WO2015092222A1 - Support extracteur de lumière et dispositif oled l'incorporant - Google Patents

Support extracteur de lumière et dispositif oled l'incorporant Download PDF

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WO2015092222A1
WO2015092222A1 PCT/FR2014/053253 FR2014053253W WO2015092222A1 WO 2015092222 A1 WO2015092222 A1 WO 2015092222A1 FR 2014053253 W FR2014053253 W FR 2014053253W WO 2015092222 A1 WO2015092222 A1 WO 2015092222A1
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WO
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layer
optical elements
metallic
metal
cavity
Prior art date
Application number
PCT/FR2014/053253
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English (en)
Inventor
Michèle SCHIAVONI
Guillaume Lecamp
Anthony JOUANIN
Philippe Lalanne
Mondher BESBES
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
Centre National De La Recherche Scientifique
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint-Gobain Glass France, Centre National De La Recherche Scientifique filed Critical Saint-Gobain Glass France
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    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K50/814—Anodes combined with auxiliary electrodes, e.g. ITO layer combined with metal lines
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    • H10K2102/301—Details of OLEDs
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a light extracting support. It relates more particularly to a light extracting support of an organic light-emitting diode device, called “OLED” for "Organic Light Emitting Diodes” in English, as well as the OLED device incorporating it.
  • OLED organic light-emitting diode device
  • the OLED comprises a material, or a stack of organic electroluminescent materials, and is framed by two electrodes, one of the electrodes, called the lower electrodes, generally the anode being associated with the glass substrate and the another electrode, said upper, usually the cathode, being arranged on the organic electroluminescent system.
  • OLED is a device that emits light by electroluminescence using the recombination energy of holes injected from the anode and electrons injected from the cathode.
  • top emission in English
  • front emission devices that is to say with an upper (semi) transparent electrode and a lower reflective electrode
  • the front and rear emission devices that is to say with both a lower (semi) transparent electrode and an upper (semi) transparent electrode.
  • the invention relates to backward-transmitting OLED devices and possibly also backward and forward-transmitting OLED devices.
  • An OLED has a low light extraction efficiency: the ratio between the light that actually leaves the glass substrate and that emitted by the electroluminescent materials is relatively low, of the order of 0.25.
  • planarize this light extraction layer by a planarization enamel layer devoid of diffusing elements protruding, and always d refractive index greater than 1, 7, so as to cover them by embedding them in this planarization layer.
  • the enamel layer For good light extraction, the enamel layer must be thick and therefore absorbent.
  • the high index planarization layer is also thick to have good surface quality, increasing absorption.
  • the aim of the invention is a light extracting support of an alternative OLED device, particularly suitable for lighting, further improving the extraction of light emitted by said OLED device and even easier to manufacture, this without penalizing its reliability and preferably by reducing the absorption.
  • the invention proposes a light extracting support (light in the visible radiation sense), in particular light emitted from an organic electroluminescent system (or more broadly from any surface light emitting system generating guided modes) comprising:
  • a transparent dielectric substrate preferably glass and / or plastic, in particular a mineral glass glazing, organic or polymeric film, preferably the substrate of refractive index n s of at most 1 , 65 to 550 nm and preferably in all the range of visible, with a main face, said first face,
  • each optical element disjoint, and connected to the first face (including partial integration to the first face), each optical element being in a non-metallic medium which is of refractive index of at most 3.5 to 550nm and even at most 2.5 better in the entire visible spectrum, preferably dielectric medium.
  • Each optical element according to the invention comprises a metallic element, made of metallic material, with a so-called internal main surface and a so-called opposite external main surface.
  • the inner surface is recessed (in particular of U-shaped section, of V, open ring) thus delimiting an open cavity, so-called cavity cavity, non-metallic and of refractive index n c of at most 3 , 5 to 550nm, and even at most 2.5 preferably in the entire range of the visible spectrum.
  • the cavity is open (delimited) by an opening oriented towards the first face (towards the substrate) or towards the opposite of the first face (of the substrate).
  • the opposite of the first face is preferably to the electrode, usually the anode, to an organic electroluminescent system (or other surface light source) on top.
  • the opening is in particular longitudinal, main, preferably single.
  • the cavity has a given length (L, preferably submillimetric) and a given width (W, preferably submicron), a submicronic W1 (and even less than 300 nm) average W1, a sub-micron H1 height (and even less than 300 nm). and the metallic element has an average thickness e1 submicron (and even less than 100 nm).
