FR3056014A1 - Procede pour creer une isolation optique entre des pixels d'une matrice de sources lumineuses semi-conductrices - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un procédé de traitement d'au moins un interstice présent entre des sources lumineuses voisines à élément semi-conducteur d'une matrice de sources lumineuses arrangée sur un substrat. Le procédé comprend une étape de génération de moyens de barrage optiques au niveau des parois des sources lumineuses et/ou au niveau dudit fond de l'interstice sans remplir l'interstice d'un matériau optiquement opaque. Il en résulte une augmentation du pouvoir de résolution de la matrice de sources lumineuses.
Description
PROCEDE POUR CREER UNE ISOLATION OPTIQUE ENTRE DES PIXELS D’UNE MATRICE DE SOURCES LUMINEUSES SEMI-CONDUCTRICES L’invention a trait au domaine des composants lumineux pour l’utilisation dans des modules lumineux pour véhicules automobiles. En particulier, l’invention se rapporte à des composants comprenant un arrangement de plusieurs sources élémentaires à semi-conducteurs électroluminescents, arrangés en forme de matrice. L’utilisation de diodes électroluminescentes, LED, à consommation d’énergie généralement faible, est de plus en plus préconisée dans le domaine des véhicules automobiles, afin de réaliser des fonctions lumineuses telles que les feux diurnes, feux de signalisation, ou par exemple les feux indicateurs de direction. Une LED émet de la lumière lorsqu’une tension de charge ayant au moins une valeur prédéterminée est appliquée à ces bornes. L’intensité de la lumière émise par une LED est en général une fonction de l’intensité du courant de charge qui la traverse.
Dans le domaine des dispositifs lumineux pour véhicules automobiles, il est connu d’avoir recours à des modules impliquant une pluralité de LEDs montées en forme d’une matrice généralement rectangulaire. Chaque LED est une source lumineuse élémentaire qui est avantageusement pilotée en courant électrique de manière individuelle et indépendamment des autres LEDs de la matrice. De fait, chaque LED peut être considérée comme représentant un pixel d’une plage rectangulaire, dont l’intensité lumineuse peut être déterminée selon les besoins de l’application visée. Lorsque toutes les LEDs d’un tel module émettent de la lumière de manière uniforme, le module peut être assimilé à une source réalisant une empreinte optique généralement rectangulaire. Cependant, en alimentant de manière sélective des sous-ensembles de pixels, il devient possible de créer des empreintes optiques présentant des géométries diverses. A titre exemplaire, une telle configuration permet de réaliser un feu avant qui n’éblouit pas le trafic croisant, en baissant de manière sélective la luminosité uniquement des pixels qui illuminent le côté central ou gauche de la route, tout en illuminant de manière substantielle le côté droit de la route. Evidemment des configurations plus complexes sont également réalisables à l’aide de tels dispositifs.
Afin de pouvoir profiter au maximum des possibilités fournies par des technologies à matrices de LEDs, des sources à densités de pixels élevées sont de plus en plus demandées. Ceci implique que la distance entre les sources lumineuses élémentaires ou LEDs de la source matricielle devient de plus en plus petite. Ce fait engendre un nouveau problème d’interférence ou de pollution optique entre des sources élémentaires voisines de la matrice. Dans des solutions connues, plus les sources élémentaires qui définissent les pixels sont physiquement rapprochées, plus le problème de pollution optique entre les rayons lumineux issus de sources élémentaires voisines de la matrice devient prononcé : il devient difficile, voire impossible de décerner clairement si un pixel qui avoisine un pixel allumé est lui éteint, allumé ou partiellement allumé. L’avantage d’avoir une densité de pixels élevée est donc fortement mitigé, et ce phénomène impose des limites au rapprochement des sources élémentaires d’une matrice de LEDs.
