2 est inférieure à 5° et les ailes sont orientées de la même façon par rapport à la normale. De préférence les ailes sont planes ou formées de tronçons plans, parallèles entre elles (±5°) sur la majorité de leur hauteur voire sur toute leur hauteur.
Dans le repère orthonormé X, Y, Z, l'élément optique peut être invariant le long d'une direction X ou invariant par rotation autour de l'axe Z ou de l'axe normal au fond ou encore de la normale au plan P. Une section de l'élément métallique en L ne fonctionne pas de par la mauvaise orientation de l'ouverture.
La section de l'élément métallique en U ou en V (inversée ou non suivant leur orientation par rapport au substrat) peut être déformée localement par exemple le U ou le V se rétrécir (comme un goulot) ou s'évaser (davantage). Une section de l'élément métallique en u convient. L'élément métallique n'a de préférence pas d'extension(s) métallique(s) 15 du côté de la surface externe à l'opposé du fond. Par exemple une section en h,k,s orienté à 90°, X, convient moins qu'un U, un V. Une section en S2 ou en v-- peut convenir tant que les pattes du S2 sont petites ou la terminaison du v-- est petite par rapport à la largeur W1 et/ou W2, par exemple est d'au plus lOnm. 20 Dans une section de l'élément métallique en V (fond en arête, par exemple élément métallique en cône) ou en U, les deux ailes ne sont pas nécessairement de même longueur. De préférence pour une longueur Li de la première aile, la deuxième aile présente une longueur Lj entre 0,5 Li et 1,5Li. La matière de cavité de l'élément optique (de préférence de la majorité et 25 même de tous) présente de préférence un indice de réfraction inférieur à 1,6 à 550nm mieux dans l'ensemble du spectre du visible. La matière de cavité peut être électroconductrice (en oxyde transparent conducteur, en polymère conducteur), ou de préférence diélectrique. La matière de cavité est notamment formée à partir d'une couche déposée par dépôt en 30 phase vapeur dit PVD, ou encore à partir d'une couche de silice éventuelle po- reuse (par voie sol gel) pour abaisser l'indice de réfraction. La matière de cavité peut être un oxyde voire, un nitrure ou un oxynitrure. - 14 - La matière de cavité (sur 50% même 90% ou encore tout le volume de la cavité ) comprend voire est constituée d'au moins un des matériaux, par exemple diélectrique, suivants : - un oxyde à base de l'un au moins des éléments suivants et leurs mé- langes ; Si, Ti, Zr, matière notamment formée à partir d'une couche à base de silice déposée par dépôt en phase vapeur dit PVD ou encore à partir d'une couche de silice éventuelle poreuse (par voie sol gel) pour abaisser l'indice de réfraction, - un polymère notamment polystyrène (PS), latex, polyméthacrylate de méthyle (PMMA), - un matériau vitreux (non cristallin) : un verre (minéral), un sol-gel de silice, une vitrocéramique, un émail, notamment qui est le matériau du substrat ou le matériau d'une couche réceptrice (notamment de fond) sur le substrat, - ou encore un oxyde à base de l'un au moins des éléments suivants et leurs mélanges, éventuellement dopé; Sn, In, Zn et leurs mélanges, oxyde qui peut être diélectrique ou électroconducteur. On peut aussi avoir un empilement des matériaux précités. On peut aussi choisir une céramique.
Pour ajuster la matière de cavité de l'élément optique (de préférence de la majorité voire de tous) présente de préférence un indice de réfraction inférieure à 1,8 et même à 1,65 ou 1,5 à 550nm et mieux dans l'ensemble du spectre du visible. La matière de de cavité peut être alors comprendre notamment: un polymère, de la silice par exemple sol-gel éventuellement poreuse, un élément diélectrique creux (silice etc), de l'air, le matériau du substrat notamment verre (minéral). Plus précisément, la matière de cavité de l'élément optique (de préférence de la majorité voire de tous) peut être : - monolithique (composite inclus) ou multimatériaux, et comprendre voire être constituée d'un élément de coeur plein (en sphère tronquée, cône cube, cuve ...) en le ou les matériaux précités pour la matière de cavité, - comprendre un élément de coeur contenant du vide, du ou des gaz (de l'air), voire du liquide (éventuellement durcissable) enfermé dans une - 15 - coquille ou écorce (mono ou multimatériaux) en le ou les matériaux cités pour la matière de cavité, monolithique ou multimatériaux, comprenant une coquille ou écorce creuse en le ou les matériaux cités pour la matière de cavité occupée par un matériau dit de remplissage qui peut être identique au matériau du milieu (une couche déposée par PVD, par voie liquide ou en phase chimique CVD). La cavité peut avoir un élément de coeur plein et revêtu d'un ou plusieurs revêtements fonctionnels non métalliques.
La surface interne de l'élément métallique peut recouvrir continument, en tout point, un matériau solide de la cavité, ou s'en écarter localement par des espaces. La matière de cavité de l'élément optique (de préférence de la majorité voire de tous) est de préférence minérale si on souhaite préserver son intégrité.
Selon l'invention, la matière de cavité et le substrat (ou la couche récep- trice) ne sont pas forcément des éléments distincts et/ou le milieu et la matière de cavité ne sont pas forcément avec une interface discernable, en étant de même matière (cavité contenant voire formée par une partie d'une particule en saillie de la cavité).
La matière de cavité de l'élément optique (de préférence de la majorité voire de tous) peut être en outre identique à la matière d'une couche dite séparatrice entre les éléments optiques (reliefs du substrat verrier, nanoobjets...) et/ou être identique à la matière d'une couche dite couvrante, notamment de planarisation (locale), couvrant les éléments optiques, par exemple la matière de la couche couvrante venant occuper tout ou partie de la cavité ouverte orientée à l'opposé du substrat. Il est enfin possible que la matière de cavité soit du vide, un gaz ou mélange de gaz typiquement de l'air en particulier lorsque la cavité est orientée vers le substrat ou lorsque le coeur partiellement enrobé est éliminé.
La surface la plus extérieure de matériau solide de la cavité peut être lisse ou rugueuse. De la même manière, la surface interne de l'élément optique peut être lisse ou rugueuse. On préfère que la rugosité de la surface interne (de préférence de la - 16 - majorité voire de tous) soit inférieure à e1/2 et/ou d'au plus 5nm et la rugosité externe soit inférieure à e1/2 ou d'au plus 5nm. La surface interne de l'élément optique peut avoir une forme distincte ou identique à la surface externe.
Dans une réalisation, au moins un des éléments métalliques (de préférence la majorité voire tous) est allongé ou oblong, de longueur moyenne L1 supérieure à Wl, notamment au moins cinq fois voire dix fois supérieure. L'ouverture s'étend suivant Y par exemple. La section peut être variable suivant Y.
L'élément optique allongé ou oblong peut avoir non seulement une seule cavité comme déjà indiqué, mais aussi l'ouverture de la cavité peut être unique (avec l'orientation appropriée). Ainsi, la cavité est bordée tout autour de l'ouverture, telle qu'une baignoire, une cuve, une boite ouverte. Par exemple, à la fois la section transversale et la section longitudinale est en U ou la section transversale est en V et la section longitudinale est en U. L'élément optique (l'élément métallique) allongé peut quand même avoir éventuellement - une première extrémité latérale ouverte avec une première ouverture latérale - typiquement perpendiculaire à ladite ouverture (principale, longitudinale) - voire une deuxième extrémité latérale ouverte avec une deuxième ouverture latérale- typiquement perpendiculaire à ladite ouverture (principale, longitudinale). Dans une réalisation préférée, au moins une cavité (de préférence la ma- jorité et même 90% ou mieux toutes) présente une longueur moyenne L1, L1 étant supérieure ou égale à la largeur W1 et de préférence à la hauteur H1, et le rapport L1/W1 dit facteur de forme est inférieur à 3 et de préférence inférieur à 2 et même inférieur à 1,5. Naturellement dans le cas d'une cavité (sensiblement) en sphère tron- quée recouverte partiellement de la matière métallique; la longueur moyenne L1 est (sensiblement) égale à la largeur W1. Naturellement dans le cas d'un cube la longueur L1 est égale à la largeur W1 et correspond à la longueur d'une arête. Naturellement dans le cas d'une cavité en forme de cylindre de (base ou) section - 17 - transversale circulaire, la longueur Ll est égale à la largeur W1. La hauteur est suivant l'axe du cylindre. De préférence, L1 est d'au plus 1000nm, mieux d'au plus 500nm. Dans une configuration de l'invention, au moins un des éléments optiques (de préférence la majorité et même 90% ou mieux tous) est (rapporté) sur le substrat directement ou sur une couche dite réceptrice (dépôt, film etc), non métallique, liée à la première face, de préférence en contact optique avec la première face et même mieux en contact adhésif. Eventuellement, au moins un des éléments optiques est sur le substrat ou sur la couche réceptrice, entre des pistes métalliques (électrode etc). La couche réceptrice est une couche dite de fond lorsqu'elle est directement sur le substrat notamment un dépôt sur le substrat. Toutefois on peut intercaler une ou d'autres couches comme une couches barrière (à l'humidité pour un substrat plastique, aux alcalins pour un verre minéral etc) entre le substrat et cette couche réceptrice. La couche réceptrice peut être électroconductrice (en oxyde transparent conducteur ou en polymère conducteur), ou de préférence diélectrique. La couche réceptrice peut être un oxyde voire, un nitrure ou un oxynitrure. La couche réceptrice peut être de de préférence d'épaisseur inférieure à 20 200nm, et même inférieure à 100nm. La couche réceptrice peut être constituée d'au moins un matériau, de préférence diélectrique, choisi parmi : - un oxyde notamment de l'un au moins des éléments suivants ; Si, Ti, Zr, matière notamment formée à partir d'une couche à base de silice 25 déposée par dépôt en phase vapeur dit PVD ou encore à partir d'une couche de silice éventuelle poreuse (par voie sol gel) pour abaisser l'indice de réfraction - un polymère un matériau vitreux (non cristallin) : un sol-gel de silice, - un sol gel d'un métal, 30 - un (oxy)nitrure notamment de silicium ou encore de titane, notamment formée à partir d'une couche déposée par dépôt en phase vapeur dit PVD ou encore à partir d'une couche sol gel, - 18 - - ou un TCO (dopé ou non) qui peut avoir une fonctionnalité (barrière etc) notamment un oxyde à base de l'un au moins des éléments suivants : Sn, In, Zn et leurs mélanges. La couche réceptrice peut présenter un indice de réfraction inférieur à 1,6 à 550nm (bas indice de réfraction). Elle peut être alors choisie notamment parmi : une couche polymérique, par exemple polymère fluoré, une couche de silice par exemple sol-gel. La couche réceptrice peut être en contact direct avec l'élément optique notamment : - en contact avec l'élément métallique, avec la surface externe en regard du fond de la cavité ou à proximité, avec la surface externe à proximité de l'ouverture, - et/ou en contact avec la matière de cavité. Alternativement ou cumulativement, la couche réceptrice peut être en con- tact avec une matière non métallique en saillie par rapport à l'ouverture, en ladite matière de cavité, par exemple une particule creuse ou pleine et/ou en contact avec la surface externe (libre ou revêtue de matière non métallique). La couche réceptrice peut être une couche à fonctionnalité de surface : adhésion de l'élément optique (du métal ou d'un diélectrique du matériau de cavité par exemple). La couche réceptrice peut être une couche formant promoteur d'adhésion avec la surface de contact d'une partie saillante d'une (nano)particule revêtue partiellement d'une enveloppe métallique formant l'élément métallique. Le substrat notamment un plastique peut être traité par corona pour l'adhésion avec la surface de contact de la matière de cavité, qui est solide, au niveau de l'ouverture ou encore avec une partie saillante d'une (nano)particule revêtue partiellement d'une enveloppe métallique formant l'élément métallique. La couche réceptrice peut être une couche formant promoteur d'adhésion avec la surface de contact de l'élément optique par exemple la surface externe 30 ou un revêtement non métallique de la surface externe. La matière de cavité, solide, au niveau de l'ouverture ou une partie saillante d'une particule revêtue partiellement d'une enveloppe métallique formant l'élément métallique peut être chargée électriquement en surface et la couche réceptrice (ou le substrat, récepteur) peut présenter une charge de surface de signe opposé. - 19 - Par exemple la surface de la matière de cavité (au niveau de l'ouverture) ou la surface de la partie saillante (silice notamment) est chargée négativement et la couche réceptrice est chargée positivement par exemple un polyélectrolyte cationique comme un pdac (« poly(diallyldimethyl ammonium chloride » en anglais).
Les éléments optiques peuvent être dispersés en une (première et de préfé- rence unique) monocouche sur la couche réceptrice ou le substrat. La couche réceptrice (ou même le substrat s'il est récepteur) peut comprendre : - des portions de surface pour l'adhésion du matériau métallique ou d'un matériau non métallique éventuellement en saillie par rapport à l'ouverture de préférence en la matière de cavité, - et des portions de surface anti adhésion du matériau métallique (pas de dépôt possible ou retrait facile) ou d'un matériau non métallique éventuellement en saillie par rapport à l'ouverture de préférence en la ma- tière de cavité. Au moins un des éléments métalliques (de préférence la majorité et même 90% ou mieux tous) peut correspondre à une enveloppe dite partielle recouvrant partiellement une particule notamment submicronique (nanoparticule) ou allongée, pleine ou creuse, particule (avec une partie) comportant ladite matière de cavité, de préférence diélectrique et éventuellement une partie saillante à l'ouverture. Autrement dit, une particule partiellement revêtue par un enveloppe métallique dite enveloppe partielle comporte voire constitue l'élément optique (partie de particule formant le matériau de cavité et enveloppant ledit élément métallique). La particule peut être : - de préférence submicronique au sens où ses dimensions sont toutes submicroniques, - ou alternativement être allongée et avec une dimension micronique par exemple par sa longueur le long de la cavité et/ou par sa hauteur par exemple via une partie saillante à l'ouverture (principale, de préférence unique) de la cavité. La particule peut: - avoir des dimensions qui sont toutes nanométriques (1nm à 999nm) et même inférieures à 500nm même à 250nm, - 20 - - ou alternativement être allongée et avec une dimension micronique par exemple par sa longueur -le long de la cavité- et/ou par sa hauteur par exemple via une partie saillante à l'ouverture (principale, de préférence unique) de la cavité, et avec ses autres dimensions nanométriques et même inférieure à 500nm, à 250nm. La particule peut donc avoir une partie saillante à la cavité. La forme, les dimensions de la partie saillante de la cavité de la particule peuvent être quelconque. Cette partie saillante peut aussi être fonctionnelle par exemple pour l'adhésion ou le maintien de l'élément optique sur le substrat ou pour abaisser l'indice de réfraction du milieu autour de l'élément optique. De préférence, la hauteur maximale de la partie saillante prise à partir de l'ouverture est inférieure à 100nm, mieux inférieure à 50nm même inférieure à 20nm. De préférence, la hauteur maximale entre le fond de la cavité et la partie saillante est inférieure à 350nm mieux inférieure à 250nm même inférieure à 150nm.Cela peut permettre de planariser les éléments optiques avec une épais- seur plus réduite. La particule peut être de forme régulière ou irrégulière. La particule peut être sphérique, ovale, sphéroïde, sphère, en grain de riz, conique, pyramidale, cylindrique, particule éventuellement tronquée par exemple suivant un plan.
On peut choisir de préférence que la surface de la particule couverte par l'enveloppé métallique forme au moins 30% de la surface de la particule et mieux d'au moins 45% et de préférence d'au plus 90% voire 80%. La particule peut ne pas avoir une partie saillante de la cavité. La particule peut être délimitée par l'ouverture (principale, de préférence unique) de la cavité.