  • W1, H1 and e1 are such that the optical element in the medium has a scattering cross section which has a resonance at a wavelength m in the air in a range of 380 to 780 nm, m being preferably lower at 700nm and even below 600nm.
  • the hollow metal elements according to the invention and partially surrounding open cavities according to the invention have a visible cross-section much higher in resonance than the known dielectric particles and also a diffusion indicator in the visible more controllable.
  • the nonmetallic hollow metal-open cavity metallic element combination makes it possible to efficiently extract the guided modes of a light source such as OLED by virtue of their anisotropic diffusion.
  • orientation of the cavity (in other words of the opening, between the extreme edges of the hollow of the optical element) according to the invention makes it possible to redirect the light through the substrate.
  • an orthogonal reference point X, Y and Z is defined where Z is normal to (local plane of) substrate.
  • One or more optical elements may be along X, one or others along Y, one or others having a component in Y and in X.
  • m can be measured as follows. On the edge of the extractor support and in the region containing the optical elements, the following optical bench is located:
  • a monochromator and means coupled to the monochromator for scanning the spectrum of the visible wavelength per wavelength
  • a detector is placed perpendicular to the first face above in the region containing the optical elements on the side of the first face.
  • the detector makes it possible to measure the scattering cross section as a function of the wavelength in the visible spectrum. Once the peak value (maximum) determined, we deduce the associated wavelength ⁇ m (abscissa). For a given optical element, it is possible to have several peaks at ⁇ m and X ' m distinct within the scope of the invention.
  • an OLED device according to the invention may be stripped with ethanol up to the region containing the optical elements, for example with a layer covering the dielectric or conductive polymer or conductive transparent oxide optical elements.
  • the resonance according to the invention can be excitable by a planar and progressive electromagnetic wave, monochromatic and of wavelength in the air ⁇ ⁇ in the visible spectrum, propagating parallel to the substrate and defined by an electric field.
  • E polarized perpendicular to the first face propagating along the width of the cavity.
  • the opening of the cavity according to the invention introduces an anistroprie (asymmetry) which induces a dipole moment substantially parallel to the substrate and therefore perpendicular to the component of the electric field E of the excitation wave.
  • a dielectric particle surrounded by metal or a metal particle is not suitable because it induces a normal dipole moment in the substrate under the same excitation conditions by an electric field E polarized perpendicularly to the first face propagating along the width of the cavity.
  • m is measured as follows. On the edge of the extractor support and in the region containing the optical elements, the following optical bench is located:
  • a monochromator and means coupled to the monochromator for scanning the spectrum of the visible wavelength per wavelength
  • optical elements are randomly oriented then E propagates along the width for at least one of them.
  • a detector is placed perpendicular to the first face above in the region containing the optical elements on the side of the first face.
  • the detector makes it possible to measure the scattering cross section as a function of the wavelength in the visible spectrum. Once the peak value (maximum) determined, we deduce the associated wavelength ⁇ m (abscissa). For a given optical element, it is possible to have several peaks at X m and X ' m distinct.
  • medium is meant the surrounding material (including vacuum) which surrounds the optical element at the scale of the wavelength in the visible divided by the refractive index in the visible medium. It can be considered that the thickness of the medium all around the optical element is at most 150 nm and even at most 100 nm. This thickness is of course taken from the outer surface and from the opening.
  • the medium may be heterogeneous, in particular the receiving layer is made of a material distinct from the separating layer or region (separating the optical elements) and / or from the covering layer (covering the optical elements).
  • the index of refraction of the heterogeneous medium is the average refractive index. It is preferred that each of the materials of the heterogeneous medium has a refractive index of at most 3.5 and even at most 2.5.
  • a case where the medium is not heterogeneous is when the optical element (without protruding portion without opening) is within a matrix (layer etc). In this case, the matrix is at the same time receiving layer, separating layer and covering layer.
  • the non-metallic material is either electroconductive or dielectric.
  • an oxide and / or carbide and / or a nitride of one or more metals falls within the definition of non-metallic
  • a transparent conductive oxide, known under the name of TCO oxide of at least one metal, and generally doped , falls within the definition of nonmetallic and is electroconductive.
  • the refractive index is conventionally measured by ellipsometry or deduced after chemical analysis of the material.
  • the refractive index is at 550 nm and preferably over the entire visible spectrum.
  • a low refractive index is less than 1, 6 and preferably at most 1, 5.
  • a high refractive index is at least 1.7, and preferably at least 1.8.
  • section is meant the cross section, as opposed to a longitudinal section.