Le problème qui vient d’être décrit est particulièrement prononcé dans des composants lumineux dits « monolithiques », qui impliquent une pluralité d’éléments semi-conducteurs électroluminescents épitaxiés directement sur un substrat commun, le substrat étant généralement formé de silicium. A l’opposé de matrices de LEDs conventionnelles, dans lesquelles chaque source lumineuse élémentaire est un composant électronique produit de manière individuelle et monté sur un substrat tel qu’un circuit imprimé, PCB, un composant monolithique est à considérer comme un composant électronique unique, lors de la production duquel plusieurs plages de jonctions semi-conductrices électroluminescentes sont générées sur un substrat commun, sous forme d’une matrice. Cette technique de production permet de réaliser des plages électroluminescentes, faisant chacune office de source lumineuse élémentaire, très rapprochées les unes des autres. Les interstices entre les sources élémentaires peuvent présenter des dimensions submillimétriques. Un avantage de cette technique de production est le niveau élevé de la densité de pixels qui peut en résulter sur un substrat unique. Il en résulte néanmoins également un problème prononcé de pollution optique entre les rayons lumineux issus de sources élémentaires voisines de la matrice. L’invention a pour objectif de pallier au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. En particulier, l’invention a pour objectif de proposer un procédé permettant de réaliser des matrices de sources lumineuses électroluminescentes à densité de pixels élevée, sans sacrifier le pouvoir de résolution d’une telle matrice. L’invention a en outre l’objectif de proposer un dispositif issu d’un tel procédé. L’invention a pour objet un procédé de traitement d’au moins un interstice présent entre des sources lumineuses voisines à élément semi-conducteur d’une matrice de sources lumineuses arrangée sur un substrat, chaque source lumineuse étant caractérisée par un cône d’émission de rayons lumineux, un interstice étant un espace délimité par un fond non-émetteur de rayons lumineux et par des parois latérales d’au moins deux sources lumineuses voisines de la matrice. Le procédé est remarquable en ce qu’il comprend au moins l’étape de: génération de moyens de barrage optiques au niveau desdites parois et/ou au niveau dudit fond de l’interstice sans remplir l’interstice d’un matériau optiquement opaque ; de façon à ce que les moyens de barrage limitent la propagation de rayons lumineux issus d’une des deux sources lumineuses en direction du cône d’émission de l’autre des deux sources lumineuses.
De préférence, les moyens de barrage optiques peuvent comprendre une première couche électriquement isolante et optiquement transparente et une deuxième couche optiquement opaque ou réfléchissante, arrangées sur lesdites parois latérales et sur la surface du fond de l’interstice. De préférence, la première couche est en contact direct avec lesdites parois et sur la surface du fond, tandis que la deuxième couche est en contact avec la première couche.
De préférence la couche opaque ne transmet pas ou peu de lumière y incidente.
De préférence la couche optiquement transparente et une couche non-opaque qui transmet une partie important de la lumière y incidente. L’étape de génération des moyens de barrage optiques peut de préférence comprendre les étapes consécutives suivantes : dépôt d’un matériau luminophore sur les surfaces émettrices principales des sources lumineuses; dépôt d’une première couche électriquement isolante et optiquement transparente au niveau des sources lumineuses et des interstices; dépôt d’une deuxième couche optiquement opaque ou réfléchissante au niveau des sources lumineuses et des interstices; élimination de la couche électriquement isolante et de la couche optiquement opaque ou réfléchissante au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses, de manière à exposer le matériau luminophore.
De préférence, la génération des moyens de barrage peut comprendre les étapes consécutives suivantes : dépôt d’une première couche électriquement isolante et optiquement transparente au niveau des sources lumineuses et des interstices; dépôt d’une deuxième couche optiquement opaque ou réfléchissante au niveau des sources lumineuses et des interstices; élimination de la couche électriquement isolante et de la couche optiquement opaque ou réfléchissante au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses, de manière à exposer lesdites surfaces émettrices principales ; dépôt d’un matériau luminophore au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses et des interstices.
La couche électriquement isolante et optiquement transparente peut préférentiellement comprendre du verre, une résine ou un oxyde électriquement isolant et optiquement transparent. Il peut par exemple s’agir de résine époxy ou de silicone.