Par exemple il s'agit d'une demi sphère partiellement recouverte. La particule peut être tout ou partiellement en retrait de l'ouverture de la cavité. Dans ce cas, la matière de cavité comprend la particule et une autre matière jusqu'à l'ouverture (ouverture principale, longitudinale de préférence unique). La matière en contact avec la cavité (matière faisant partie du milieu) peut être identique à la matière de cavité (par exemple particule saillante de la cavité comme déjà décrit) ou au moins du même oxyde éventuellement avec des fabrications (sol gel, PVD) ou origines distinctes (particule rapportée). Alternativement voire même cumulativement à des éléments optiques rapportés (déjà décrits) : -21- - le substrat, notamment la première face, intègre partiellement l'élément optique (ou des éléments optiques), ainsi la première face est structurée, présentant ainsi des premiers reliefs disjoints, (espacés par des trous de préférence borgnes pour le substrat et/ou par des portions planes; par des zones non métalliques), et au moins un des éléments optiques est formé par les flancs et le sommet d'un desdits premiers reliefs (formant ou faisant partie de la matière de cavité) revêtus par un revêtement en la matière métallique (formant l'élément métallique), notamment revêtement directement sur les flancs et sommet ou sur une sous-couche éventuelle des flancs et du sommet ; - et/ou la première face comporte une couche structurée non métallique, de préférence diélectrique, et d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm mieux dans l'ensemble du visible, ayant ainsi une surface principale structurée, de préférence opposée à la première face, présentant des reliefs disjoints, dits autres reliefs, au moins un des éléments op- tiques étant formé par les flancs et le sommet d'un desdits autres reliefs revêtus par un revêtement en la matière métallique (formant l'élément métallique) sur les, notamment revêtement directement sur les flancs et ledit sommet ou sur une sous-couche éventuelle des flancs et du sommet. Les reliefs peuvent être de sillons ou de préférence des plots (collines, dômes, pyramides, cônes, notamment avec le facteur de forme précité L1/W1. La section (transversale) des reliefs peut être pyramidale, tronconique, en dôme , Les reliefs peuvent être obliques par rapport au substrat de préférence s'écartant de la normale (locale) au substrat d'au plus 30° et même d'au plus 10° ou 5°. En particulier certains voire la majorité et même tous les éléments optiques (organisé en une couche) sont formés par un revêtement discontinu en la matière métallique sur les flancs et sommets des reliefs, par exemple par dépôt sélectif. Les reliefs sont de préférence de hauteur submicronique et même d'au plus 300nm, de largeur (de base) submicronique et même d'au plus 200nm, et même éventuellement de longueur submicronique et même d'au plus 1000nm. En - 22 - d'autres termes, la cavité ouverte correspond à la partie (haute) d'un relief du substrat et/ou d'une couche rapportée. Le verre et la couche rapportée peuvent être structurés pour former une cavité bimatière. Le revêtement peut être directement sur le substrat notamment fonction- nalisé (localement) pour l'adhésion de la matière métallique ou sur une couche fonctionnelle pour l'adhésion de la matière métallique. Les reliefs peuvent être microniques ou submicroniques, les flancs ne sont pas nécessairement revêtus de la matière métallique sur toute leur hauteur. On peut utiliser plusieurs métaux pour réaliser des éléments optiques dis- tincts, par exemple de reliefs à l'argent et des reliefs en un autre métal (or etc). Le revêtement peut être une monocouche ou une multicouche par exemple comportant directement sur les reliefs et les flancs ou les trous une fine couche métallique d'adhésion par exemple en titane, Ni, Cr et leurs alliages, et d'au plus 15nm, mieux d'au plus 5nm.
Sous le revêtement et sur le ou les reliefs ainsi que sur les flancs ou les trous, on peut aussi alternativement ou cumulativement ajouter, un couche fonctionnelle non métallique par exemple d'adhésion par exemple en oxyde, en polymère par exemple d'au plus lOnm mieux d'au plus 5nm. La première face texturée et/ou la surface principale texturée peut avoir à la fois lesdits reliefs et lesdits creux de dimensions adaptées. Un relief métallisé formant élément optique peut donc avoir comme plus proche voisin, un trou métallisé entre formant un autre élément optique. Entre des reliefs métallisés disjoints, la surface peut être plane ou creuse, rugueuse ou non, mais de préférence non métallisée.
Alternativement ou cumulativement aux reliefs et/ou aux éléments optiques rapportés : le substrat, notamment la première face, intègre partiellement l'élément optique (ou des éléments optiques), la première face est structurée présentant ainsi des trous borgnes disjoints (espacés par des reliefs et/ou des portions planes, par des zones non métalliques), et au moins un des éléments métalliques comportant (ou étant formé par) un revêtement en ladite matière métallique d'un des trous borgnes, notamment revêtement directement sur les parois du trou ou sur une sous-couche éventuelle, - 23 - et/ou la première face est porteuse d'une couche structurée non métallique, de préférence diélectrique, et d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm et même d'au plus 2,5, présentant des trous disjoints, dits autres trous, au moins un des éléments métalliques comportant (ou étant formé par) un revêtement en ladite matière métallique d'un des autres trous (borgnes) et éventuellement du fond d'un des autres trous traversants (surface principale ou surface d'une sous-couche). Au moins un des éléments métalliques (de préférence la majorité et même 80% ou tous les éléments optiques) peut être formé par un revêtement d'un des trous disjoints en ladite matière métallique, monocouche ou multicouche métal- lique. On s'arrange donc pour que le trou forme un creux (section en U, en V) et que la matière métallique soit conforme pour définir ladite surface interne, en creux, selon l'invention.
Le trou peut être à la fois dans le substrat et dans la couche rapportée. La matière de cavité, dans le creux de la matière métallique, peut être identique ou distincte de la matière de la couche structurée. En particulier certains voire la majorité et même tous les éléments optiques (organisé en une couche) sont formés par un revêtement discontinu en la matière métallique dans les trous, par exemple par dépôt sélectif et/ou par mas- quage. Les trous peuvent être des rainures ou de préférence moins allongés, notamment avec le premier facteur de forme précité : cylindrique, cubique, cône, ... La section des trous peut être en U, en V, pyramidale, tronconique, en 25 dôme. Les trous sont de préférence de hauteur submicronique et même d'au plus 300nm, de largeur (de base) submicronique et même d'au plus 200nm, et même éventuellement de longueur submicronique et même d'au plus 1000nm. La couche non métallique structurée avec des tels trous forme une couche 30 séparatrice entre les éléments optiques et même parfois une couche réceptrice des éléments optiques en étant présente sous les éléments optiques en cas de trous borgnes. Le matériau métallique est de préférence déposé par dépôt en phase vapeur dans le ou les trous disjoints. - 24 - Selon l'invention, pour l'élément métallique, on entend par matière métallique, un métal (pur ou allié) au sens classique dans la classification périodique des éléments. De préférence, le support extracteur selon l'invention comprend une couche non métallique dite séparatrice entre les éléments optiques, une couche couvrante non métallique couvrant au moins un élément optique, mieux des ou les éléments optiques. Ces deux couches peuvent être en fait une seule couche avec une région séparatrice et une région couvrante. La couche couvrante qui est bas indice peut être avantageusement discon- tinue, c'est-à-dire localisé directement sur les éléments optiques (ou directement sur partie saillante des particules) sans s'étendre latéralement par exemple d'au plus 50nm ou 30nm. Cette couche couvrante discontinue bas indice peut être d'épaisseur d'au plus 100nm et même 50nm et être revêtue d'une couche haut indice diélectrique ou électroconductrice (TCO, polymère conducteur) qui remplit aussi les disconti- nuités. La couche couvrante les éléments optiques peut être d'au moins 20pm qui est l'épaisseur classique de couche diffusante dans le cas d'émail diffusant planarisé et appliqué par sérigraphie de l'art antérieur.
Avantageusement, pour réduire l'absorption et parce que les éléments op- tiques sont susceptibles de créer une faible rugosité et peuvent être en plus faible quantité étant donné leur efficacité, le support extracteur comporte une couche dite couvrante non métallique couvrant au moins un des éléments optiques (de préférence tous les éléments optiques, notamment au moins d'une monocouche), notamment diélectrique, éventuellement s'étendant au moins partiellement dans la (ou les) cavités de préférence formant planarisation des éléments optiques en saillie de la première face, et/ou étant présente entre les éléments optiques formant ainsi également une couche dite séparatrice. Cette couche couvrante peut être d'épaisseur inférieure à 5pm, ou même 30 submicronique (inférieure à 1 pm) d'au plus 800nm et même d'au plus 500nm ou d'au plus 300nm. Il peut s'agir : - d'une monocouche sous l'électrode, haut indice de préférence voire bas indice (d'au plus 100nm), - 25 - - d'une multicouche sous l'électrode par exemple couche bas indice (d'au plus 100nm) et couche haut indice (de planarisation) - d'une couche faisant partie ou formant l'électrode. Plus largement, l'épaisseur cumulée de la couche séparatrice non métal- ligue et la couche couvrante non métallique (notamment couche formant à la fois couche séparatrice et couche couvrante) peut être d'épaisseur inférieure à 5pm, ou même submicronique (inférieure à 1pm) d'au plus 800nm et même d'au plus 500nm ou d'au plus 300nm. Et même l'épaisseur cumulée de la couche séparatrice non métallique, de la couche couvrante non métallique (notamment couche formant à la fois couche séparatrice et couche couvrante), de l'électrode la plus proche du substrat, peut être d'épaisseur inférieure à 5pm, ou même submicronique (inférieure à 1pm). Cette couche couvrante non métallique peut être : - diélectrique, des oxydes tels que de l'oxyde de niobium, de l'oxyde de zirconium, de l'alumine, de l'oxyde de tantale, des nitrures tels que ni- trure de silicium, d'aluminium - en oxyde transparent conducteur (TCO), par exemple ITO, AZO, Sn02:F, Sn02:Sb, Ti02:Nb, - à base de (nano)particules métalliques ou d'oxyde(s) conducteur(s) no- tamment dans un liant électroconducteur ou électriquement isolant - en polymère conducteur. Comme polymère conducteur pour la couche couvrante (et/ou la couche séparatrice entre les éléments optiques) on peut choisir parmi l'une au moins des familles suivantes : - la famille des polythiophènes, comme le PEDOT (3,4- polyéthylenedioxythiopène), le PEDOT/PSS c'est-à-dire le (3,4- polyéthylènedioxythiopène mélangé avec polystyrènesulfonate, et autres dérivés décrits dans la demande US 2004 253439, - ou encore les poly(acétylène)s, poly(pyrrole)s, poly(aniline)s, po- ly(fluorène)s, poly(3-alkyl thiophène)s, polytétrathiafulvalènes, poly- naphthalènes, poly(p-phénylène sulfide), et poly(para-phénylène vinylène)s. Comme polythiophènes, on peut choisir par exemple le produit commercialisé par la société HC Strack sous le nom de BAYTRON® ou encore par la so- - 26 - ciété Agfa sous le nom d'Orgacon®, ou d'Orgacon EL-P3040® ou encore de la société Heraeus le CleviosTM FET de p de moins de 10-2 Ohm.cm, ou le CleviosTM HIL 1.1. de p de l'ordre de 10 Ohm.cm. On entend selon l'invention par « à base de » comme au moins 50% en poids de la matière (solide) en jeu et de préférence 80% et encore plus préféren- tiellement essentiellement constituée de. Par exemple, une couche à base de silice contient donc au moins 50% en poids et mieux 80% en poids de silice. Une couche à base de silice poreuse contient donc au moins 50% en poids et mieux 80% en poids de silice sur la matière solide. Une couche à base de silice chargée contient donc au moins 50% en poids et mieux 80% en poids de silice sur la matière solide hors charges. La couche couvrante qui est directement sur un élément optique (notamment en saillie de la première face en s'éloignant du substrat) fait partie du milieu dudit élément optique.
La couche couvrante qui est directement sur la partie saillante d'une parti- cule utilisé pour l'élément optique (notamment en saillie de la première face en s'éloignant du substrat) peut faire partie du milieu dudit élément optique. La couche couvrante non métallique (éventuellement formant couche séparatrice entre des ou les éléments optiques) peut être choisie parmi l'un au moins des matériaux suivants: - une matière verrière, notamment un émail par exemple à base de fritte de verre haut indice de réfraction (bismuth, plomb, lanthane) comme décrit dans les brevets W02009116531, W02011089343 ou encore W02010084922 et W02010084925, - un oxyde métallique de silicium, notamment en couche sol gel et/ou couche mince déposée par PVD, - un nitrure ou oxynitrure métallique (titane etc) ou de silicium, par exemple en contact avec une électrode sus-jacente, - un polymère sulfuré, et/ou un empilement desdits matériaux, notamment : - émail/nitrure de silicium et/ou nitrure de titane - couche (sol-gel) de silice/nitrure de silicium et/ou nitrure de titane - couche (sol-gel) de silice/ couche (sol-gel) d'oxyde de titane(/ nitrure de silicium et/ou de titane) - 27 - - couche (sol-gel) de silice/ couche (sol-gel) de silice chargée de particules haut indice comme l'oxyde de titane(/ nitrure de silicium et/ou de titane). Aussi, de préférence, le support extracteur selon l'invention comprend une couche dite couvrante, non métallique, couvrant au moins un des éléments op- tiques, éventuellement formant tout ou partie de la matière de cavité, de préférence formant une couche de planarisation des éléments optiques en saillie de la première face. Et de préférence le support extracteur selon l'invention comprend une couche séparatrice non métallique entre les éléments optiques éventuelle- ment distincte (par une interface discernable) de la couche couvrante. La couche couvrante (et de préférence la couche séparatrice) est alors à base d'un matériau choisi parmi l'un au moins des matériaux suivants: - une matière verrière, notamment un émail de préférence haut indice, - un oxyde à base de l'un au moins des éléments suivants : Si, Ti, Zr et leurs mélanges notamment une silice, un oxyde de titane TiOx, TiZrOx, ZrOx, de la silice chargée avec des nanoparticules de haut indice de réfraction (oxyde de titane etc), - un oxyde transparent conducteur (TCO), notamment à base de l'un au moins des éléments suivants : Sn, In, Zn et leurs mélanges notamment SnO, ZnO , SnZnO, ITO, ITZO, AZO, GZO, AGZO, - un nitrure métallique ou de silicium , - un polymère notamment sulfuré, un PEDOT, un PEDOT/PSS et/ou un empilement desdits matériaux. Si la couche couvrante est d'indice de réfraction d'au plus 1,6 à 550nm, comme une couche de silice ou essentiellement en silice, on préfère qu'elle soit d'au plus 100nm et même d'au plus 50nm pour favoriser la propagation de la lumière vers le substrat. On peut avoir une étendue latérale limitée de chaque couche couvrante bas indice de réfraction, typiquement chacune est localisée sur un élément op- tique (ou la partie saillante d'une particule orienté vers l'opposé du substrat) et par exemple d'épaisseur d'au plus 100 nm. Entre les éléments optiques et latéralement à cette couche couvrante localisée et sur cette couche couvrante (électrode couche diélectrique) on peut avoir une matière haut indice. - 28 - De préférence, la couche couvrante non métallique (dite haut indice) couvrant au moins un des éléments optiques, et/ou étant présente entre les éléments optiques formant ainsi également une couche dite séparatrice, est d'indice de réfraction d'au moins 1,7 à 550nm (de préférence dans tout le spectre visible) et de préférence d'au plus 2, de préférence entre 1,8 et 1,9. On peut choisir en particulier pour la couche couvrante haut indice: - un couche d'émail à base d'oxyde de bismuth, de plomb, de lanthane comme par exemple ceux décrits dans les brevets W02009116531, W02011089343 ou encore W02010084922 et W02010084925 - une couche sol gel de silice (typiquement d'indice de réfraction à 1,44) chargée avec des (nano)particules de plus haut indice de réfraction, comme l'oxyde de titane, par exemple d'au moins 30% mieux 40% en fraction volumique et même 60% en fraction volumique sans dépasser 70% de préférence (74% correspond à un empilement compact de na- noparticules) ou encore comme la zircone, - une couche mince notamment déposée par PVD : en nitrure de silicium, oxyde de titane, oxyde mixte de titane et de zirconium, oxyde de zinc, oxyde d'étain, oxyde de zinc et d'étain, oxyde de silice et de zirconium, - une couche en polymère haut indice notamment polymère sulfuré.