  • the cross section is preferably a plane passing through the Z axis.
  • the cross-section is preferably Z and the normal to M.
  • the longitudinal section is then preferably in a plane including Z and the normal to M.
  • the optical element in longitudinal section, can be elongated and preferably linear.
  • the metal element can even meander for example around a given direction M or be bent, in linear or curved sections.
  • marginal section extending locally over a short length
  • marginal section which is a distortion, a pinch, a point of tightening of the cavity, etc.
  • the inner surface has a section (transverse) U-shaped (more or less flared) or V.
  • the inner surface may be cup-shaped or bowl-shaped.
  • the metal element is closed outside the opening, that is to say the opening is unique, as a cup, a metal vessel (optionally filled with the selected solid cavity material).
  • the optical elements may be of distinct size (via one or all of the dimensions, in particular e1, H1, W1, etc.) and / or of distinct geometry, of a distinct nature (by the metallic material and / or the cavity material) and / or separate orientations. For simplicity, it is preferable to use a single type of optical elements (identical or similar dimensions, same nature) with a tolerance on orientation.
  • the size of the optical element, in particular the height H1 of the cavity may be smaller than the size of the conventional dielectric scattering particles (with a diameter of the order of 400 nm) which makes it easier to obtain a layer of light extraction with low surface roughness and / or less thick.
  • the remarkable efficiency of the optical element according to the invention can also make it possible to place fewer optical elements in number than conventional diffusing particles, which also makes it possible to obtain a light extraction layer with a low roughness of surface or less thick, for example using a monolayer of optical elements.
  • the optical elements may be linked to the first face, in particular according to two alternative or cumulative configurations:
  • the receiving layer is preferably in optical contact by its main face called internal face on the first side of the substrate, the opposite main face being said external face.
  • the external and / or internal face can receive even contain the optical elements.
  • the receiving layer of the optical elements for example thin and preferably high index, is spaced from the substrate and for example fixed peripherally (by mechanical means and / or adhesives etc.) leaving a gap air, vacuum) between the inner face and the first first face.
  • the inner face preferably can receive even contain the optical elements.
  • the optical elements can also be linked to the first face by partial integration to the substrate when the cavity material is a region of the substrate (region opening on the first face) as detailed later.
  • the metal element according to the invention may comprise one of the pores (disjoint) or one or more local breaks of material so small, punctual for example of greater dimension less than 10 nm and better not more than 5 nm.
  • the opening is defined by an opening plane P and the substrate , in particular plane or curve (for example flexible), has a local plane P0 (tangent to the substrate facing the optical element with said opening), the opening plane forming an angle ⁇ of at most 30 °, preferably not more than 10 ° and not more than 5 ° or not more than 2 ° with the plane P0.
  • the opening of an optical element may be delimited by a curve C formed by the set of triple points where the cavity material, the metallic material, meet of the inner surface and the nonmetallic medium (identical or not to the cavity material).
  • This curve C can be closed (a loop) or open, especially in U or in several curve segments.
  • the plane P can be uniquely defined as the plane in space such that the sum of the squares of the distances of all the points of the curve C to the plane P is minimized.
  • the metal element (the optical element) is as symmetrical as possible with respect to the Z axis.
  • W1, e1, H1 will also be adjusted as a function of the metal of the metal element, the refractive index of the medium, the refractive index of the cavity material.
  • the wavelength X m of the useful resonance must not be in the infrared range. To place it in the visible, all other things being equal, it is better to choose for metallic material, silver rather than gold, or even copper. The higher e1 increases, the more the resonance is shifted in the visible. To place it in the visible, all things being equal, it is preferable to choose for the cavity material a dielectric constant as low as possible in the visible.
  • W1 can be adjusted according to e1 and even to H1 (in a given medium) or vice versa e1 can be adjusted according to W1 and even to H1 (in a given medium).
  • the lower the refractive index of the medium the lower X m is.
  • H1 can be decreased to lower X m .