De préférence, la couche optiquement opaque ou réfléchissante peut comprendre un métal, par exemple l’aluminium.
Le dépôt desdites couches peut de préférence être réalisé par spray ou par dépôt chimique en phase vapeur.
De préférence, l’étape d’élimination de la couche électriquement isolante et de la couche optiquement opaque ou réfléchissante peut comprendre une étape de polissage mécanique.
Les moyens de barrage optiques peuvent de préférence comprendre au moins une structure en élévation par rapport au substrat, la structure s’étendant à partir du fond de l’interstice.
Lorsque l’élévation des sources lumineuses élémentaires par rapport à la surface du substrat est négligeable, le fond de l’interstice est assimilé à la partie de surface du substrat qui forme l’espace entre les sources lumineuse élémentaires.
Les moyens de barrage optiques peuvent préférentiellement être venus de matière avec le substrat.
De manière préférée, les surfaces émettrices principales des sources lumineuses peuvent être recouvertes par un matériau luminophore.
De préférence, la surface des moyens de barrage optiques peut être recouverte par un matériau luminophore.
Les moyens de barrage optiques peuvent préférentiellement servir de support à au moins une microlentille optique, destinée à focaliser les rayons lumineux issus d’une des sources lumineuses abordant l’interstice du fond duquel les moyens de barrage optiques s’élèvent.
Au moins une surface latérale des moyens de barrage optiques peut de préférence être au moins partiellement recouverte d’une couche optiquement réfléchissante.
De manière préférée, l’élévation des sources lumineuses par rapport à la surface du substrat peut être négligeable, de façon à ce que lesdites parois aient des élévations négligeables par rapport à la surface du substrat.
De préférence, les sources lumineuses peuvent être épitaxiées sur le substrat et présentent des dimensions submillimétriques. L’épitaxie est une technique de croissance orientée de cristaux communément utilisée pour créer des jonctions semi-conductrices. L’invention a également pour objet un composant lumineux comprenant une pluralité de sources lumineuses à élément semi-conducteur arrangées en forme de matrice sur un substrat commun, caractérisé en ce que le composant a été traité à l’aide du procédé selon la présente invention. L’invention permet la réalisation de matrices de LEDs à densité élevée de sources lumineuses élémentaires, tout en maintenant un pouvoir de résolution élevé, c’est-à-dire en évitant les interférences ou la pollution optique entre sources élémentaires voisines de la matrice. Ceci est particulièrement intéressant dans l’application de composants lumineux monolithiques, qui permettent de réaliser des sources lumineuses à dimensions submillimétriques. En prévoyant des moyens de barrage optiques, soit sous forme de couches minces réfléchissantes et isolantes entre les sources lumineuses élémentaires, soit sous forme de piliers venus de matière avec le substrat sur lequel les sources élémentaires sont présentes, les mesures de l’invention permettent de réduire le risque que des rayons lumineux issus d’une source élémentaire donnée viennent polluer le cône d’émission lumineuse de sources élémentaires avoisinantes dans la matrice. Ceci permet d’utiliser des matrices des sources lumineuses électroluminescentes à haute densité pour des applications qui nécessitent un pouvoir de résolution importante. Les sources élémentaires deviennent précisément discernables par l’absence substantielle de pollution optique entre sources élémentaires voisines d’une matrice. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description exemplaire et des dessins parmi lesquels : la figure 1 montre une vue de face d’une matrice de sources lumineuses selon l’état de la technique, indiquant un pixel allumé et des pixels voisins souffrant de pollution optique; les figures 2A, 2B et 2C montrent de manière schématique les étapes principales d’un procédé de traitement selon un mode de réalisation préféré de l’invention; les figures 3A, 3B et 3C montrent de manière schématique les étapes principales d’un procédé de traitement selon un mode de réalisation préféré de l’invention; les figures 4A, 4B et 4C montrent de manière schématique les étapes principales d’un procédé de traitement selon un mode de réalisation préféré de l’invention; la figure 5 montre de manière schématique une coupe à travers un composant lumineux issu d’un procédé selon un mode de réalisation préféré de l’invention; la figure 6 montre de manière schématique une coupe à travers un composant lumineux issu d’un procédé selon un mode de réalisation préféré de l’invention; la figure 7 montre de manière schématique une coupe à travers un composant lumineux issu d’un procédé selon un mode de réalisation préféré de l’invention; la figure 8 montre de manière schématique une coupe à travers un composant lumineux issu d’un procédé selon un mode de réalisation préféré de l’invention.