On peut envisager une couche couvrante déposée par voie PVD lorsque la rugosité de la couche séparatrice et des éléments optiques est déjà limitée. De préférence, lorsque la surface des éléments optiques et/ou de la couche séparatrice, est (déjà) de Ra inférieure à lOnm. L'épaisseur moyenne de la couche couvrante va dépendre de la rugosité 25 de la couche séparatrice et/ou des éléments optiques et /ou de son absorption (ou sa transparence) et de son indice de réfraction. On préfère une épaisseur submicronique et même d'au plus 100nm. La couche couvrante peut avoir des ondulations à plus grande échelle que l'échelle des défauts impactant l'OLED c'est-à-dire au delà de lOpm. 30 De préférence, la surface de la couche couvrante est de Ra inférieure à 10nm, mieux à 5nm ou même à 3nm. Le paramètre de rugosité bien connu Ra peut être définie par exemple selon la norme 1S04287 et mesurée par microscopie à force atomique sur lOpm par lOpm. - 29 - On préfère en outre que le nombre de défauts macroscopiques (de taille supérieure à 5pm, par exemple poussière) de la couche couvrante soit inférieur à 10 par cm2. Ce nombre peut être évalué par microscopie optique. La surface de la couche couvrante peut présenter des ondulations à grande 5 échelle par exemple une amplitude de 1 pm sur 100 à 200pm de période latérale. Les éléments optiques sont de préférence séparés par de la matière solide. Le support extracteur de lumière peut comporter une couche bas indice directement sur les éléments optiques (ou la partie saillante de chaque particule) de préférence d'au plus 100nm par exemple en silice et une couche haut indice en 10 les matériaux précités éventuellement plus épaisse recouvrant la couche bas in- dice et même planarisante. Le support extracteur peut comprendre une couche dite séparatrice non métallique entre les éléments optiques ; monocouche ou multicouche, notamment distincte de la couche couvrante non métallique précitée ou le substrat comprend 15 une région dite séparatrice non métallique entre les éléments optiques. La couche couvrante non métallique est éventuellement de matière identique à la couche séparatrice non métallique ou au moins l'interface n'est pas distincte comme déjà indiqué. Un seul dépôt peut former à la fois la couche séparatrice et la couche couvrante. Un seul dépôt peut compléter le remplissage partiel 20 entre les éléments optiques et couvrir les éléments optiques. La couche séparatrice non métallique peut être également être choisie parmi l'un au moins des matériaux suivants: - une matière verrière, notamment un émail, - un oxyde métallique ou de silicium, notamment en couche sol gel et/ou 25 couche mince déposée par PVD), - un nitrure métallique (titane etc) ou de silicium, - un polymère sulfuré, un PEDOT, un PEDOT/PSS et/ou un empilement desdits matériaux. La couche séparatrice non métallique peut être ainsi à base d'un matériau 30 choisi parmi l'un au moins des matériaux suivants: - une matière verrière, notamment un émail par exemple à base de fritte de verre haut indice de réfraction (bismuth, plomb, lanthane) comme décrit dans les brevets W02009116531 ou W02011089343 ou encore W02010084922 et W02010084925, - 30 - - un oxyde à base de l'un au moins des éléments suivants : Si, Ti, Zr et leurs mélanges notamment une silice, un oxyde de titane TiOx, TiZrOx, ZrOx, de la silice chargée avec des nanoparticules de haut indice de réfraction (oxyde de titane etc), - un oxyde transparent conducteur (TCO), notamment à base de l'un au moins des éléments suivants : Sn, In, Zn et leurs mélanges notamment SnOx' ZnOx , SnZnOx, ITO, AZO, IGZO, AGZO, - un nitrure métallique ou de silicium - un polymère notamment sulfuré, un PEDOT, un PEDOT/PSS.
La couche séparatrice non métallique peut être d'indice de réfraction à 550nm inférieur à 1,7 à 550nm et de préférence d'au plus 1,5, notamment une couche à base de silice. On préfère alors qu'elle soit d'au plus 100 nm, et même d'au plus 50nm pour favoriser la propagation de la lumière vers le substrat. La couche séparatrice non métallique peut être multicouche, auquel cas c'est chaque couche dudit multicouche d'indice de réfraction à 550nm inférieur à 1,7, qui est d'au plus 100 nm, et même d'au plus 50nm. De préférence, cette couche séparatrice non métallique (dite haut indice) est d'indice de réfraction à 550nm d'au moins 1,7 et de préférence d'au plus 2, notamment entre 1,8 et 1,9.
On peut choisir en particulier pour cette couche séparatrice non métallique (mono ou multicouche) haut indice: - une couche en émail à base d'oxyde de bismuth, de plomb de lanthane comme par exemple ceux décrits dans l'art antérieur précité, - et/ou une couche de sol gel de silice (typiquement d'indice de réfraction à 1,44 à 550nm) chargées avec des nanoparticules de plus haut indice de réfraction comme l'oxyde de titane, par exemple d'au moins 30 mieux 40% en fraction volumique et même 60% en fraction volumique sans dépasser 70% de préférence (74% correspond à un empilement compact de nanoparticules), - et/ou une couche notamment déposée par PVD : en nitrure de silicium, oxyde de titane, oxyde mixte de titane et de zirconium, oxyde de zinc, oxyde d'étain, oxyde de zinc et d'étain, oxyde de silice et de zirconium - et/ou une couche en polymère(s) haut indice : polymère sulfuré, PEDOT, PEDOT/PSS. -31- La couche séparatrice peut être d'épaisseur telle que les éléments optiques restent saillant ou affleurant. La couche séparatrice entre les éléments optiques peut être d'épaisseur inférieure ou égale à la hauteur des éléments optiques. Si les éléments optiques forment des protubérances (sont en saillie) de la couche séparatrice une couche couvrante couvrant les éléments optiques peut aussi combler l'espace restant entre les éléments optiques. De préférence, la surface de la couche séparatrice non métallique est de Ra inférieure à 10nm, mieux à 5 nm ou même à 3nm. Si possible, il n'est ainsi pas nécessaire de rajouter une couche à fonction de planarisation, non métallique, notamment diélectrique, sur l'élément optique. En d'autres termes on peut envisa- ger alors qu'une couche électroconductrice de l'électrode, choisie alors non métallique, couvre directement la couche séparatrice et les éléments optiques (ou la partie saillante d'une particule utilisée pour l'élément optique). Au-delà de cette configuration, une couche séparatrice peut être non mé- tallique et électroconductrice, comme un polymère conducteur ou un TCO, et faire ainsi partie d'une électrode. Par exemple on peut envisager une couche réceptrice voire même de fond non métallique et électroconductrice par exemple une couche déposée par PVD (ITO etc), les éléments optiques sur cette couche. Alternativement une couche métallique peut être sous forme de pistes mé- talliques, disjointes ou interconnectées, notamment arrangée en grille, avec un espacement tel entre les pistes métalliques (ou une surface de mailles telles) que les éléments optiques ne sont pas en contact avec les pistes. Si des éléments optiques sont en contact avec les pistes métalliques, ils sont inopérants et ne sont plus définis comme éléments optiques mais comme éléments sacrificiels.
De préférence, la majorité sont des éléments optiques et non des éléments sacrificiels ou au moins il y a suffisamment d'éléments optiques. On préfère en outre que le nombre de défauts macroscopiques (de taille supérieure à 5pm) de la couche séparatrice (revêtue ou non d'une couche couvrante non métallique) soit inférieur à 10 par cm2. Ce nombre peut être évalué par micros- copie optique. La couche séparatrice peut avoir des ondulations à plus grande échelle que l'échelle des défauts impactant l'OLED c'est-à-dire au de la de lOpm. - 32 - La surface de la couche séparatrice peut présenter des ondulations à grande échelle par exemple une amplitude de 1pm sur 100 à 200pm de période latérale. Le terme couche séparatrice est pris au sens général il peut s'agir : - de préférence d'un dépôt de matériau(x) entre les éléments optiques notamment dispersés sur le substrat ou sur une couche réceptrice sur le substrat, - et/ou un film autosupporté incorporant les éléments optiques (saillants ou non), - et/ou encore du substrat lui-même si les éléments optiques sont dans des trous borgnes - et/ou encore une couche (film rapporté, dépôt..) si les éléments optiques sont dans des trous (borgnes ou traversant) de cette couche. Dans le cas d'une couche (séparatrice, couvrante etc) obtenue par voie sol-gel (silice, TiOx, (Ti)ZrOx..) on préfère notamment une épaisseur submicro- nique, d'au plus 800nm et même d'au plus 500nm ou mieux d'au plus 300nm et même d'au plus 200nm pour une meilleure tenue mécanique et une facilité de dépôt. Pour ajuster la longueur d'onde on peut souhaiter qu'au moins un élé- ment optique (et de préférence la majorité voire 80% ou même tous) soit entouré ou partiellement entouré d'un milieu non métallique bas indice (d'indice de réfraction à 550nm inférieur à 1,6 et même d'au plus 1,5), de préférence diélectrique, dit milieu tampon notamment qui: - entre la couche séparatrice choisie haut indice et l'élément optique (no- tamment en contact avec tout ou partie de la surface externe), - en regard de l'ouverture (milieu tampon sous une couche haut indice par exemple distincte ou non de l'électrode), ouverture notamment en direction opposée au substrat. Aussi, le milieu d'au moins un des éléments optiques (de la majorité et de préférence d'au moins 80%) peut comprendre un milieu tampon, non métallique, d'indice de réfraction inférieur à 1,6 à 550nm et même d'au plus 1,5, (directement) sur la surface externe et/ou (directement) en regard de la cavité voire même entourant (et en contact avec ) ledit élément optique, de préférence d'épaisseur d'au plus 100nm de préférence même d'au plus 50nm et même d'au moins 8nm, - 33 - mieux au moins 20nm ou 30nm, milieu tampon de préférence en partie au-dessus de la première face. Le milieu tampon peut être une couche dite tampon rapportée sur l'élément métallique ou déposé dans un trou d'une couche structurée haut indice 5 en épousant la forme du trou avant de former l'élément optique par un revêtement métallique sur la couche tampon (de section en U ou V). Le milieu tampon bas indice peut comporter une couche de silice, notamment une couche sol-gel, et même une couche de silice poreuse (pour abaisser l'indice de réfraction) et même de l'air. Le milieu tampon bas indice peut com- 10 porter la partie saillante de la particule bas indice notamment de silice. Le milieu tampon (notamment un dépôt) peut être adjacent à une couche séparatrice entre les éléments optiques, d'indice de réfraction d'au moins 1,7 à 550nm et de préférence d'au plus 2, notamment entre 1,8 et 1,9. Le milieu tampon peut être en matière identique à la couche réceptrice 15 des éléments optiques ou au substrat. Le milieu tampon peut inclure aussi le substrat bas indice. Le milieu tampon peut être de la silice, un émail bas indice, une couche de silice, notamment une couche sol gel, et même une couche de silice poreuse (pour abaisser l'indice de réfraction). 20 La surface externe d'au moins un de éléments métalliques (et de préfé- rence la majorité voire 80% ou même tous) peut comporter un revêtement choisi parmi : - une couche dite bas indice, d'indice de réfraction inférieur à 1,6 à 550nm et de préférence d'au plus 1,5, de préférence d'au plus 100nm et 25 par exemple d'au moins 8 nm mieux au moins 20nm ou 30nm, ledit élément optique étant éventuellement entourée de ladite couche bas indice, - un revêtement promoteur d'adhésion avec la première face ou une couche réceptrice éventuelle sur le substrat. 30 La lumière à extraire (notamment de l'OLED) rencontre au moins un élément optique avant d'être absorbée. La distance parcourue avant absorption complète est de l'ordre de quelques microns. Il s'ensuit que, sur au moins 80% de la surface destinée à former la zone d'extraction (par exemple correspondant sensiblement à la surface de l'électrode), le nombre d'éléments optiques par unité - 34 - de surface est supérieur à 1 par pm2 et même de préférence supérieur à 3 par pm2 et de préférence inférieur à 10 par pm2. De préférence dans le cas d'éléments optiques rapportés sur la première face (sur et/ou au-dessus) on calcule ce nombre en projetant les éléments op- tiques éventuellement sur la première face. Si deux éléments optiques sont en coincidence exacte l'un au-dessus de l'autre on compte ces deux éléments optiques. Selon l'invention le terme couche est pris au sens large il peut s'agir de dépôt(s) de matière, de film(s) rapporté(s). Il peut s'agit d'une monocouche de ma- tière ou d'une multicouche de matière(s), et/ou d'une partie du substrat (partie su- périeure coté première face). Le milieu (notamment la couche séparatrice, la couche couvrante) est choisi pour faiblement absorbant le moins possible et être même le plus transparent possible.
De préférence : - l'absorption de l'ensemble substrat/(sous couche(s))/ (couche réceptrice)/éléments optiques/couche séparatrice est d'au plus 10% et mieux d'au plus 5% - l'absorption de l'ensemble substrat/(sous couche(s))/(couche réceptrice /éléments optiques/(couche séparatrice)/ couche couvrante est d'au plus 10% et mieux d'au plus 5%. De préférence : - la transmission lumineuse TL (ou au moins la transmission à 550nm) de l'ensemble substrat//(sous couche(s))/(couche réceptrice)/éléments op- tiques/couche tampon)/couche séparatrice est d'au moins 75% mieux d'au moins 80% - la transmission lumineuse (ou au moins à 550nm) de l'ensemble substrat//(sous couche(s))/(couche réceptrice)/éléments optiques/couche tampon)/couche séparatrice/couche couvrante est d'au moins 75% mieux d'au moins 80%. La TL ou la transmission à 550nm est mesurée à l'aide d'un spectropho- tomètre. - 35 - On peut prévoir une première région avec lesdits éléments optiques et une deuxième région au-dessus de la première région (en direction opposée au susbtrat) d'éléments optiques différents ou identiques. Par exemple, au moins une deuxième monocouche d'éléments optiques, 5 sous forme de nanoobjets, est au-dessus de la première monocouche d'éléments optiques rapportés sur le substrat. Entre les première et deuxième couche il peut y avoir une couche de préférence haut indice. Dans le mode de réalisation préféré de l'élément optique dans son milieu: - l'élément métallique comporte éventuellement une couche métallique 10 d'adhésion (Ti etc) d'épaisseur inférieure à 15nm et même 5nm et comporte une couche à base d'argent pur ou allié d'épaisseur entre 5 et 25nm ou 30nm formant la surface interne creuse - une couche séparatrice entre les éléments optiques est d'indice de réfraction d'au moins 1,7 à 550nm 15 - une éventuelle couche couvrante couvre les éléments optiques et est d'indice de réfraction d'au moins 1,7 à 550nm, couche séparatrice et couvrante pouvant être une seule couche, - l'ensemble couche séparatrice et couche couvrante étant d'épaisseur inférieure à 1pm et même à 500nm, l'épaisseur entre le substrat et 20 l'électrode étant inférieure à 5pm et même à 1 pm, - éventuellement l'élément métallique est entouré ou au moins comporte sur sa surface externe (voire en regard de l'ouverture, sur l'ouverture ou la partie saillante d'une particule notamment) une couche bas indice de réfraction, de préférence d'au plus 100nm, notamment sous la couche 25 couvrante haut indice, - la matière de la cavité est bas indice de réfraction (notamment région du substrat ou partie d'une particule par exemple en silice), - la section (transversale) est en U ou en V, - le facteur de forme L1/W1 est inférieur 2, 30 - l'ouverture (longitudinale) est principale et même est unique. Le support extracteur selon l'invention peut comprendre en outre une électrode sous forme d'une couche électroconductrice mono ou multicouche: - continue, - 36 - - discontinue notamment arrangée en grille, métallique, éventuellement planarisée par une couche électroconductrice (minérale ou polymère), - notamment directement sur la couche séparatrice choisie diélectrique et/ou directement sur la couche couvrante choisi diélectrique.