  • a U or V section of a metal element according to the invention (of the majority and even of all the optical elements):
  • W1 is at most 250nm, better at most 180nm to better control the resonances even if the diffusion would be increased by choosing W1 higher, in particular W1 is in a range from 3 or 5nm to 150nm, better to 10 to 100nm, and even from 30 to 100nm,
  • / or e1 is at least 5nm or 8nm at 10nm and at most 150nm, better at most 100nm, more preferably 5nm at 30nm especially in the case of a monolayer, and in the case of a metal multilayer comprising or consisting of a first metal layer for example adhesion (in particular Ti, or else Ni, Cr and their alloys) of at most
  • the functional metallic layer in particular silver, gold, aluminum, copper, platinum and their mixtures
  • the functional metallic layer is of thickness ⁇ of at least 5 nm or 8 nm at 10 nm and at most 150 nm, more preferably at most 100 nm, more preferably from 5 nm to 30 nm, especially for pure or alloyed silver, with preferably less than 15 nm even 5 nm and even 3 nm,
  • H1 is at most 180nm, preferably 10nm to 150nm
  • the height H1 of the cavity (of the majority and even of all) can be defined as the distance between the aperture plane P and the point F1 of the inner surface furthest from the plane P.
  • this point F1 n It is not a marginal point that is to say does not correspond to a (nano) local hole of height greater than e1 / 4 or e1 / 8 and / or at least 5nm from the local surface.
  • W1 can be defined as the average of the widths on a section (transversal) most representative of the optical element.
  • the dimensions W1, e1, H1 can be constant or variable.
  • the opening of an optical element may be of width W2 is at most 200 nm, in particular W2 ⁇ W1 or equal to W1, more preferably at most 150 nm to better control the resonances, is in a range from 3 to 150 nm, better from 10 to 100 nm, and even from 20 to 50 to 100 nm.
  • W2 can be defined as the width of the opening from a section (transverse) most representative of the optical element.
  • Conventional diffusing particles in the light extraction layers are, for example, T1O2 particles of at least 400 nm diameter or even micron.
  • the optical elements may preferably be smaller (at least for width and height), and because of their efficiency it helps to reduce the light extraction region thickness.
  • optical elements are arranged periodically, or at least regularly distributed. They can be randomly distributed.
  • optical elements of different or identical size or geometry, can be randomly oriented in the X, Y plane.
  • the optical elements can be distributed relatively homogeneously on the surface facing the active surface (light emitting).
  • optical elements according to the invention are disjoint, at a constant distance or variable from each other, preferably on a monolayer. To limit possible interactions, it is preferred that the spacing T1 between elements op- adjacent ticks (or between a metallic element of the optical element and any other surrounding metallic material) is greater than the near-field distance.
  • T1 is the distance between the external surfaces of adjacent metallic elements.
  • T1 is at least 100 nm, preferably at least 200 nm and even at least 250 nm,
  • metal is interposed in a so-called separating layer between the optical elements, it is also preferred that this metal does not touch the optical elements and is preferably at least 100 nm apart, preferably at least 200 nm and preferably 250 nm. nm, of each optical element.
  • the optical element according to the invention (preferably the majority or even all) preferably has a single cavity, in particular section (transverse) U or V, or open ring.
  • the metallic element (preferably the majority or even all) can be of 3D type.
  • the metallic element can be:
  • the metal element may be a nanocouple typically over at least one half of a (nano) dielectric sphere.
  • the metal element may be on a quarter of a (nano) sphere.
  • the optical element may have a plurality of hollow internal surfaces forming a plurality of contiguous cavities but a single cavity is more effective.
  • an S section double hollow, double cavity
  • the optical element preferably also has a single cavity without partition (s) compartmentalizing the (single) hollow along the width and / or the length, or at the very least partition (s) of height Hc limited, for example of not more than H1 / 4 not more than H1 / 8.
  • a metallic element of open W, M, ⁇ , ⁇ , N, H, ⁇ section each having a double hollow or with a high "lateral" partition is less effective than a U-shaped, V-shaped element. , in open ring.
  • the open cavity of an optical element may have a regular or irregular shape.
  • the inner surface of at least one of the metallic elements can define a bottom of the cavity preferably with a surface without sudden rupture, such as a sharp relief, sharp angle.
  • the open cavity may therefore include a bottom, curve or plane.
  • the section of the metal element may comprise said bottom and first and second wings, planes or curves, on either side as-a U (opening oriented away from the substrate or to the substrate for example).
  • the (transverse) section of the metal element can be bent like a V, the cavity then having an intersecting edge bottom of the first and second wings (planes or curves).
  • This bottom may be W3 width of at most 200nm, better at most 150nm to better control the resonances, is in a range from 3 to 150nm, better from 10 to 10Onm, and even from 20 or 50 to 10Onm .
  • the angle ⁇ 1 of the first wing (average plane if curved wing) relative to the normal at the bottom can be at most 20 ° or even at most 5 °.
  • the angle 2 of the second wing (average plane if curved) relative to the normal at the bottom may be at most 20 ° or even at most 5 °.