Dans la description qui suit, des numéros de référence similaires, obtenus en modifiant le chiffre des centaines, seront utilisés pour décrire des concepts similaires à travers des modes de réalisation différents de l’invention. Ainsi, les numéros 100, 200, 300, 400, 500, 600 et 700 décrivent par exemple une source lumineuse élémentaire dans des modes de réalisation différents conformes à l’invention.
Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détails pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif.
La figure 1 est une illustration du phénomène de pollution optique entre des sources lumineuses d’une matrice de sources électroluminescentes. La matrice est montrée de face et présente 8x4 sources électroluminescentes qui sont pilotées de manière individuelle. La source montrée en blanc est la seule source qui est alimentée, et dès lors il serait souhaitable que toutes les autres sources soient perçues comme étant totalement obscures. Or ceci n’est pas le cas en pratique. Comme les distances entre les différentes sources lumineuses élémentaires qui réalisent les 8x4 pixels sont physiquement très proches les unes des autres, des rayons lumineux issus de la source élémentaire allumée viennent polluer les régions avoisinantes. Ceci résulte dans l’illusion que des pixels voisins émettent de la lumière, bien que les sources élémentaires en question ne soient pas alimentées. Le phénomène peut être plus ou moins prononcé selon la disposition des sources élémentaires dans la matrice.
Les figures 2A-2C montrent de manière schématique les étapes principales du procédé selon l’invention, selon un premier mode de réalisation préféré. La figure 2A montre deux sources lumineuses élémentaires 100 voisines d’une matrice en coupe latérale. Il s’agit à titre exemplaire de diodes électroluminescentes, LED. Les deux sources lumineuses élémentaires 100 sont supportées par un substrat 102. Les deux sources sont séparées par un interstice 110 qui est apparent sous forme d’un U carré. Le fond de l’interstice présente une surface non-émettrice de rayons lumineux. Chaque source lumineuse 100 définit un cône d’émission de rayons lumineux. Le procédé selon ce mode de réalisation de l’invention prévoit une étape de génération de moyens de barrage optiques au niveau des parois latérales des sources lumineuses, et au niveau du fond de l’interstice. Les LEDs illustrées 100 présentent sur leur face émettrice un matériau luminophore 122. Il s’agit d’un convertisseur de lumière comprenant une substance luminescente conçue pour absorber au moins une partie d’au moins une lumière d’excitation émise par la source lumineuse et pour convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation. Différents matériaux présentant des capacités de conversions différentes sont bien connus dans l’art et l’homme du métier saura choisir le matériau adapté selon l’application concrète visée. Comme les luminophores n’ont généralement pas de rendement à 100%, il est à noter que de la lumière blanche peut par exemple être réalisée en utilisant la lumière bleue émise par une LED et la lumière jaune émise par un luminophore approprié.
Lors d’une première étape montrée par la figure 2A, une première couche électriquement isolante et optiquement transparente 124, comprenant par exemple du verre, une résine époxy, du silicone, ou un oxyde, est déposée sur les surfaces émettrices des sources lumineuses 100 recouvertes du matériau luminophore, leurs parois et sur les interstices. Le dépôt d’une telle couche est réalisé moyennant des procédés en soi bien connus dans l’art qui ne vont pas être décrits dans le contexte de la présente invention pour des raisons de clarté. Néanmoins, il peut par exemple s’agir d’un procédé par spray ou par dépôt chimique en phase vapeur.