Pour une couche pleine on peut citer un TCO (ITO etc) ou un multi- couches métalliques. Pour une couche métallique discontinue on peut citer une grille telle que décrite dans le brevet W02009071821. La largeur moyenne A des pistes peut être inférieure à 30pm, de préférence 1 à 20pm, encore plus préférentiellement de 1,5pm à 15pm.
La distance B entre deux pistes peut être d'au moins 50pm et même d'au moins 200pm et B est inférieur à 5000pm, mieux inférieur à 2000pm voire 1000pm. Une autre caractérisation possible d'une électrode métallique discontinue (en grille) est un taux de couverture T qui est de préférence inférieur à 25% et encore mieux à 10%, et même à 6% et à 2%.
L'épaisseur moyenne des pistes peut être entre 100nm et 5pm, encore plus préférentiellement de 0,5 à 3pm, voire même entre 0,5 et 1,5pm pour conserver aisément une transparence et une haute conductivité. Le réseau de pistes métalliques peut être irrégulier. Les pistes peuvent être en bandes disjointes ou de préférence interconnectées notamment pour for- mer des mailles. Avantageusement, l'électrode selon l'invention peut présenter une résistance carré inférieure ou égale à SOhm/carré, voire inférieure ou égale à lOhm/carré, voire même 0,50hm/carré. Un revêtement électroconducteur sur la grille métallique peut de par sa ré- sistivité, sa couverture de la grille et son épaisseur, contribuer à une meilleure ré- partition du courant. La surface de ce revêtement électroconducteur peut être destinée de préférence à être en contact avec les couches organiques de l'OLED : notamment la couche d'injection de trous (« HIL » en anglais) et/ou la couche de transport de trous (« HTL » en anglais) ou faire partie de l'HIL ou de L'HTL ou jouer le rôle d'HTL ou HIL. Ce revêtement électroconducteur est monocouche ou multicouche par exemple un polymère conducteur (tels que ceux déjà précités) ou encore en oxyde - 37 - d'étain, oxyde d'indium, oxyde de zinc, oxyde de molybdène Mo03, oxyde de de tungstène W03, oxyde de vanadium V205, ITO, IZO, SnZnO. Le support peut comprendre en particulier une couche métallique arrangée en pistes métalliques, notamment en grille, faisant partie d'une électrode : - entre les éléments optiques et/ou en dessous des éléments optiques - ou au-dessus des éléments optiques Si au- dessus, il est souhaitable qu'au moins un des éléments optiques et de préférence plusieurs éléments optiques soient en regard de l'espace entre les pistes métalliques.
Ainsi, alternativement ou cumulativement à la présence d'une couche mé- tallique en pistes, le support extracteur selon l'invention peut comprendre une couche électroconductrice non métallique, en polymère conducteur ou en oxyde transparent conducteur, faisant partie (ou même formant) de l'électrode et - couvrant les éléments optiques, notamment directement couvrant les éléments optiques et/ou sur la partie saillante d'une particule utilisée pour l'élément optique, - et/ou soit présente entre les éléments optiques, faisant partie d'une couche séparatrice, soit couvrant une couche séparatrice entre les éléments optiques, - et/ou formant tout en partie de la matière de cavité, notamment dé- posée sur le substrat. Ainsi, la paroi externe de l'élément optique peut être en contact avec un milieu non métallique diélectrique et avec une électrode (essentiellement) non métallique.
Cette couche électroconductrice non métallique est monocouche ou multi- couche par exemple un polymère conducteur (tels que ceux déjà précités) ou encore en oxyde d'étain, oxyde d'indium, oxyde de zinc, oxyde de molybdène Mo03, oxyde de de tungstène W03, oxyde de vanadium V205, ITO, IZO, SnZnO. On entend plus précisément par matière métallique pour l'élément métal- ligue un matériau à base de métal pur ou allié. L'élément optique peut être une monocouche (un dépôt) ou une multicouche métalliques. La matière métallique est métallique au sens classique, notamment à base d'un métal élémentaire tel que l'argent, l'or, l'aluminium, le cuivre, le nickel, le platine et leurs alliages. - 38 - L'élément optique peut être même être formé d'une couche de particules électronductrices jointives par exemple collée à une matière de cavité (à un matériau plein ou à l'enveloppe avec un coeur creux). L'élément métallique peut donc être composé d'un assemblage de parti-5 cules métalliques, en une monocouche ou une plusieurs couches, en contact électrique ou dans une matrice électroconductrice par exemple métallique et d'un autre métal. La surface externe (et/ou la matière de la cavité au-delà de l'ouverture) peut être éventuellement revêtue par une couche fonctionnelle non métallique : 10 - protection contre l'oxydation, la corrosion, - couche bas indice de réfraction. La surface interne peut être alternativement ou cumulativement être revêtu coté intérieur de la cavité par une couche fonctionnelle non métallique notamment promoteur d'adhésion entre la matière métallique et un matériau plus in- 15 terne à la cavité. Le substrat transparent, diélectrique, de préférence polymère, plastique et/ou verrier notamment un vitrage d'épaisseur quelconque la plus mince possible, notamment en verre minéral notamment ultramince, un textile de verre, substrat éventuellement composite par exemple toile de verre dans une matrice polymère. 20 Le substrat peut être un polymère thermoplastique transparent, par exemple en polyéthylène, en polyester, en polyamide, en polyimide, en polycarbonate, en polyuréthane, en polyméthacrylate de méthyle, ou en un polymère fluoré. Dans ce cas, on privilégie pour la couche séparatrice et/ou pour la couche couvrante une couche d'oxyde, de nitrure ou d'oxynitrure déposée par sol gel, par 25 PVD ou CVD, ou encore une couche polymérique plutôt qu'un émail. La couche réceptrice peut être sur ou faire partie d'une (muti)couche barrière par exemple comme décrite dans la demande de brevet. Le substrat peut présenter une deuxième face principale opposée à la première face et du côté de la sortie de la lumière. Cette deuxième face peut 30 avoir une surface libre éventuelle texturée ou comporter des moyens externes d'extraction de la lumière connus en soi comme un réseau lenticulaire, moyens sous forme d'un dépôt ou d'un film rapporté en contact optique avec la deuxième face. Alternativement ou cumulativement la deuxième face peut comprendre une (multi)couche fonctionnelle classique (antireflets, anti salissures, hydrophobe etc). - 39 - Le substrat, notamment vitrage, peut être plan ou bombé, notamment un vitrage automobile (toit, pavillon, vitre latérale, custode, lunette arrière, pare-brise). Le substrat, notamment vitrage, peut être assemblé de préférence du coté de cette deuxième face en double vitrage (isolant ou sous vide) ou triple vitrage, voire être feuilleté à un autre vitrage en verre ou plastique. Le substrat plastique est par exemple un polyéthylène téréphtalate (PET) par exemple d'épaisseur d'au moins 50pm et généralement d'au plus 250pm. L'invention concerne enfin un dispositif OLED (à tout autre émetteur de lumière surfacique à modes guidés) incorporant le support extracteur de lumière, une électrode (au-dessus, sur et/ou entre les éléments optiques), un système électroluminescent organique sur l'électrode Pour un système électroluminescent organique donné de spectre d'émission donné (monochromatique ou plurichromatique), on s'arrange pour que X, soit dans le spectre d'émission.
Plusieurs méthodes sont envisageables pour la fabrication de l'élément optique. Dans le cas de l'élément optique formé en utilisant une coeur (partie d'une particule) et une enveloppe partielle, une première méthode consiste à utiliser une méthode s'inspirant - de celle décrite dans l'article intitulé « Orientation- preserving transfer and directional light scattering from individual light-bending nanopar- ticles », de Yu Zhang et al,Nanoletters Mars 2011 pour fabriquer des nanoparticules de silice partiellement enrobées d'or , - ou encore de celle décrite dans l'article intitulé « Plasmonic modes of Metallic semishells in a polymer film »,de J Ye et al, ACS nano, Vol 4, n°3, 1457-1462, 2010 pour fabriquer des nanoparticules de PS par- tiellement enrobées d' argent de cuivre ou d'aluminium. Dans une première méthode selon l'invention, la fabrication du support extracteur selon l'invention peut donc comprendre les étapes suivantes : (1) formation sur une face principale d'un premier substrat (silicium , no- tament fonctionalisé pour un auto assemblage des particules à déposer en monocouche etc) d'une monocouche de (nano)particules de préférence diélectriques, notamment des nanobilles, par exemple de silice ou polymère (PS etc), - 40 - (2) dépôt sous angle par PVD d'une monocouche de matière métallique (argent, or, aluminium, cuivre, platine, nickel), les (nano)particules étant alors recouvertes en partie par la couche de matière métallique (par effet d'ombrage), dépôt sous angle éventuellement précédé d'un premier dépôt par PVD (2a) d'une première monocouche métallique notam- ment d'adhésion (Ti, etc), (3) application d'un film porteur provisoire, polymérique typiquement en élastomère comme le PDMS, sur la face avec les (nano)particules partiellement recouvertes de matière métallique et formant les éléments optiques (4) transfert des (nano)particules partiellement métallisées sur le film porteur provisoire, (5) mise en contact du film porteur provisoire des éléments optiques avec le substrat éventuellement ayant un traitement de surface adapté pour accueillir les éléments optiques ou sur la couche réceptrice sur le substrat, (6) retrait ou pelage du film porteur provisoire (7) dépôt (PVD, voie sol-gel, dépôt d'un émail) de la couche séparatrice entre les éléments optiques notamment haut indice (8) dépôt (PVD, voie sol-gel, dépôt d'un émail) d'une couche dite cou- vrante notamment haut indice sur les éléments optiques et sur la couche séparatrice, ou au lieu des étapes (7) et (8) (7') dépôt (PVD, voie sol-gel, dépôt d'un émail) d'une couche entre les éléments optiques et sur les éléments optiques de préférence jusqu'à planariser (localement) la surface. On peut aussi prévoir le dépôt de la couche tampon bas indice avant le dépôt de la couche couvrante haut indice. De manière préférée, le dépôt (2) se fait à la normale au plan (moyen) du substrat pour une orientation optimale de l'ouverture et une sy- métrie de l'enveloppe par rapport à cette normale. Dans le cas de l'élément optique formé en utilisant une coeur (partie d'une particule) et une enveloppe partielle, une deuxième méthode consiste à utiliser une méthode s'inspirant de celle décrite dans l'article intitulé « Angle and spec- 3 0 1 5 1 1 6 -41- tral-dependent light scattering from plasmonic nanocups », de N. S. King et al, ACS nano, Vol 5, n°9, 7254-7262, 2011. Dans une deuxième méthode selon l'invention, la fabrication du support extracteur selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes : 5 (1) formation sur une face principale du substrat (de préférence fonctio- nalisé pour promouvoir l'adhésion) d'une monocouche de (nano)particules de préférence diélectriques, notamment des nanobilles, par exemple de silice ou polymère (PS etc) entièrement métallisées, (2) retrait partiel de la métallisation (de la partie supérieure opposée au 10 substrat) de préférence par gravure plasma, notament RIE (« reactive ion plasma en anglais »), (3) éventuel élimination de la matière de cavité notamment polymérique (4) dépôt (PVD, voie sol-gel, dépôt d'un émail) de la couche séparatrice entre les éléments optiques notamment haut indice, 15 (5) dépôt (PVD, voie sol-gel, dépôt d'un émail) d'une couche dite cou- vrante notamment haut indice sur les éléments optiques et sur la couche séparatrice, ou au lieu des étapes (4) et (5) (4') dépôt (PVD, voie sol-gel, dépôt d'un émail) d'une couche entre les 20 éléments optiques et sur les éléments optiques de préférence jusqu'à pla- nariser (localement) la surface. On peut aussi prévoir le dépôt de la couche tampon bas indice avant le dépôt de la couche couvrante. Il existe une méthode de fabrication de nanocoupelles métalliques sans 25 coeur solide par exemple décrite dans l'article intitulé « Fabrication of hollow metal « nanocups » and their red-shifted optical absorption spectra », J Liu et al, Adv Mater. 2005,17,p1276-1281. Il s'agit ensuite de contrôler leur orientation une fois rapportée sur le substrat ou la couche réceptrice. Il existe aussi une autre méthode de fabrication de particules partiellement 30 métallisées décrite dans la demande de brevet W002/059226. Enfin, le livre de JYe et al, intitulé « UV-Vis and photoluminescence spectroscopy for nanomaterials characterization », Challa SSR Kumar Ed, p78-82, Springer Verlag Berlin Heidelberg 2013 propose diverses méthodes de fabrication de particules partiellement métallisées. - 42 - Pour la fabrication d'éléments optiques via les trous ou reliefs du substrat ou d'une couche structurée dessus on privilégie la lithographie électronique connue en soi. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être dé- crits en regard des dessins sur lesquels : - Les figures 1 à 9B représentent chacune une vue en coupe d'un dispositif OLED incorporant le support extracteur de lumière dans des modes de réalisation de l'invention ; - Les figures Al et B1 montrent des exemples de fabrication du sup- port extracteur selon l'invention ; - Les figures lh à lz sont des vues de détail en coupe ou en perspective d'éléments optiques comportant des nanocoupelles métalliques ou des éléments métalliques allongés. Les numéros de référence qui sont identiques sur les différentes figures représentent des éléments similaires ou identiques. Les figures ci-après sont schématiques et ne sont pas à l'échelle. La figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 1000 incorporant le support extracteur de lumière 100 dans un premier mode de réalisation de l'invention.
Le support extracteur de lumière 100 comporte un substrat diélectrique transparent 1, ici un vitrage par exemple en verre silicosodocalcique, tel que le vitrage Planilux vendu par Saint Gobain Glass, par exemple d'épaisseur 1,1mm. On peut préférer un verre clair, voire extraclair et le plus mince possible. En variante, il s'agit d'un plastique (rigide, semi rigide ou flexible) notamment en polyé- thylène téréphtalate (PET), et présente une épaisseur de 200pm. La transmission lumineuse TL du substrat est de préférence d'au moins 80% mieux d'au moins 90%. Le vitrage 1 est par exemple rectangulaire. Le vitrage présente une première face principale 11 et une deuxième face 10 principale opposée du côté de la sortie de la lumière, surface libre éventuelle texturée ou comportant des moyens externes d'extraction de la lumière connus en soi. Alternativement ou cumulativement la deuxième face peut comprendre une (multi)couche fonctionnelles (antireflets, anti salissures, hydrophobe etc). Des éléments d'extraction de lumière du système OLED dits éléments optiques 2 sont liés à la première face 11 de manière non métallique ici via une - 43 - couche dite couche réceptrice 14 non métallique, par exemple diélectrique, de préférence d'indice de réfraction n d'au plus 3,5 à 550nm mieux dans l'ensemble du spectre du visible et même d'au plus 2,5 à 550nm mieux dans l'ensemble du spectre du visible. La transmission lumineuse TL de l'ensemble substrat couche réceptrice est de préférence d'au moins 80% mieux d'au moins 90% et/ou la couche réceptrice ne fait pas chuter la TL du substrat de plus de 5 %. Chaque élément optique 2 comporte un élément métallique 20 avec une surface principale interne 21 et une surface principale externe 22, la surface interne étant en creux délimitant une cavité 23 en matière de cavité non métallique, par exemple diélectrique, et d'indice de réfraction n, d'au plus 3,5 à 550nm et de préférence dans l'ensemble du spectre du visible et même d'au plus 2,5 à 550nm mieux dans l'ensemble du spectre du visible. Dans ce premier mode de réalisation, plus précisément, chaque élément métallique 20 correspond à une enveloppe métallique partielle recouvrant partiel- lement une particule submicronique 3, par exemple pleine (par opposition à creuse), laissant une surface de particule dite surface libre (au sens surface non métallique). La particule est ici de forme telle que la surface libre est en saillie autrement dit émerge- de la cavité (de l'ouverture). Par exemple, la particule est sensiblement sphérique (nanosphère).