  • the shapes are preferred.
  • the difference between the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 2 is less than 5 ° and the wings are oriented in the same way relative to normal.
  • the wings are flat or formed of plane sections, parallel to each other ( ⁇ 5 °) over most of their height or over their entire height.
  • the optical element can be invariant along a direction X or invariant by rotation around the Z axis or the normal axis at the bottom or even of the normal to the plane P .
  • a section of the L-shaped metal element does not work due to the wrong orientation of the opening.
  • the section of the metal element in U or V may be locally deformed, for example the U or V shrink (like a neck) or flare (more).
  • a section of the metal element in ⁇ is suitable.
  • the metal element preferably has no extension (s) metal (s) on the side of the outer surface opposite the bottom.
  • a section in h, k, s oriented at 90 °, ⁇ is less suitable than a U, a V.
  • a section in ⁇ or in v may be suitable as long as the legs of the ⁇ are small or the termination of the v is small relative to the width W1 and / or W2, for example is at most 10 nm.
  • the two wings are not necessarily the same length.
  • the second wing has a length Lj between 0.5 Li and 1.5Li.
  • the cavity material of the optical element (preferably most and all) preferably has a refractive index of less than 1.6 to 550 nm better in the entire visible spectrum.
  • the cavity material may be electroconductive (in conductive transparent oxide, conductive polymer), or preferably dielectric.
  • the cavity material is in particular formed from a layer deposited by vapor deposition said PVD, or from a porous silica layer possible (by sol-gel) to lower the refractive index.
  • the cavity material may be an oxide or even a nitride or an oxynitride.
  • the cavity material (on 50% or even 90% or the entire volume of the cavity) comprises or consists of at least one of the following materials, for example dielectric:
  • PS polystyrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • a vitreous (noncrystalline) material a glass (mineral), a sol-silica gel, a glass-ceramic, an enamel, in particular which is the material of the substrate or the material of a receiving layer (especially of a base) on the substrate,
  • oxide based on at least one of the following elements and their mixtures, optionally doped; Sn, In, Zn and mixtures thereof, which oxide may be dielectric or electroconductive.
  • the cavity material of the optical element (preferably most or all) preferably has a refractive index of less than 1, 8 and even 1, 65 or 1.5 to 550 nm and better in the whole spectrum of the visible.
  • the cavity material may then be comprised in particular: a polymer, silica, for example sol-gel, which may be porous, a hollow dielectric element (silica, etc.), air, the substrate material, in particular glass (mineral).
  • the cavity material of the optical element (preferably the majority or all) may be:
  • monolithic or multimaterial comprising a hollow shell or shell in the material or materials cited for the cavity material occupied by a so-called filling material which may be identical to the material of the medium (a layer deposited by PVD, by a liquid route or in a chemical phase CVD).
  • the cavity may have a solid core element and coated with one or more non-metallic functional coatings.
  • the inner surface of the metal element can continuously cover, at any point, a solid material of the cavity, or deviate locally by spaces.
  • the cavity material of the optical element (preferably most or all) is preferably mineral if it is desired to preserve its integrity.
  • the cavity material and the substrate (or the receiving layer) are not necessarily distinct elements and / or the medium and the cavity material are not necessarily with a discernable interface, being of the same material ( cavity containing or formed by a portion of a particle protruding from the cavity).
  • the cavity material of the optical element may be furthermore identical to the material of a so-called separating layer between the optical elements (reliefs of the glass substrate, nanoobjects, etc.) and or be identical to the material of a so-called covering layer, especially planar (local), covering the optical elements, for example the material of the covering layer from occupying all or part of the open cavity facing the opposite of the substrate.
  • the cavity material prefferably be vacuum, gas or gas mixture typically air, particularly when the cavity is oriented towards the substrate or when the partially coated core is removed.
  • the outermost surface of solid material of the cavity may be smooth or rough.
  • the inner surface of the optical element may be smooth or rough. It is preferred that the roughness of the inner surface (preferably the majority or all) is less than e1 / 2 and / or not more than 5nm and the external roughness is less than e1 / 2 or not more than 5nm.
  • the inner surface of the optical element may have a shape distinct or identical to the outer surface.
  • At least one of the metallic elements is elongate or oblong, of average length L1 greater than W1, in particular at least five times or even ten times greater.
  • the opening extends along Y for example.
  • the section can be variable according to Y.
  • the elongated or oblong optical element may have not only a single cavity as already indicated, but also the opening of the cavity may be single (with the appropriate orientation). Thus, the cavity is lined all around the opening, such as a bathtub, a tank, an open box.