Ensuite, par-dessus de la couche 124, une deuxième couche optiquement opaque ou réfléchissante 126, comprenant par exemple de l’Aluminium, est déposée sur les parois latérales et les surfaces émettrices des LEDs, ainsi que sur les interstices. La deuxième couche 126 recouvre la première couche 124. Le résultat de cette étape est montré par la figure 2B. Finalement, la couche électriquement isolante 124 et la couche optiquement opaque ou réfléchissante sont éliminées, par exemple par un procédé de polissage mécanique, au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses 100, de manière à exposer le matériau luminophore 122, tout en maintenant les deux couches déposées au niveau des parois des sources lumineuses et au niveau du fond de l’interstice. Le résultat de cette étape est montré par la figure 2C. L’effet obtenu est que des rayons issus d’une source lumineuse donnée, par exemple la source de droite sur la figure 2C, et qui seraient susceptibles de se propager en direction du cône d’émission de la source lumineuse voisine, ne peuvent pas poursuivre leur direction de propagation initiale si la couche 126 est opaque. Si la couche est en plus réfléchissante, les rayons lumineux sont déviés et réfléchis par la couche déposée, comme indiqué par la flèche de la figure 2C. Il en résulte un pollution optique amoindrie entre pixels adjacents de la matrice, ce qui augmente le pouvoir de résolution de cette dernière. Le dépôt des couches 124 et 126 peut se réaliser même si les sources 100 et les interstices présentent des dimensions submillimétriques. Les couches 124 et 126 réalisent donc des moyens de barrage optiques 120 qui délimitent optiquement les sources 100.
Dans la suite de la description, la couche 126 et ses équivalents dans les modes de réalisations qui vont être décrits comme étant des couches optiquement réfléchissantes, bien qu’elles peuvent dans tous les cas être des couches optiquement opaques, qui ne transmettent pas ou peu de lumière y incidente. Une couche optiquement réfléchissante présente l’avantage supplémentaire que les rayons lumineux y incidents peuvent être récupérés pour faire partie du cône d’émission de rayons lumineux de la source élémentaire dont ils sont originaires.
Les figures 3A-3C montrent de manière schématique les étapes principales du procédé selon l’invention, selon un deuxième mode de réalisation préféré. La figure 3A montre deux sources lumineuses élémentaires 200 voisines d’une matrice en coupe latérale. Il s’agit de plages semi-conductrices électroluminescentes épitaxiées sur le substrat commun 202. Les deux sources sont séparées par une plage non-émettrice qui définit un interstice 210. L’élévation des sources élémentaires par rapport à la surface du substrat est négligeable, donc il en est de même pour l’élévation de leurs parois latérales par rapport au substrat. Chaque source lumineuse 200 définit un cône d’émission de rayons lumineux. Le procédé selon ce mode de réalisation de l’invention prévoit une étape de génération de moyens de barrage optiques au niveau des parois latérales, à dimensions négligeables des sources lumineuses, et au niveau du fond de l’interstice. Les sources lumineuses illustrées 200 présentent sur leur face émettrice un matériau luminophore 222. Dans ce mode de réalisation, l’épaisseur du matériau luminophore est substantiellement plus importante que l’épaisseur des sources lumineuses.
Lors d’une première étape montrée par la figure 3A, une première couche électriquement isolante et optiquement transparente 224, comprenant par exemple du verre, une résine époxy, du silicone, ou un oxyde, est déposée sur les surfaces émettrices des sources lumineuses 200 recouvertes du matériau luminophore, leurs parois et sur les interstices. Ensuite, par-dessus de la couche 224, une deuxième couche optiquement réfléchissante 226, comprenant par exemple de l’Aluminium, est déposée sur les parois latérales et les surfaces émettrices des sources lumineuses 200, ainsi que sur les interstices. La deuxième couche 226 recouvre la première couche 224. Le résultat de cette étape est montré par la figure 3B. Finalement, la couche électriquement isolante 224 et la couche optiquement réfléchissante 226 sont éliminées, par exemple par un procédé de polissage mécanique, au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses 200, de manière à exposer le matériau luminophore 222, tout en maintenant les deux couches déposées au niveau des parois des sources lumineuses et au niveau du fond de l’interstice. Le résultat de cette étape est montré par la figure 3C. L’effet obtenu est que des rayons issus d’une source lumineuse donnée, par exemple la source de droite sur la figure 3C, et qui seraient susceptibles de se propager en direction du cône d’émission de la source lumineuse voisine, sont déviés et réfléchis par les couches déposées, comme indiqué par la flèche de la figure 3C. Il en résulte un pollution optique amoindrie entre pixels adjacents de la matrice, ce qui augmente le pouvoir de résolution de cette dernière. Le dépôt des couches 224 et 226 peut se réaliser même si les sources 200 et les interstices présentent des dimensions submillimétriques. Les couches 224 et 226 réalisent donc des moyens de barrage optiques 220.