La particule 3 est non métallique, de préférence diélectrique, et dans la partie 31 inscrite dans la cavité d'indice de réfraction n, comme de préférence la partie saillante 32 en dehors de la cavité (car partie saillante de même matière que la matière de cavité de préférence). La surface libre de la partie saillante 32 est par exemple en contact, non 25 métallique, avec la couche réceptrice 14 via une surface de contact s3 et généra- lement aussi avec la couche 40. L'enveloppe métallique 20 est ici espacée de la couche réceptrice 14 du fait de la partie saillante 32. Elle est en variante éventuellement en contact avec la couche réceptrice, généralement sur une faible surface. La partie 32 en saillie (optionnelle) peut être utile pour l'accroche sur la 30 couche réceptrice 14 (ou le substrat sans couche réceptrice en variante) ou pour abaisser l'indice de réfraction du milieu. De préférence la partie saillante 32 est de hauteur maximale (en s'éloignant de l'ouverture) d'au plus 100nm, mieux d'au plus 50nm et même d'au plus 20nm. - 44 - On définit un repère orthogonal X, Y et Z où Z est normal au substrat. Dans le repère orthonormé X, Y, Z, l'enveloppe métallique peut être de préférence (quasi) invariante par rotation autour de l'axe normal au fond de la cavité et de préférence à l'axe Z.
Chaque élément optique 2 (élément métallique creux et matière de cavité) est en outre entouré par un milieu non métallique 4 et d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm mieux dans l'ensemble du spectre du visible et même d'au plus 2,5 à 550nm mieux dans l'ensemble du spectre du visible. Ce milieu 4 peut être défini comme la matière environnante qui entoure l'élément optique à la longueur d'onde dans le visible divisée par l'indice de réfrac- tion dans le visible du milieu. On peut considérer que l'épaisseur du milieu tout autour de l'élément optique est d'au plus 150nm et même d'au plus 100nm. Cette épaisseur est bien sur prise à partir de la surface externe et à partir de l'ouverture. Une couche 40, plus épaisse que les éléments optiques, présente entre les éléments optiques, forme couche séparatrice, et est ici directement sur les élé- ments optiques sur la surface externe 22. Cette couche 40 est d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm - mieux dans l'ensemble du spectre du visible- et de préférence supérieure à 1,7 même à 1,8 et mieux d'au plus 2. Les milieux des éléments optiques sont de préférence en matière identique et de dimension sensiblement identique. Le milieu 4 comprend ici : - la couche 40, séparatrice et couvrante, haut indice - la partie saillante 32 de la particule 3, d'indice de réfraction np de préférence égal à nc,et de préférence bas indice - éventuellement la couche réceptrice 14 si la partie saillante 32 est de hauteur suffisamment faible et/ou si la distance entre l'enveloppe métallique et la couche réceptrice est faible. Le milieu 4 est hétérogène notamment si la couche réceptrice 14 en matériau distinct de la couche séparatrice et/ou de la couche couvrante. On préfère que chacun des matériaux du milieu hétérogène soit d'indice d'au plus 3,5 et même d'au plus 2,5. La cavité 23 (ici correspondant à la partie de la particule 31 dont la surface la plus externe est métallisée) est ouverte par une ouverture principale, de préférence unique, ici orientée vers la première face. Cette ouverture est définie par un - 45 - plan d'ouverture P formant un angle a d'au plus 30° avec le plan local PO du substrat ou un angle a' d'au plus 30° avec le plan local P'0 de la couche réceptrice 14 comme montré en figure li qui une vue de détail et de section d'un des éléments optiques 2 de la figure 1.
Plus précisément, l'ouverture est délimitée par une courbe C formée par l'ensemble des points triple points où se rencontrent : - la matière de cavité 23 (ici partie interne de la particule), - la matière métallique de la surface interne 21 - et le milieu non métallique 4 autour de l'élément optique 2 (la partie sail- lante 32 de la particule et/ou la couche 40). On définit, dans une section de la particule, les deux points triple A, B (en pointillés) qui sont les bords extrêmes du creux, de la surface interne. Cette courbe C est de préférence fermée, une boucle, plutôt qu'ouverte donc en plusieurs segments de courbe. Ici C est dans le plan P.
On définit de manière unique pour chaque élément optique 2 le plan P comme le plan dans l'espace tel que la somme des carrés des distances de tous les points de la courbe C au plan P est minimisé. Ici A et B appartiennent à P. L'angle a peut bien sur varier d'un élément optique 2 à l'autre. Ici la particule 3 est sensiblement sphérique, C est alors un cercle.
L'enveloppe métallique est en forme de (nano)coupelle (nanocup en anglais). La figure 1 h montre une vue (prise en vue de dessous) en 3D de l'élément optique 2 de la figure 1 i montrant la nanoparticule 3 sphérique, la cavité 23 en forme de sphère tronquée, l'enveloppe métallique 20 en nanocoupelle et le plan P. Les éléments optiques 2 sont dispersés sur la couche réceptrice 14 (ici es- pacés de la couche réceptrice par la partie saillante) et répartis par exemple de manière aléatoire sans être en contact les uns avec les autres et même distants d'au moins 100nm, de préférence d'au moins 200nm et même d'au moins 250nm. Pour un élément optique donné, la cavité est de largeur moyenne W1 submicronique, de hauteur H1 submicronique, de longueur moyenne Ll ici égale à 30 W1 pour une nanosphère tronquée. L'enveloppe métallique est d'épaisseur moyenne el submicronique. L'épaisseur peut varier par exemple du fait de la méthode de dépôt de la matière métallique sur la (nano)particule. - 46 - Wl, H1 et el sont telles que chaque élément optique dans ledit milieu a une section efficace de diffusion qui présente une résonance de longueur d'onde X, dans l'air dans une gamme allant de 380 à 780nm, Cette résonance est avantageusement excitable par une onde électroma- gnétique plane progressive, monochromatique et de longueur d'onde dans l'air XE dans le spectre visible, définie par un champ électrique E polarisé perpendiculairement à la première face se propageant suivant la largeur de la cavité. Le choix du métal et l'indice de réfraction n, de la matière de cavité et du milieu (couche 40, partie saillante éventuelle...) influe aussi sur Wl, H1 et e1.
Lorsque la couche séparatrice et la couche couvrante sont d'indice de ré- fraction d'au plus 3,5 le milieu est d'indice Wl, H1 et el peut varier d'un élément optique à l'autre, de même que la forme de la particule, la forme (le type de creux) et le métal de l'élément métallique et l'orientation de l'ouverture.
X, peut varier d'un élément optique à l'autre. Des éléments de même dimensionnel ou architecture que les éléments optiques mais mal orientés peuvent exister sans nuire à l'efficacité d'extraction. De préférence moins de 20% mieux moins de 10% et même moins de 5% sont des éléments optiques mal orientés.
La couche réceptrice 14 organique et/ou minérale, est de préférence diélec- trique, transparente (peu absorbante). Si nécessaire, on ajuste son épaisseur pour éviter trop d'absorption. La région de la couche 40 entre les éléments optiques est dite couche ou région séparatrice, la région de la couche entre les éléments optiques est dite couche couvrante et est de préférence de surface de faible rugosité locale. Cette couche 40 peut être formée après que les éléments optiques soient sur la couche réceptrice 14, généralement via la partie saillante. La couche 40 est diélectrique de haut indice de réfraction, c'est à dire d'indice de réfraction d'au moins 1,7 et même 1,8 et de préférence d'au plus 2 à 550nm, mieux dans l'ensemble du spectre du visible. L'épaisseur est la plus mince possible en particu- lier submicronique. Il s'agit d'une seule couche mais qui peut être faite en plusieurs étapes de dépôt. - 47 - Les éléments optiques sont arrangés en une monocouche sur la couche réceptrice. Toutefois, on peut avoir plusieurs monocouches ou même avoir d'autres éléments optiques dispersés au sein de la couche 40. Une électrode 5 transparente est sur la région couvrante de la couche 40 directement ou indirectement via une couche fonctionnelle diélectrique (barrière etc) par exemple une couche en nitrure de silicium ou de titane. Cette électrode transparente est formée d'un TCO, par exemple ITO ou à base de ZnO (AZO, IZO, AGZO, IGZO) ou d'empilement de couche minces à l'argent (une ou plusieurs couches argent) par exemple AZO/Ag /ITO. Des empi- lements à l'argent sont décrits dans les documents W02008/029060, W02008/059185, WO 2009/083693, W02013/098532. La surface externe 22 est de préférence distante d'une distance di_ de l'électrode 5, notamment de la couche métallique continue la plus proche, supérieure à 200nm et même de toute matière métallique rajoutée.
Cette électrode transparente comporte en variante une électrode métallique pur ou allié, de préférence argent voire aluminium, discontinue, notamment en grille avec un taux de couverture ajusté pour la transparence choisie. La couche réceptrice 14 est organique et/ou minérale, de préférence diélectrique, transparente (peu absorbante). Si nécessaire, on ajuste son épaisseur pour éviter trop d'absorption. L'indice de réfraction peut être bas. La couche réceptrice est directement sur la première face ou sur une sous couche fonctionnelle connue en soi (mono couche ou empilement barrière aux alcalins, à l'eau..). Dans une configuration, cette couche réceptrice 14 est un revêtement de la première face (ou d'une sous-couche). Elle peut former une couche promotrice d'adhésion avec la particule 3, notamment de la surface libre 32 ici en saillie de l'enveloppe. La matière métallique est de préférence en argent (pur voire allié). L'enveloppe métallique est une (mono)couche métallique par exemple en argent (pur voire allié) d'épaisseur eM égale à el ou est une multicouche métallique. De préférence au moins 70%, 80% et même 95% de l'épaisseur el de la multicouche est en argent. La particule peut être du même un oxyde métallique ou de silicium -simple ou mixte- que la matière de la couche réceptrice. Par exemple la particule est en silice et la couche réceptrice 14 est une couche à base voire en silice obtenue par - 48 - voie sol gel notamment à partir d'un précurseur d'alcoxyde de silicium comme le tétraéthoxysilane (TEOS) et/ou un méthyltriéthoxysilane (MTEOS) qui peut former un promoteur d'adhésion des particules donc des éléments optiques. La couche réceptrice est en contact adhésif avec la première face de par la nature de la couche, est un dépôt déposé par tout moyen commun voie liquide, par PVD ou CVD. Il s'agit alternativement d'un film polymérique, déjà porteur des éléments optiques avant son assemblage avec le vitrage (minéral). Eventuellement ce film est rapporté sur la première face par un moyen adhésif comme une colle optique (notamment périphérique) ou même un intercalaire de feuilletage. Cette couche réceptrice 14 est optionnelle. Les éléments optiques peuvent être directement sur le vitrage par exemple fonctionnalisé (traitement de surface) pour promouvoir l'adhésion des éléments optiques (notamment la partie 32) et/ou pour favoriser l'orientation des éléments optiques vers la première face. La pre- mière face peut notamment être fonctionnalisée par un traitement de surface promoteur d'adhésion notamment plasma, décharge corona. L'électrode 5 de préférence une anode est ensuite couverte de manière classique d'un système électroluminescent organique 6 et d'une cathode 7. En variante non représentée, il est possible que la matière de la cavité et/ou de la partie saillante, surtout si de nature organique, soit partiellement ou entiè- rement éliminée lors du processus de fabrication ultérieure de I'OLED laissant par exemple des pores d'indice de réfraction d'environ 1 dans le visible, typiquement de la forme initiale de la particule. L'orientation des ouvertures peut tout de même être préservée. Dans ce cas l'élément optique nanocoupelle métallique et creux est liée de manière non métallique au substrat 1 via la couche 40 et la couche réceptrice 14. Le procédé de fabrication de nanoparticules à enveloppe métallique partielle peut induire une faible dispersion de l'orientation de l'ouverture, de l'épaisseur de l'enveloppe métallique.
Il est aisé de modifier le volume de la cavité et de l'éventuelle partie sail- lante en ajustant la distribution des tailles de nanoparticules non métalliques, diélectriques. En variante représentée en figure 1 a, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques 2, donc la partie saillante 32 aussi, est orientée vers l'opposé de - 49 - la première face (vers le système organique électroluminescent, émetteur de lumière surfacique). Les nanoparticules ont par exemple un coeur diélectrique et une enveloppe métallique totale qui subit un retrait partiel (par traitement de surface notamment par abrasion, par plasma ou par voie humide) En variante représentée en figure 1 b, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques est orientée vers l'opposé de la première face et la matière de cavité est la matière de la couche 40. Par exemple l'élément métallique est une nanocoupelle (ou toute autre forme) creuse sur la couche réceptrice 14 par exemple issue d'une particule revêtue partiellement par une enveloppe métallique puis éli- minée ou encore par une particule métallique creuse tronquée. En variante représentée en figure lc dans laquelle l'ouverture est orientée vers le substrat 1 tout ou partie de la partie saillante 32 et éventuellement une portion de l'enveloppe métallique 20 est ancrée dans la couche réceptrice 14.
En variante représentée en figure 1 d dans laquelle l'ouverture est orientée vers l'opposé du substrat 1, tout ou partie de l'enveloppe métallique 20 et éventuellement une portion de la partie saillante 32 est ancrée dans la couche réceptrice 14. De préférence, la surface de contact s3 de la partie saillante est la plus étendue possible. Comme matériaux préférés - pour l'élément optique : - pour la matière de cavité (de la particule ici), une matière à bas indice de réfraction dans le spectre du visible (inférieur à 1,6 et même d'au plus 1,5) préférentiellement de la silice, notamment par le choix d'une particule en silice (typiquement une nanosphère de silice provenant d'une suspension colloïdale par exemple) - pour l'enveloppe métallique : argent pur ou allié - pour la couche 40 : un oxyde de titane (sol gel ou par PVD), de zirco- nium ou leurs mélanges, une couche de sol gel de silice (typiquement d'indice de réfraction à 1,44) chargée avec des (nano)particules de plus haut indice de réfraction, comme l'oxyde de titane de préférence d'au moins 60% en fraction volumique, un émail (de préférence en couche submicronique) - 50 - - pour la couche réceptrice 14: une couche de silice notamment sol gel notamment à partir d'un précurseur TEOS voire MTEOS Concernant une fabrication du support de la figure 1, les nanoparticules partiellement revêtues peuvent être fabriquées indépendamment puis rapportés sur la couche réceptrice par transfert d'un substrat sacrificiel notamment élasto- mérique comme le PDMS à la couche réceptrice (ou directement au substrat) selon l'invention. Concernant la fabrication du support de la figure 1 a, des nanoparticules notamment sphériques, entièrement métallisées peuvent être agencées sur la couche réceptrice et la partie supérieure métallique retiré ensuite (RIE, attaque par voie humide, etc). Concernant la fabrication du support de la figure 1 b, des nanoparticules notamment sphériques, entièrement métallisées peuvent être agencées sur la couche réceptrice et la partie supérieure métallique retiré ensuite (RIE, attaque par voie humide, etc).ainsi que la particule par exemple de nature polymérique (PS etc) par traitement thermique et avant le dépôt de la couche 40. En s'autorisant la présence éventuelle de nanocoupelles métalliques (et autre nanoélément métallique creux) dont l'ouverture présente une mauvaise orientation par rapport au substrat, on peut alternativement choisir d'insérer (de disperser) des nanoparticules à enveloppe métallique partielle dans (au sein) la couche 40 plutôt sur la couche réceptrice 14. La figure 1' représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 1000' incorporant le support extracteur de lumière 100' dans une variante du premier mode de réalisation de l'invention qui diffère par le choix de la couche couvrante 40' qui est électroconductrice, non métallique, en polymère conducteur ou en TCO comme par exemple de l'ITO et forme de préférence de l'électrode 5'. En variante représentée en figure 1 'a, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques 2, donc la partie saillante 32 aussi, est orientée vers l'opposé de la première face (vers le système organique électroluminescent, émetteur de lu- mière surfacique). Les nanoparticules 3 ont par exemple un coeur diélectrique et une enveloppe métallique totale qui subit un retrait partiel (par traitement de surface notamment par abrasion, par plasma ou par voie humide) - 51 - En variante représentée en figure 1'b, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques est orientée vers l'opposé de la première face et la matière de cavité est la matière électronconductrice de la couche 40'.