Les figures 4A-4C montrent de manière schématique les étapes principales du procédé selon l’invention, selon un troisième mode de réalisation préféré. La figure 3A montre deux sources lumineuses élémentaires 300 voisines d’une matrice en coupe latérale. Il s’agit à titre exemplaire de diodes électroluminescentes, LED. Les deux sources lumineuses élémentaires 300 de la matrice sont supportées par un substrat 302. Les deux sources sont séparées par un interstice 310 qui est apparent sous forme d’un U carré. Le fond de l’interstice présente une surface non-émettrice de rayons lumineux. Chaque source lumineuse 300 définit un cône d’émission de rayons lumineux. Le procédé selon ce mode de réalisation de l’invention prévoit une étape de génération de moyens de barrage optiques au niveau des parois latérales des sources lumineuses, et au niveau du fond de l’interstice. Les LEDs illustrées 300 ne présentent pas de matériau luminophore sur leur face émettrice au début du procédé.
Lors d’une première étape montrée par la figure 4A, une première couche électriquement isolante et optiquement transparente 324, comprenant par exemple du verre, une résine époxy, du silicone, ou un oxyde, est déposée sur les surfaces émettrices des sources lumineuses 300, leurs parois et sur les interstices. Ensuite, par-dessus de la couche 324, une deuxième couche optiquement réfléchissante 326, comprenant par exemple de l’Aluminium, est déposée sur les parois latérales et les surfaces émettrices des LEDs, ainsi que sur les interstices. La deuxième couche 326 recouvre la première couche 324. Le résultat de cette étape est montré par la figure 4B. Ensuite, la couche électriquement isolante 324 et la couche optiquement réfléchissante 326 sont éliminées, par exemple par un procédé de polissage mécanique, au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses 300, exposant uniquement ces dernières. Finalement, du matériau luminophore est déposé dans les interstices et sur les surfaces émettrices des sources lumineuses 300. Le résultat de cette étape est montré par la figure 4C. L’effet obtenu est que des rayons issus d’une source lumineuse donnée, par exemple la source de droite sur la figure 4C, et qui seraient susceptibles de se propager en direction du cône d’émission de la source lumineuse voisine, sont déviés et réfléchis par les couches déposées, comme indiqué par la flèche de la figure 4C. Il en résulte un pollution optique amoindrie entre pixels adjacents de la matrice, ce qui augmente le pouvoir de résolution de cette dernière. Le dépôt des couches 324 et 326 peut se réaliser même si les sources 300 et les interstices présentent des dimensions submillimétriques. Les couches 324 et 326 réalisent donc des moyens de barrage optiques 320 qui délimitent optiquement les sources 300.
La figure 5 montre de manière schématique un composant issu d’un procédé selon l’invention selon un quatrième mode de réalisation préféré. La figure montre deux sources lumineuses élémentaires 400 voisines d’une matrice en coupe latérale. Il s’agit à titre exemplaire de diodes électroluminescentes, LED. Les deux sources lumineuses élémentaires 400 sont supportées par un substrat 402. Les deux sources sont séparées par un interstice 410 qui est apparent sous forme d’un U carré. Le fond de l’interstice présente une surface non-émettrice de rayons lumineux. Chaque source lumineuse 400 définit un cône d’émission de rayons lumineux. Le procédé selon cet mode de réalisation de l’invention prévoit une étape de génération de moyens de barrage optiques 420 sous forme de piliers ou structures 420 en élévation par rapport au substrat 402, les structures s’étendant à partir du fond de l’interstice 410 séparant les sources lumineuses 400. Les LEDs illustrées 400 présentent sur leur face émettrice un matériau luminophore 422.
Les structures 420 peuvent de préférence être venues de matière avec le substrat 402 et servent avantageusement de support à au moins une microlentille optique 430, comme illustré par la figure 5. Dans tous les cas, il s’agit de structures 420 en matière optiquement opaque qui en remplissent pas l’intégralité de l’interstice 410. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté à une matrice dont les sources lumineuses élémentaires présentent un espacement d’ordre millimétrique. Dans ce cas, les microlentilles 430 servent à focaliser les rayons lumineux issus d’une source lumineuse élémentaire 400 abordant l’interstice 410 du fond duquel la structure 420 fait saillie. L’effet obtenu est que la propagation des rayons issus d’une source lumineuse donnée, et qui seraient susceptibles de se propager en direction du cône d’émission de la source lumineuse voisine, est arrêtée au niveau d’une structure 420, qui réalise donc des moyens de barrage optiques qui délimitent optiquement les sources 400. Avantageusement, l’élévation des structures 420 par rapport à la surface du substrat 402 est substantiellement égale à l’élévation des sources lumineuses 400 y compris le matériau luminophore 422, par rapport à la surface du substrat.
La figure 6 montre une variante du mode de réalisation de la figure 5, dans laquelle du matériau luminophore 522 est présent à la fois sur les surfaces émettrices principales des sources lumineuses 500 et sur les faces des structures 520 faisant office de moyens de barrage optiques. Les structures 520 font saillie des interstices 510 qui séparent des sources lumineuses élémentaires 500 de la matrice, et servent de support à des microlentilles 530. Avantageusement, l’élévation des structures 520 y compris le matériau luminophore déposé sur celles-ci par rapport à la surface du substrat 502 est substantiellement égale à l’élévation des sources lumineuses y compris le matériau luminophore 522, par rapport à la surface du substrat.
La figure 7 montre une variante du mode de réalisation de la figure 6, dans laquelle du matériau luminophore 622 est présent à la fois sur les surfaces émettrices principales des sources lumineuses 600 et sur les faces des structures 620 faisant office de moyens de barrage optiques. Néanmoins, les sources lumineuses 600 présentent une élévation négligeable par rapport à la surface du substrat 602, puisqu’il s’agit de jonction électroluminescentes épitaxiées sur le substrat
De manière générale la forme des structures 420, 520, 620 peut présenter une géométrie différente de celles illustrées sur les figures 5 à 7. A titre exemplaire, la figure 8 montre des structures 720 à profil généralement triangulaire, bien que d’autres profils soient envisageables. De même les structures 420, 520, 620, 720 peuvent optionnellement être recouvertes d’une couche optiquement réfléchissante, comme illustré par la couche 726 sur la figure 8.