La figure 1E représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 1000 incorporant le support extracteur de lumière 100a dans une variante du premier mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier mode par le nombre de couches ou zones avec des éléments optiques. En effet, on insère d'autres éléments optiques identiques ou distincts des éléments optiques précités éventuellement sur une autre couche réceptrice (op- tionnelle ici en pointillés), de préférence de haut indice de réfraction, sur la couche 40. La couche 40 est alors plus précisément divisée en deux couches respectivement couche inférieure 40a et couche supérieure 40b d'épaisseurs (submicro- niques) distinctes ou égales. La couche supérieure par exemple est plus épaisse que la couche inférieure, pour une fonction de planarisation. La couche inférieure peut aussi être de nature différente de la couche supérieure et même de bas indice de réfraction, surtout si de faible épaisseur de moins de 100nm. Un élément optique de la première couche peut être en coïncidence ou en décalé d'un élé- ment optique de la deuxième couche ou région. La figure 1f représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 1000F incorporant le support extracteur de lumière 100F dans une variante du premier mode de réalisation de l'invention et qui diffère du premier mode de réali- sation par le type de liaison entre la première face et la couche réceptrice. La couche réceptrice, haut indice 14F, la plus mince possible, notamment un film polymérique, est liée au substrat 1 de manière périphérique, ici par de la colle 16. Il y a une lame d'air 4F entre la face interne avec les éléments optiques 2 et la première face 11.
La figure 2 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 2000 incorporant le support extracteur de lumière 200 dans un deuxième mode de réalisation de l'invention. - 52 - Ce support 200 diffère en ce que les éléments optiques 2 (via la surface externe) sont couverts directement par une couche 41 commune, par exemple déposée par voie liquide ou PVD, d'épaisseur inférieure à la hauteur des nanoparticules partiellement métallisées (typiquement inférieure au diamètre). Par exemple les nanoparticules sont directement sur un substrat plastique 1' ou en variante verrier ou encore sur la couche réceptrice 14. La couche 41 forme aussi une fine couche séparatrice entre les éléments optiques et peut être une couche bas indice de réfraction dans le visible (inférieur à 1,6 et même d'au plus 1,5) notamment d'épaisseur d'au plus 100nm, ou être haut indice de réfraction. La couche 42 couvre l'ensemble, et comme la couche 40, est diélectrique et haut indice de réfraction dans le visible (d'au moins 1,7 et même 1,8 et d'au plus 2 de préférence), et de préférence d'épaisseur submicronique même d'au plus 300nm. La couche couvrante 42 est sur la couche 41 (indirectement sur les éléments optiques et également entre les éléments optiques) et permet par exemple encore de planariser localement. La particule 2 peut être du même oxyde métallique ou d'oxyde de silicium que la matière de la couche fine séparatrice 41 par exemple en silice. Comme matériaux préférés : - pour l'élément optique : - pour la matière de cavité (de la particule ici), une matière à bas in- dice de réfraction dans le visible (d'au plus 1,6 et même d'au plus 1,5) préférentiellement de la silice, notamment par le choix d'une particule en silice (typiquement une nanosphère de silice) - pour l'enveloppe métallique : argent pur ou allié - pour la couche 42 : un oxyde de titane (sol gel ou par PVD), de zirco- nium ou leurs mélanges, une couche de sol gel de silice (typiquement d'indice de réfraction à 1,44) chargée avec des (nano)particules de plus haut indice de réfraction, comme l'oxyde de titane de préférence d'au moins 60% en fraction volumique, un émail (en couche submicronique) - pour la fine couche séparatrice 41 : - une couche bas indice de réfraction comme de la silice éventuellement poreuse faite par voie sol gel, - une couche haut indice de réfraction comme un oxyde de titane, de zirconium ou leurs mélanges, une couche de sol gel de silice (typi- - 53 - quement d'indice de réfraction à 1,44) chargée avec des (nano)particules de plus haut indice de réfraction, comme l'oxyde de titane à hauteur de 60% en fraction volumique sans dépasser 70%, - comme substrat plastique : un PET.
En variante représenté en figure 2a, l'ouverture d'au moins un des élé- ments optiques2, donc la partie saillante 32 aussi, est orientée vers l'opposé à la première face. En variante représenté en figure 2b, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques est orientée vers l'opposé à la première face et la matière de cavi- té est la matière de la fine couche séparatrice 41. Comme déjà indiqué l'élément métallique est par exemple une nanocoupelle (ou toute autre forme) creuse sur la couche réceptrice. La figure 3 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 3000 incorporant le support extracteur de lumière 300 dans un troisième mode de réalisation de l'invention. Ce support diffère du premier mode de réalisation en ce qu'une couche 41' dite séparatrice d'épaisseur inférieure à la hauteur des nanoparticules partiellement métallisées est entre ces éléments optiques (en contact avec la surface externe et/ou la partie saillante) sans les recouvrir. La couche séparatrice 41' peut être une couche bas indice de réfraction et de préférence d'au plus 100nm ou haut indice de régraction. Comme la couche 40, la couche 42 est couvrante diélectrique, haut indice de réfraction dans le visible (d'au moins 1,7 et même 1,8 et d'au plus 2 de préférence), de préférence submicronique. Elle est sur la couche séparatrice 41' et sur les éléments optiques et également entre les éléments op- tiques et permet par exemple encore de planariser localement. Si nécessaire on rajoute une couche 43 entre la couche couvrante 42 et l'électrode 5 comme par exemple une couche d'(oxy)nitrure de silicium ou de titane qui peut servir de protection en cas de gravure de l'électrode, typiquement par une solution acide. Cette couche 43 par exemple d'épaisseur inférieure ou égale à 30nm et de préférence supérieure ou égale à 3nm voire 5nm. En variante représenté en figure 3a, tout ou partie de la partie saillante 32 et éventuellement une portion de l'enveloppe métallique est ancrée dans la couche réceptrice 41' directement sur le substrat. - 54 - En variante représentée en figure 3b, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques 2 est orientée vers l'opposé à la première face et la matière de cavité 31 est la matière de la couche couvrante 42. Par exemple l'élément métal- ligue est une nanocoupelle (ou toute autre forme) creuse sur la couche réceptrice 14. En variante représentée en figure 3c, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques 2, donc la partie saillante 32 aussi, est orientée vers l'opposé à la première face la partie saillante 32 est en contact avec la couche 42 et la surface 10 externe est en contact avec la couche 41' même ancrée dedans.. Les matériaux préférés sont identiques à ceux du deuxième mode de réali- sation. La figure 4 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 15 4000 incorporant le support extracteur de lumière 400 dans un quatrième mode de réalisation de l'invention. Ce support diffère en ce que la couche 44 (séparatrice et couvrante), diélectrique, est une couche bas indice de réfraction dans le visible, par exemple une couche de silice. De préférence son épaisseur limitée à au plus 100nm et même 20 50nm. Elle n'est pas nécessairement une couche de planarisation. On peut préférer dans cette configuration une électrode 5 sans couche métallique, notamment qui est un TCO (ITO etc) ou un polymère conducteur car la distance enveloppe métallique (ou cavité) et électrode est relativement proche. On peut aussi choisir d'intercaler entre la couche 44 et l'électrode une couche diélec- 25 trique fonctionnelle haut indice de réfraction comme une couche à base de nitrure de silicium ou de nitrure de titane ou d'oxyde de titane (et de zirconium). La couche séparatrice 44 peut être du même oxyde métallique ou de silicium que la couche réceptrice 14' de préférence silice notamment en couche sol gel. L'interface (ici en pointillés) n'est pas forcément discernable. De même, la 30 particule peut être en silice. Le milieu de l'élément optique est donc en silice. La surface externe 22 est de préférence distante d'une distance dL de l'électrode 5 supérieure à 200nm et même de toute matière métallique rajoutée. Les matériaux préférés pour l'élément optique sont identiques à ceux du premier mode de réalisation. Pour la couche 44' on peut choisir de la silice dépo- - 55 - sée par CVD ou par sol gel et éventuellement poreuse (avec élimination de l'agent porogène) comme par exemple décrit dans W02008/059170. En variante représenté en figure 4a, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques 2, donc la partie saillante 32 aussi, est orientée vers l'opposé à la première face. En variante représenté en figure 4b, l'ouverture d'au moins un des éléments optiques 2 est orientée vers l'opposé à la première face et la matière de cavité est la matière de la couche bas indice 44. Comme déjà indiqué l'élément métallique est une nanocoupelle (ou toute autre forme) creuse sur la couche ré- ceptrice 14'. La figure 5 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 5000 incorporant le support extracteur de lumière 500 dans un cinquième mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation par le choix de l'électrode qui comporte une couche métallique discontinue 5a (typiquement réfléchissante), de préférence à base d'argent, sous formes de pistes métalliques. La couche métallique discontinue 5a peut être arrangée en grille régulière ou irrégulière (pistes interconnectées formant des mailles de toute forme) ou en bandes disjointes alimentées en périphérie (par des zones de contact électriques 20 courant appelées bus bar(s)) notamment sur des bords opposés de l'électrode) de préférence de manière commune. Une couche électroconductrice 50 (moins électroconductrice que les pistes métalliques 5a) couvre les pistes métalliques 5a et de préférence remplit au moins la région supérieure voire toute les zones entre les pistes. Cette matière 50 peut 25 donc servir planariser localement notamment les pistes métalliques et pour apla- nir le dénivelé causé par les pistes. Cette couche 50 peut être en polymère conducteur tel que PEDOT/PSS ou en TCO tel que ITO. Il peut s'agir en variante d'une couche faisant partie du système organique électroluminescent 6. En variante non représentée, l'ouverture d'au moins un des éléments op- 30 tiques est orientée vers l'opposé à la première face. La matière de cavité peut être alors la matière de la couche 40. Bien sûr, toutes les configurations (orientations comprises) d'éléments optiques dans leurs milieux des modes de réalisation précédents et suivants sont possibles. - 56 - Les éléments optiques sous les pistes métalliques peuvent être proches des pistes métalliques et il est préférable de privilégier la présence d'éléments optiques décalés des pistes métalliques.
La figure 5' représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 1000" incorporant le support extracteur de lumière 500' dans une variante du cinquième mode de réalisation par le positionnement de l'électrode. En particulier la couche discontinue métallique 5a, formée de pistes métalliques, de préférence en argent, est directement sur la couche réceptrice 14 ou en variante sur le substrat (en supprimant la couche réceptrice). La couche discontinue métallique 5a peut recouvrir un ou des éléments optiques 5x déjà présent(s) et qui deviennent inopérants (ne sont plus dans un milieu non métallique selon l'invention) et ne gênent ou influent peu sur les performances électriques ou sur la rugosité de la couche métallique 5.
La matière électroconductrice 50 (moins électroconductrice que les pistes métalliques 5a) forme une couche couvrante 40' qui couvre en outre directement les éléments optiques (la surface externe 22) en plus de couvrir les pistes métalliques 5a.
En variante pour les modes de réalisation précités, la particule est oblongue (grain de riz, cylindrique, patatoïde...) suivant l'axe X ou suivant l'axe Y ou en oblique dans ce plan XY. Un ou des éléments optiques peuvent être suivant X, un ou d'autres suivant Y, un ou d'autres avoir une composante en Y et en X. On préfère que les éléments optiques allongés soient dans au moins deux directions du plan XY. La longueur est de préférence submicronique. Dans cette variante, l'enveloppe métallique est oblongue, l'ouverture est longitudinale : - suivant le même axe X ou suivant l'axe Y ou en oblique (baignoire, cuve) et la courbe C est fermée. - ou en gouttière ou cylindre tronqué suivant sa longueur par exemple sui- vant un plan de troncature passant ou non par l'axe de symétrie, la courbe C étant alors en U du fait d'une ouverture latérale ou étant en plusieurs segments du fait de deux ouvertures latérales (en plus de l'ouverture principale longitudinale). - 57 - La ou les ouvertures latérales dans cette variante sont chacune de surface de préférence inférieure à celle de l'ouverture longitudinale selon l'invention. Les figures 1j à 1z sont des vues de la section d'éléments optiques selon l'invention sous forme de nanocoupelles métalliques remplies par de la matière de cavité 23 et dans un milieu non métallique. L'élément optique de la figure 1j diffère de celui de la figure 1i en ce que l'élément métallique comprend deux couches métalliques. La première couche métallique 20' dite sous souche est directement sur la nanoparticule 3 et sert par exemple pour l'adhésion de la deuxième couche métallique 20.
Par exemple la première couche métallique est du titane par exemple dé- posé par dépôt PVD de 2nm et favorisant l'adhésion de la matière de la deuxième couche par exemple déposée (à la normale voire sous angle) par dépôt PVD (sur la couche réceptrice ou sur un substrat sacrificiel retiré ensuite éventuellement) par exemple d'au moins 20nm.
Par construction, les points extrêmes A et B sont situées sur la surface in- terne 21 de la sous couche métallique 20'. L'élément optique 2 de la figure 1 k diffère de celui de la figure 1i en ce que l'enveloppe métallique 20 couvre plus de la moitié de la surface de la particule 3 soit plus que pour la figure 1i et est sensiblement symétrique par rapport à l'axe Z. L'angle a est plus petit voire nul. L'épaisseur diminue typiquement en direction de la surface de contact s3. Par exemple, ceci est possible par dépôt PVD à la normale du matériau métallique. Par effet d'ombrage, il peut même ne pas avoir de métal au-delà de surface de contact s3. L'élément optique 2 de la figure 11 diffère de celui de la figure 1i en ce que la particule 3 ici en dôme utilisée pour faire l'élément optique 2 est tronquée sui- vant un plan qui forme une surface de contact s3 avec la couche réceptrice 14 (ou le substrat transparent directement en son absence). Par exemple le plan de troncature laisse plus de la moitié de la particule. L'enveloppe métallique couvre par exemple au moins la moitié de la particule tronquée. - 58 - L'élément optique 2 de la figure lm diffère de celui de la figure 11 en ce que l'enveloppe métallique est sur la nanosphère tronquée au niveau de l'équateur s'étend sensiblement jusqu'à la couche réceptrice 14. L'angle a est égal à 0°. Dans une variante, la nanosphère n'est pas tronquée, la partie saillante est im- mergée dans la couche réceptrice. L'élément optique 2 de la figure ln diffère de celui de la figure 1i en ce que la nanoparticule 3 utilisée pour former l'élément optique est creuse donc d'un noyau vide ou rempli d'air 31' entouré par une écorce ou coquille diélectrique 33 tel qu'un oxyde. Par construction la matière de cavité 23 est bicouche et comprend le coeur creux 32' et l'écorce, situés dans le creux de l'enveloppe métallique 20. Dans une variante, la nanosphère creuse est tronquée, au-delà de la partie saillante ou au niveau de l'ouverture. L'ouverture peut être orientée vers le substrat éventuellement avec un angle a particulièrement faible ou vers l'opposé du substrat. De préférence la surface externe est la surface de contact avec la couche réceptrice (ou le substrat directement). L'élément optique 2 de la figure lo diffère de celui de la figure 1i en ce que la nanoparticule 3 est revêtue d'un revêtement non métallique 33 par exemple 20 diélectrique. Par construction la matière de cavité est bicouche et comprend le coeur plein 23 et le revêtement 33, situés dans le creux de l'enveloppe métallique 20. Le revêtement 33 peut être un traitement mouillant adhésif pour le métal (argent ici) de l'enveloppe 20. 25 La couche réceptricel4 peut être une couche de démouillage du métal de l'enveloppe ou promoteur d'adhésion avec le revêtement 33. On choisit alors de préférence pour le revêtement 33 une couche chargée électriquement (en surface) et on choisit une couche réceptrice ou un substrat qui est chargé en surface de manière opposé. Les particules s'orientent de la 30 bonne façon (au moins au moment de la fabrication) et sont ensuite figées. En variante, le revêtement 33 revêt partiellement la particule dans le creux de l'enveloppe métallique. Cette couche peut servir par exemple pour l'accrochage du métal de l'enveloppe lors de la fabrication. - 59 - En variante, le revêtement 33 revêt partiellement la particule en dehors du creux de l'enveloppe métallique (partie saillante 32 donc). Cette couche peut servir par exemple pour l'accrochage de l'élément optique sur la couche réceptrice ou le substrat directement.