Claims (17)
1. Procédé de traitement d’au moins un interstice (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) présent entre des sources lumineuses (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) voisines à élément semi-conducteur d’une matrice de sources lumineuses arrangée sur un substrat (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702), chaque source lumineuse étant caractérisée par un cône d’émission de rayons lumineux, un interstice étant un espace délimité par un fond non-émetteur de rayons lumineux et par des parois latérales d’au moins deux sources lumineuses voisines de la matrice, caractérisé en ce que le procédé comprend au moins l’étape de: génération de moyens de barrage optiques (120, 220, 320, 420, 520, 620, 720) au niveau desdites parois et/ou au niveau dudit fond de l’interstice sans remplir l'interstice d’un matériau optiquement opaque ; de façon à ce que les moyens de barrage limitent la propagation de rayons lumineux issus d’une des deux sources lumineuses en direction du cône d’émission principal de l’autre des deux sources lumineuses.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de barrage optiques (120, 220, 320) comprennent une première couche électriquement isolante et optiquement transparente (124, 224, 324) et une deuxième couche optiquement opaque ou réfléchissante (126, 226, 326), arrangées sur lesdites parois latérales et sur la surface du fond de l’interstice (110, 210, 310).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’étape de génération des moyens de barrage optiques (120, 220, 320) comprend les étapes consécutives suivantes : dépôt d’un matériau luminophore (122, 222) sur les surfaces émettrices principales des sources lumineuses (100, 200) ; dépôt d’une première couche électriquement isolante et optiquement transparente (124, 224) au niveau des sources lumineuses (100, 200) et des interstices (110, 210); dépôt d’une deuxième couche optiquement opaque ou réfléchissante (126, 226) au niveau des sources lumineuses (100, 200) et des interstices (110, 210); élimination de la couche électriquement isolante et de la couche optiquement opaque ou réfléchissante au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses, de manière à exposer le matériau luminophore.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la génération des moyens de barrage (300) comprend les étapes consécutives suivantes : dépôt d’une première couche électriquement isolante et optiquement transparente (324) au niveau des sources lumineuses (300) et des interstices (310) ; dépôt d’une deuxième couche optiquement opaque ou réfléchissante (326) au niveau des sources lumineuses (300) et des interstices (310); élimination de la couche électriquement isolante et de la couche optiquement opaque ou réfléchissante au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses, de manière à exposer lesdites surfaces émettrices principales ; dépôt d’un matériau luminophore (322) au niveau des surfaces émettrices principales des sources lumineuses (300) et des interstices (310).
5. Procédé selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante et optiquement transparente (124, 224, 324) comprend du verre, une résine ou un oxyde électriquement isolant et optiquement transparent.
6. Procédé selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la couche optiquement opaque ou réfléchissante (126, 226, 326) comprend un métal, par exemple l’aluminium.
7. Procédé selon une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le dépôt desdites couches (124, 224, 324 ; 126, 226, 236) est réalisé par spray ou par dépôt chimique en phase vapeur.
8. Procédé selon une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l’étape d’élimination de la couche électriquement isolante et de la couche optiquement opaque ou réfléchissante comprend une étape de polissage mécanique.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de barrage optiques (420, 520, 620, 720) comprennent au moins une structure en élévation par rapport au substrat (402, 502, 602, 702), la structure s’étendant à partir du fond de l’interstice (410, 510, 610, 710).
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de barrage optiques sont venus de matière avec le substrat.
11. Procédé selon une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les surfaces émettrices principales des sources lumineuses (400, 500, 600, 700) sont recouvertes par un matériau luminophore (422, 522, 622, 722).
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface des moyens de barrage optiques (500, 600) est recouverte par un matériau luminophore.
13. Procédé selon une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les moyens de barrage optiques (420, 520, 620, 720) servent de support à au moins une microlentille optique (430, 530, 630, 730), destinée à focaliser les rayons lumineux issus d’une des sources lumineuses (400, 500, 600, 700) abordant l’interstice (410, 510, 610, 710) du fond duquel les moyens de barrage optiques s’élèvent.
14. Procédé selon une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu’au moins une surface latérale des moyens de barrage optiques (720) est au moins partiellement recouverte d’une couche optiquement réfléchissante (726).
15. Procédé selon une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l’élévation des sources lumineuses (300, 600) par rapport à la surface du substrat (302, 602) est négligeable, de façon à ce que lesdites parois aient des élévations négligeables par rapport à la surface du substrat.
16. Procédé selon une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les sources lumineuses sont épitaxiées sur le substrat et présentent des dimensions submillimétriques.
17. Composant lumineux comprenant une pluralité de sources lumineuses à élément semi-conducteur arrangées en forme de matrice sur un substrat commun, caractérisé en ce que le composant a été traité à l’aide du procédé selon une des revendications 1 à 16.
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