L'élément optique 2 de la figure lp diffère de celui de la figure 1i en ce que l'ouverture, donc la partie saillante 32 aussi, est orientée vers l'opposé du substrat 1. L'angle a peut différer aussi.
L'élément optique 2 de la figure lq, diffère de celui de la figure 1i en ce l'ouverture, donc la partie saillante 32 aussi, est orientée vers l'opposé du substrat et la surface externe 22 du revêtement métallique 20 comporte une surcouche 23' par exemple bas indice de réfraction notamment couche de silice éventuellement poreuse. L'angle a peut différer aussi et est ici sensiblement égal à 0°.
L'élément optique 2 de la figure 1r, diffère de celui de la figure 1p par la nature de la matière de cavité 23, notamment par l'absence de nanoparticule et à fortiori par l'absence d'une partie de nanoparticule saillante à l'ouverture. L'angle a peut différer aussi et est ici sensiblement égal à 0°. Il est possible d'avoir re- cours à une nanoparticule lors de la fabrication, nanoparticule qui ensuite est éli- minée. La matière de cavité est ici en la matière de la couche couvrante 40 haut indice ou alternativement d'une couche couvrante et séparatrice bas indice de préférence d'au plus 100nm.
La surface libre de la nanoparticule utilisée pour faire l'élément optique peut être affleurante par rapport à l'ouverture de l'enveloppe métallique ou au moins avoir une ou des portions affleurantes. La surface libre peut être en retrait par rapport à l'enveloppe. La matière du milieu peut alors remplir le volume restant de la cavité.
L'élément optique 2 de la figure 1s, est une nanocoupelle symétrique par rapport à l'axe Z. La matière de cavité 23 est en une première matière de bas indice de réfraction 3a, comme de la silice éventuellement poreuse, et complétée par la matière de la couche 40. L'angle a est ici sensiblement égal à 0°. - 60 - La matière à bas indice de réfraction peut en variante aller jusqu'à l'ouverture et même au-delà, de préférence sur au plus 100nm et d'au moins 50nm.
Dans les modes de réalisations précités, la particule représentée est une nanosphère éventuellement tronquée ou en dome. La particule de type « 3D » peut être de toute autre forme (géométrique : conique etc) tronquée notamment suivant un plan de troncature ou une surface courbe de troncature.
L'élément optique 2 de la figure 1 t, diffère de celui de la figure li par la forme de la matière de cavité 23 ici en dôme ou en variante tronconique ou trapézoïdale. L'angle a est ici sensiblement égal à 0°. L'élément optique 2 de la figure 1 u, diffère de celui de la figure li par la 15 forme de l'enveloppe 20 qui est ici de section en U par exemple en forme de cube ouvert (montré en perspective en figure 1v) ou à symétrie cylindrique (montré en perspective en figure 1w). L'élément optique 2 de la figure lx qui est une vue partielle en perspective, 20 comprend une particule 2 diélectrique allongée, en forme de grain de riz, recou- verte partiellement par du métal. L'ouverture est orientée ici à l'opposé de la surface du substratl , de la couche réceptrice 14. L'élément optique 2 de la figure ly qui est une vue partielle en perspective 25 comprend un élément métallique 20 allongé de longueur L submicronique, de section transversale en U avec une ouverture longitudinale orientée vers l'opposé du substrat 1 et avec deux extrémités latérales E1, E2 chacune avec une ouverture latérale 0E1, 0E2. La courbe C est en deux tronçons. 30 L'élément optique de la figure lz qui est une vue en perspective comprend un élément métallique allongé de longueur L submicronique de section transversale en U en forme de baignoire avec une ouverture longitudinale orientée vers l'opposé du substrat et avec deux extrémités latérales E1, E2 pleines. - 61 - Dans les modes de réalisations précités, la couche être auto supportée. Utilisée seule c'est elle qui forme l'élément ou « substrat » porteur de l'extraction de lumière.
Les figures Al et B1 montrent les étapes de fabrication du support extracteur selon l'invention avec des éléments optiques 2 réalisés à partir de particules 3 partiellement revêtues d'une enveloppe métallique 20. On réalise les étapes suivantes successives : (a) formation sur un premier substrat 1a avec une couche dite support 140 d'une monocouche de (nano)particules 3, comme des nanobilles par exemple de silice ou polymère (PS etc) (b) dépôt sous angle d'une monocouche de matière métallique (argent, or, aluminium, cuivre, platine, nickel), les (nano)particules étant alors recou- vertes en partie par la couche de matière métallique (par effet d'ombrage), éventuellement précédé d'un premier dépôt par PVD d'une première mono-couche métallique notamment d'adhésion (Ti, etc), (c) application d'un film porteur provisoire 15, polymérique typiquement en PDMS, sur la couche support avec les (nano) particules partiellement re- couvertes formant les éléments optiques (d) transfert des (nano)particules partiellement métallisées sur le film porteur provisoire 15, (e) mise en contact du film porteur provisoire 15 et des éléments optiques 2 sur la couche réceptrice 14 sur le substrat 1 ou sur substrat éventuellement ayant un traitement de surface adaptée pour accueillir les éléments op- tiques, (f) retrait ou pelage du film porteur provisoire 15, (g) dépôt (PVD, voie sol gel, dépôt d'un émail) d'une couche 40 entre les éléments optiques et sur les éléments optiques de préférence jusqu'à planari- ser (localement) la surface. De manière préférée, le dépôt selon l'étape b) se fait à la normale au plan du substrat 1 a pour une orientation optimale de l'ouverture et une symétrie de - 62 - l'enveloppe par rapport à cette normale comme montré en figure B1 qui reprend toutes les étapes précitées en figure Al. La figure 6 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 5 6000 incorporant le support extracteur de lumière 600 dans un sixième mode de réalisation de l'invention. Ici, les éléments optiques 2' sont intégrés partiellement au substrat, ancrés dans le substrat 1 par exemple un verre ou un plastique. En effet, la première face est structurée présentant ainsi des trous borgnes disjoints 12, de largeur nanomé- 10 trique et de profondeur au moins nanométrique et de longueur de préférence submicronique, chaque élément métallique est formé par un revêtement 20 en ladite matière métallique d'épaisseur el épousant la forme du trou 12. La région supérieure du verre 12' forme la couche séparatrice des éléments optiques de préférence les espaçant d'au moins 100nm. 15 La matière de cavité 23 est bas indice de réfraction, par exemple en silice éventuellement poreuse pour abaisser encore l'indice de réfraction et la matière de la couche couvrante 40, couvrant la première face et les éléments optiques, est de préférence haut indice. La cavité 23 (ici correspondant à la partie interne du trou avec la matière de 20 la couche 40) est ouverte ou délimitée par une ouverture (principale, de préfé- rence unique) orientée vers l'opposé de la première face en direction de la source de la lumière surfacique. Cette ouverture reste définie par le plan d'ouverture P formant un angle a ici nul avec le plan local PO du substrat. Plus précisément, l'ouverture reste délimitée par une courbe C formée par 25 l'ensemble des points triple, points où se rencontrent : - la matière de cavité 23 (ici dans la partie interne du trou), - la matière métallique 21 de la surface interne, - et la couche 40 couvrant la première face et la matière de cavité 23. La courbe C est de préférence fermée, une boucle, plutôt qu'ouverte donc 30 en plusieurs segments de courbe. Ici C est dans le plan P. On définit de manière unique pour chaque élément optique le plan P comme le plan dans l'espace tel que la somme des carrés des distances de tous les points de la courbe C au plan P est minimisé.. L'angle a (ou a') peut bien sur varier d'un élément optique à l'autre. - 63 - Comme montré en figure 6' qui une vue de détail et de section d'un des éléments optiques 2 dans une variante de la figure 6 la matière utilisée pour la matière de cavité 23 s'étend au-delà de l'ouverture pour former une couche ou milieu tampon 46 bas indice. De préférence on limite l'étendue latérale du milieu tampon 49 d'au plus 50nm et même 30nm au delà des parois du trou comme montré en figure 6". Une telle couche tampon peut aussi être utilisée sous une couche couvrante haut indice les éléments optiques et la première face décrite notamment dans des modes de réalisation précédents. Quand le trou est sensiblement sphérique, C est alors de préférence un cercle. Le revêtement métallique est en forme de (nano)coupelle (nanocup en an- glais). La figure 6a montre une vue de dessus montrant le trou en 3D, la cavité, e le revêtement métallique en forme de baignoire, le plan P et la courbe C ovaloide. Dans le repère orthonormé X, Y, Z, les éléments métalliques peuvent être le long de l'axe X ou Y ou en oblique, suivant le même axe. En variante, montrée en figure 6b, un ou des éléments optiques peuvent être suivant X, un ou d'autres suivant Y, un ou d'autres avoir une composante en Y et en X et par exemple une section longitudinale rectangulaire avec des extrémités latérales pleines El et E2.
En variante, montrée en figure 6c, les éléments métalliques 20 sont en forme de nanocoupelles de largeur et de longueur sensiblement égales répartis par exemple aléatoirement. Enfin, montrée en figure 6d (vue en perspective) la courbe C peut être ouverte car les extrémités latérales des trous ne sont pas recouverts du revêtement métallique 20 de l'élément optique 2'. Les revêtements métalliques sont en forme de gouttière toujours de section en U et avec des ouvertures latérales avec une matière de cavité 23 bas indice. En variante des figures 6, 6' ou 6", la couche couvrante 40 n'est pas diélec30 trique mais est électroconductrice par exemple un TCO et forme tout ou partie de l'électrode 5. En autre variante des figures 6, 6' ou 6", on peut aussi choisir une électrode comme décrite en figure 5 ou même en figure 5' en rapportant directement la couche métallique discontinue sur la première face du substrat. - 64 - La figure 7 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 7000 incorporant le support extracteur de lumière 700 dans un septième mode de réalisation de l'invention proche du sixième mode.
Ici, les éléments optiques 2' sont intégrés partiellement à une couche rap- portée 47 sur le substrat 1, ancrés dans cette couche 47 par exemple de haut indice (sol gel d'oxyde de titane ou de silice chargé en particules haut indice) ou bien de silice et alors de préférence d'épaisseur inférieure à 100nm. En effet, la couche 47 est structurée présentant ainsi des trous traversants (ou borgnes en variante) disjoints de largeur nanométrique et de profondeur au moins nanométrique et de longueur de préférence submicronique, chaque élément métallique est formé par un revêtement 20 d'épaisseur el en ladite matière métallique épousant la forme du trou. Cette couche structurée 47 forme en outre de fait la couche séparatrice des 15 éléments optiques de préférence les espaçant d'au moins 100nm (espacement des trous, bord à bord). La matière de cavité 47a est par exemple en matière bas indice de fraction plutôt qu'en la matière de la couche couvrante 40 haut indice. La cavité 23 (ici correspondant à la partie interne du trou avec la matière 20 dela couche 40) est ouverte ou délimitée par une ouverture (principale, de préfé- rence unique) orientée vers l'opposé de la première face en direction de la source de la lumière surfacique. Cette ouverture reste définie par le plan d'ouverture P formant un angle a ici nul avec le plan local PO du substrat Plus précisément, l'ouverture reste délimitée par une courbe C formée par 25 l'ensemble des points triple points où se rencontrent : - la matière de cavité 47a (ici dans la partie interne du trou), - la matière métallique 21 de la surface interne, - et la couche 40. Cette courbe C est de préférence fermée, une boucle, plutôt qu'ouverte 30 donc en plusieurs segments de courbe. Ici C est dans le plan P. Comme montré en figure 7bis alternative, la matière de cavité 47a peut être en la même matière que la couche structurée 47', notamment silice et alors de préférence d'épaisseur inférieure à 100nm. - 65 - Comme montré en figure 7' alternative, les trous traversants (ou borgnes) peuvent être d'abord revêtu d'un matériau dite tampon 47b bas indice de réfraction (silice, silice poreuse) épousant les flancs et la première face 11 donc, de section transversale en U, puis le revêtement métallique épouse les flancs du maté- riau tampon et le fond du matériau tampon. Dans les figures 6 à 7bis, les flancs des trous peuvent être à la normale au substrat ou inclinés d'au plus 10° de préférence. Quand le trou est sensiblement sphérique, C est alors de préférence un cercle. le revêtement métallique est en forme de (nano)coupelle (nanocup en an- glais). En variante de la figure 7, 7' ou 7bis, la couche couvrante n'est pas diélectrique mais est électroconductrice par exemple un TCO (ITO etc) et forme tout ou partie de l'électrode. En autre variante on peut aussi choisir une électrode comme décrite en fi- gure 5 ou même en figure 5' en rapportant directement la couche métallique sur la couche structurée de préférence avec une matière de cavité bas indice de réfraction déjà présente. La figure 8 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 20 8000 incorporant le support extracteur de lumière 800 dans un huitième mode de réalisation de l'invention. Ici, les éléments optiques 2' sont intégrés partiellement au substrat 1 de la manière suivante. La première face 11 est structurée, présentant ainsi des premiers reliefs disjoints, et au moins un des éléments optiques comporte ou est for- 25 mé par les flancs et le sommet d'un desdits premiers reliefs revêtus par un revê- tement en la matière métallique avec une section en U (une surface interne métallique creuse) Une couche 48 optionnelle est entre les reliefs 13 et d'épaisseur inférieure à la hauteur des reliefs. Entre les reliefs la surface 13' peut être plane ou creuse 30 En zoom et en vue de détail d'un élément optique 2" on voit le plan P, les points AB l'angle nul. Les reliefs donc les éléments optiques 2' sont de type 2D donc allongés comme montré en figure 8a ou de type 3D (dome etc) comme montré en figure 8b. - 66 - En variante de l'exemple de la figure 7, un support extracteur 910 est présenté en figure 9a. On forme les trous disjoints dans un élément haut indice 49, tel qu'un film polymère haut indice, puis le revêtement métallique 20 dans les trous disjoints et on vient rapporter l'élément 49 à la première face 11 du substrat 1.
L'élément 49 est en contact optique notamment en contact adhésif par sa face structurée entre les trous. La matière de cavité 23 peut être de l'air, du vide ou être (pré)remplie par exemple de bas indice, comme de la silice.
En variante de l'exemple de la figure 7, un support extracteur 920 est pré- senté en figure 9b. On forme les trous disjoints dans un élément haut indice 49 tel qu'un film polymère haut indice, puis le revêtement métallique 20 dans les trous disjoints et on vient rapporter l'élément 49 à la première face du substrat. L'élément 49 est en contact optique notamment en contact adhésif par une colle optique transparente 14 éventuellement remplissant les cavités ou encore est collé de manière périphérique. La matière de cavité 23 peut en variante être (pré)remplie par exemple de bas indice, comme de la silice.
EXEMPLES DE RESONANCE Exemple 1 On choisit comme élément métallique une nanocoupelle en argent (en forme de demi sphère creuse) d'épaisseur el de 25nm. La cavité est en forme de demi sphère (de section en U) de diamètre de 50nm (donc W1 d'environ 35nm), qui est de la silice d'indice de réfraction nc=1,5 environ et de hauteur H1 égale à 25nm. La nanocoupelle est sur un substrat verre d'indice de réfraction n=1,5 environ. L'ouverture est orientée vers l'opposé du substrat. Il s'agit d'une nanosphère de silice partiellement revêtue de l'argent avec une éventuelle partie saillante la plus faible possible par exemple d'au plus 20nm orientée vers l'opposé du substrat (ou vers le substrat). La nanosphère peut être tronquée sans partie saillante, notamment être une demi sphère (formant matière de cavité). - 67 - La couche séparatrice et couvrante est de la silice d'épaisseur 150nm. Une couche en silice est de réfraction d'indice 1,45 environ si sol gel ou jusqu'à 1,5 environ si par dépôt PVD. Alternativement, la cavité est d'abord vide, la couche couvrante remplit et forme ainsi la matière de cavité. W1, H1 et el sont telles que l'élément optique a une section efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde X, dans le visible et est inférieure à 700nm. Une première variante consiste limiter l'étendue latérale de la matière bas indice. Autrement dit entre les éléments optiques on forme une couche séparatrice haut indice et on intercale entre les éléments optiques et la couche haut indice une couche tampon, bas indice, de silice, d'au moins 50nm et d'au plus 100nm. Une autre variante consiste à réaliser un trou en 2D dans le substrat en verre (ou en polymère) trou de type demi sphérique, de le revêtir d'argent et de remplir la surface interne de silice de préférence en dépassant au-delà de la pre- mière face. On peut limiter l'étendue latérale de la matière bas indice sur la première face par exemple la confiner au dessus de l'élément optique et dépassant d'au plus 20nm latéralement.
Exemple 2 On choisit comme élément métallique une nanocoupelle (en forme de demi sphère creuse) en argent d'épaisseur el de 30nm. La cavité est une demi sphère de section en U de hauteur H1 égale à 50nm, de diamètre 100nm (W1 d'environ 70nm), qui est de la silice d'indice de réfraction nc=1,5 environ. La nanocoupelle est sur un substrat verre d'indice de réfraction n=1,5. L'ouverture est orientée vers l'opposé du substrat. La couche séparatrice et couvrante est de la silice poreuse d'indice de réfraction n=1,3 environ de préférence d'épaisseur 150nm, par exemple une couche sol gel avec une matrice de silice contenant des pores.
Il s'agit d'une nanosphère de silice partiellement revêtue de l'argent avec une partie saillante la plus faible possible par exemple d'au plus 20nm orientée vers l'opposé du substrat (ou vers le substrat). La nanosphère peut être tronquée sans partie saillante, notamment être une demisphère. Alternativement, la couche séparatrice et couvrante remplit et forme la matière de cavité. - 68 - W1, H1 et el sont telles que l'élément optique a une section efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde X, d'environ 620nm. Une variante consiste limiter l'étendue latérale de la couche de silice po- reuse. Autrement dit entre les éléments optiques on forme une couche séparatrice haut indice et on intercale entre les éléments optiques et la couche haut indice une couche tampon, bas indice, de silice poreuse, d'au moins 50nm et d'au plus 100nm. Une autre variante consiste à réaliser un trou en 2D dans le verre de type demi sphérique de le revêtir d'argent et de remplir la surface interne de silice de préférence en dépassant au delà de la première face. Exemple 3 Dans un autre exemple, illustratif de la figure 1F, on choisit une nanocoupelle en 15 or d'épaisseur el de 30nm. La cavité est demi sphérique, de diamètre 90nm (W1 de 30nm environ), et de hauteur H1 de 45nm. La cavité est remplie par de l'air. Il y a une lame d'air entre la couche porteuse 14F et la première face. Xm est inférieure à 700nm et dans le visible. 20 Exemple 4 L'élément optique est allongé de section transversale en U, comme une gouttière (extrémités latérales avec des ouvertures dites latérales) ou en cuve (extrémités latérales pleines). La cavité est de longueur de préférence submicronique, de largeur constante avec W1 égale à 50nm et H1 est égale à 30 nm. 25 L'élément métallique est en argent d'épaisseur el égale à 20nm, avec une ouver- ture orientée vers l'opposé du substrat. L'élément métallique, est sur un substrat en verre d'indice de réfraction d'environ 1,5. La couche séparatrice et la couche couvrante est de la silice d'indice 1,45 environ si sol gel ou jusqu'à environ 1,5 si par dépôt PVD et remplit la matière de 30 cavité. Xm est dans le visible et inférieure à 700nm. Alternativement, on utilise une nanoparticule par exemple en silice pour former la matière de cavité. - 69 - Dans une variante, le substrat en verre est structuré avec des trous disjoints chacun allongé en forme de cuve, de longueur de préférence submicronique, de largeur est égale à 90nm et de hauteur est égale à 50nm. L'élément métallique est un revêtement en argent d'épaisseur el égale à 20nm épousant la forme du trou.
La couche couvrante est de la silice d'indice 1,45 environ si sol gel ou d'environ 1,5 si par dépôt PVD et remplit la matière de cavité. Alternativement, on remplit la cavité avec une couche de silice puis on dépose une couche couvrante haut indice comme par exemple les exemples des figures 6, 6' ou 6".
Claims (22)
- REVENDICATIONS1. Support extracteur de lumière (100 à 920) notamment lumière émise d'un système électroluminescent organique (7), comportant: - un substrat, transparent (1 1') et diélectrique, avec une face principale (11), dite première face, - des éléments d'extraction de lumière (2, 2'), dits éléments optiques, dis- joints et liés à la première face, chaque élément optique étant dans un milieu non métallique (4) qui est d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm, caractérisé en ce que chaque élément optique comprend: - un élément métallique (20), en matière métallique, avec une surface prin- cipale dite surface interne (21) et une autre surface principale dite surface externe (22) opposée à la surface interne, la surface interne étant en creux délimitant ainsi une cavité ouverte (23) par une ouverture orientée vers la première face ou vers l'opposé de la pre- mière face, cavité en matière dite de cavité, non métallique et d'indice de réfraction n, d'au plus 3,5 à 550nm, la cavité ayant une longueur et une largeur données, une largeur moyenne W1 submicronique, une hauteur H1 submicronique et l'élément métallique une épaisseur moyenne el submicronique, Wl, H1 et el étant telles que l'élément optique dans ledit milieu a une sec- tion efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde X, dans l'air dans une gamme allant de 380 à 780nm.
- 2. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la résonance est excitable par une onde électromagnétique plane et progressive, monochromatique et de longueur d'onde dans l'air XE dans le spectre visible, définie par un champ électrique E polarisé perpendiculairement à la première face (11) se propageant suivant la largeur de la cavité (23).
- 3. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que pour au moins une des cavités ouvertes, l'ouverture est définie par un plan d'ouverture P et le substrat présente un plan local P0, le plan d'ouverture formant un angle a d'au plus 30° avec le plan PO et de préférence d'au plus 10°.
- 4. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendica- tions précédentes caractérisé en ce que pour au moins un des éléments optiques,- 71 - W1 est d'au plus 180nm, de préférence de lOnm à 150nm, el est d'au moins 5nm de préférence d'au plus 80nm, H1 est d'au plus 180nm, de préférence de lOnm à 150nm.
- 5. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications 5 précédentes caractérisé en ce qu'au moins un des éléments métalliques (20) est à base d'argent pur ou allié d'épaisseur eM de 5nm à 30nm et de préférence em-el est inférieur à 5nm.
- 6. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que pour au moins un des éléments métalliques 10 (20), la surface interne (21) présente une section en forme de U ou de V, notamment la surface interne (21) est en forme de coupelle ou de cuve.
- 7. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que pour au moins une des cavités ouvertes, la matière de cavité (23), comprend l'un au moins des matériaux suivants : 15 - un matériau vitreux, un oxyde notamment à base de l'un au moins des éléments suivants : Si, Ti, Zr et leurs mélanges, un oxyde transparent conducteur notamment à base de l'un au moins des éléments suivants : Sn, In, Zn et leurs mélanges, 20 un polymère.
- 8. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la cavité (23) présente une longueur moyenne L1, Ll étant supérieure ou égale à Wl, et le rapport L1AN1, dit facteur de forme, est inférieur à 3. 25
- 9. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments optique est sur le substrat (1,1') directement ou sur une couche dite réceptrice (14) non métallique liée à la première face.
- 10. Support extracteur de lumière (100 à 500') selon l'une des revendica- 30 tions précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments métalliques (20) correspond à une enveloppe, dite partielle, recouvrant partiellement une particule (3), particule avec une partie comportant ladite matière de cavité (23, 31), de préférence diélectrique, et éventuellement une partie saillante (32) à l'ouverture.- 72 -
- 11. Support extracteur de lumière (800) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - le substrat (1), notamment la première face (11), intègre partiellement l'élément optique, ainsi la première face est structurée, présentant ainsi des premiers reliefs disjoints (13), et au moins un des éléments op- tiques (2') comporte ou est formé par les flancs et le sommet d'un desdits premiers reliefs revêtus par un revêtement (30) en la matière métallique, - et/ou la première face comporte une couche structurée non métallique, de préférence diélectrique, et d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm ayant ainsi une surface principale structurée, de préférence opposée à la première face, présentant des reliefs disjoints, dits autres reliefs, au moins un des éléments optiques comportant ou étant formé par les flancs et le sommet d'un desdits autres reliefs revêtus par un revê- terrent en la matière métallique.
- 12. Support extracteur de lumière (600 à 720) selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que : - le substrat (1), notamment la première face (11), intègre partiellement l'élément optique (2'), ainsi la première face est structurée présentant ainsi des trous borgnes disjoints (12), et au moins un des éléments mé- talliques comportant un revêtement (20) en ladite matière métallique d'un des trous borgnes, - et/ou la première face (11) est porteuse d'une couche structurée (47, 47') non métallique, de préférence diélectrique, et d'indice de réfraction d'au plus 3,5 à 550nm, couche présentant des trous disjoints, dits autres trous, au moins un des éléments métalliques (20) comportant un revêtement (20) en ladite matière métallique d'un des autres trous.
- 13. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une couche dite couvrante non métallique (40,40',40a,40b,41,42,44,50) couvrant au moins un des éléments optiques, voire même éventuellement s'étendant au moins partiellement dans la cavité, de préférence formant planarisation des éléments optiques (2, 2') notamment en saillie de la première face, éventuellement étant présente entre les élé-- 73 - ments optiques formant ainsi également une couche dite séparatrice, la couche couvrante étant d'épaisseur inférieure à 5pm, de préférence inférieure à 1 pm.
- 14. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une couche dite couvrante non métallique (40, 40', 40a, 40b, 41, 42, 44, 46, 50) couvrant au moins un des éléments optiques, voire même éventuellement s'étendant au moins partiellement dans la cavité, éventuellement étant présente entre les éléments optiques formant ainsi également une couche dite séparatrice, et en ce que la couche couvrante non métallique est à base d'un matériau qui est choisi parmi l'un au moins des matériaux suivants: - une matière verrière, notamment un émail, - un oxyde à base de l'un au moins des éléments suivants : Si, Ti, Zr et leurs mélanges notamment une silice, un oxyde de titane TiOx, TiZrOx, ZrOx, de la silice chargée avec des nanoparticules de haut indice de réfraction - un oxyde transparent conducteur, notamment à base de l'un au moins des éléments suivants : Sn, In, Zn et leurs mélanges - un nitrure ou oxynitrure métallique ou de silicium, - un polymère notamment sulfuré, un PEDOT, un PEDOT/PSS, et/ou un empilement desdits matériaux.
- 15. Support extracteur de lumière (100 à 300, 500 à 920) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une couche dite couvrante, non métallique (40, 40', 40a, 40b, 41, 42, 46, 50), couvrant au moins un des éléments optiques, notamment étant présente entre les éléments optiques formant ainsi également une couche dite séparatrice, couche couvrante d'indice de réfraction à 550nm d'au moins 1,7, notamment entre 1,8 et 1,9 et de préfé- rence d'au plus 2.
- 16. Support extracteur de lumière (100F,400, 600) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une couche dite séparatrice non métallique (44,4F) entre les éléments optiques(2) , d'indice de réfrac- tion inférieur à 1,7 à 550nm et de préférence d'au plus 1,5, notamment une couche à base de silice ou en ce que le substrat (1) comprend une région dite séparatrice non métallique (12') entre les éléments optiques (2').
- 17. Support extracteur de lumière (100 à 300, 500,700 à 920) selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend une couche dite sépa-- 74 - ratrice non métallique (40,40',40a,40b,41,41',42,50) entre les éléments optiques (2), d'indice de réfraction d'au moins 1,7 à 550nm et de préférence d'au plus 2, notamment entre 1,8 et 1,9,
- 18. Support extracteur de lumière (100F, 200,300,400) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le milieu d'au moins un des éléments optiques comprend un milieu tampon (41, 41', 44, 4F, 46), non métallique, d'indice de réfraction inférieur à 1,6 à 550nm, sur la surface externe (22) et/ou en regard de la cavité (23) voire même entourant ledit élément optique (2), de préférence d'épaisseur d'au plus 100 nm, milieu tampon de préférence en partie au-dessus de la première face en particulier adjacent à une couche séparatrice entre les éléments optiques d'indice de réfraction d'au moins 1,7 à 550nm.
- 19. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode (5', 5, 50,5a) sous forme d'une couche électroconductrice, notamment sur une couche cou- vrante couvrant les éléments optiques.
- 20. Support extracteur de lumière (500, 500') selon l'une des revendica- tions précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une couche métallique arrangée en pistes métalliques (5a), notamment en grille, faisant partie d'une électrode, entre les éléments optiques (2) et/ou au-dessus des éléments optiques.
- 21. Support extracteur de lumière (100', 500, 500') selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode comportant une couche électroconductrice non métallique (5',50), à base de polymère conducteur et/ou d'oxyde transparent conducteur, couvrant les éléments optiques (2) et/ou entre les éléments optiques et/ou formant tout en partie de la matière de cavité (23).
- 22. Dispositif OLED (1000 à 9020) incorporant le support extracteur de lumière selon l'une des revendications précédentes et comportant une électrode (5', 5, 50,5a), un système électroluminescent organique (6) sur l'électrode.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070267966A1 (en) * | 2004-05-26 | 2007-11-22 | Nissan Chemical Industries Limited | Planar Luminous Body |
| EP2141962A1 (fr) * | 2007-03-30 | 2010-01-06 | Panasonic Electric Works Co., Ltd | Corps d'émission de lumière en surface |
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|---|---|---|---|---|
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| US7026042B2 (en) | 2003-03-26 | 2006-04-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Highly conducting and transparent thin polymer films formed from double and multiple layers of poly(3,4-ethylenedioxythiopene) and its derivatives |
| US8339031B2 (en) | 2006-09-07 | 2012-12-25 | Saint-Gobain Glass France | Substrate for an organic light-emitting device, use and process for manufacturing this substrate, and organic light-emitting device |
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| CN102941711B (zh) | 2006-11-17 | 2016-08-24 | 法国圣-戈班玻璃公司 | 用于有机发光装置的电极、其酸蚀刻以及包括它的有机发光装置 |
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| KR20100138939A (ko) | 2008-03-18 | 2010-12-31 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 전자 디바이스용 기판, 유기 ｌｅｄ 소자용 적층체 및 그의 제조 방법, 유기 ｌｅｄ 소자 및 그의 제조 방법 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070267966A1 (en) * | 2004-05-26 | 2007-11-22 | Nissan Chemical Industries Limited | Planar Luminous Body |
| EP2141962A1 (fr) * | 2007-03-30 | 2010-01-06 | Panasonic Electric Works Co., Ltd | Corps d'émission de lumière en surface |
| US20100244680A1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Fujifilm Corporation | El device, light-sensitive material for forming conductive film, and conductive film |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3493287A1 (fr) * | 2017-12-01 | 2019-06-05 | Thomson Licensing | Cellule de diode électroluminescente organique comprenant un ensemble de cylindres creux circulaires droits |
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