  • both the cross section and the longitudinal section is U-shaped or the cross-section is V and the longitudinal section is U-shaped.
  • the elongate optical element (the metal element) can still possibly have
  • first open lateral end with a first lateral opening, typically perpendicular to said opening (main, longitudinal)
  • At least one cavity (preferably the majority and even 90% or better) has a mean length L1, L1 being greater than or equal to the width W1 and preferably at the height H1, and the ratio L1 / W1 said form factor is less than 3 and preferably less than 2 and even less than 1, 5.
  • the average length L1 is (substantially) equal to the width W1.
  • the length L1 is equal to the width W1 and corresponds to the length of an edge.
  • the length L1 is equal to the width W1. The height is along the axis of the cylinder.
  • L1 is at most 1000 nm, more preferably at most 500 nm.
  • At least one of the optical elements (preferably the majority and even 90% or better all) is (reported) on the substrate directly or on a so-called receiving layer (deposit, film, etc.), non-metallic , linked to the first face, preferably in optical contact with the first face and even better in adhesive contact.
  • at least one of the optical elements is on the substrate or on the receiving layer, between metal tracks (electrode, etc.).
  • the receiving layer is a so-called bottom layer when it is directly on the substrate, in particular a deposit on the substrate.
  • one or more layers may be interposed such as a barrier layer (moisture for a plastic substrate, alkaline for a mineral glass, etc.) between the substrate and this receiving layer.
  • the receiving layer may be electroconductive (in conductive transparent oxide or conductive polymer), or preferably dielectric.
  • the receiving layer may be an oxide or a nitride or an oxynitride.
  • the receiving layer may be preferably less than 200 nm thick, and even less than 100 nm.
  • the receiving layer may consist of at least one material, preferably dielectric, selected from:
  • a (oxy) nitride especially of silicon or titanium, in particular formed from a layer deposited by vapor deposition (PVD) or from a sol-gel layer, or a TCO (doped or non-doped) which may have a functionality (barrier, etc.) in particular an oxide based on at least one of the following elements: Sn, In, Zn and their mixtures.
  • the receiver layer may have a refractive index of less than 1.6 at 550 nm (low refractive index). It can then be chosen in particular from: a polymeric layer, for example a fluorinated polymer, a silica layer, for example a sol-gel layer.
  • the receiving layer may be in direct contact with the optical element, in particular:
  • the receiving layer may be in contact with a non-metallic material projecting from the opening, in said cavity material, for example a hollow or solid particle and / or in contact with the outer surface ( free or coated with non-metallic material).
  • the receiving layer may be a surface-functional layer: adhesion of the optical element (of the metal or a dielectric of the cavity material for example).
  • the receiver layer may be an adhesion promoter layer with the contact surface of a protruding portion of a (nano) particle partially coated with a metal shell forming the metal member.
  • the substrate in particular a plastic, may be corona-treated for adhesion with the contact surface of the cavity material, which is solid, at the opening or with a protruding part of a partially coated (nano) particle.
  • a metal envelope forming the metal element.
  • the receiving layer may be an adhesion promoting layer with the contact surface of the optical element, for example the outer surface or a non-metallic coating of the outer surface.
  • the cavity material, solid, at the opening or a projecting portion of a particle partially coated with a metal shell forming the metal element can be electrically charged at the surface and the receiving layer (or substrate, receiver) may have a surface charge of opposite sign.
  • the surface of the cavity material (at the opening) or the surface of the projecting part (silica in particular) is negatively charged and the receiving layer is positively charged, for example a cationic polyelectrolyte such as a pdac (" poly (diallyldimethyl ammonium chloride).
  • the optical elements may be dispersed in a monolayer (first and preferably single) layer on the receiver layer or the substrate.
  • the receiving layer (or even the substrate if it is a receiver) can comprise:
  • At least one of the metallic elements may correspond to a so-called partial envelope partially covering a particular submicron particle (nanoparticle) or elongate, solid or hollow, particle (with a part) comprising said cavity material, preferably dielectric and optionally a portion protruding at the opening.
  • a particle partially coated with a metal envelope called partial envelope comprises or even constitutes the optical element (part of the particle forming the cavity material and enveloping said metal element).
  • the particle can be:
  • the cavity or alternatively be elongated and with a micron dimension for example by its length along the cavity and / or by its height for example via a protruding portion at the opening (main, preferably single) of the cavity.
  • the particle can:
  • nanometric dimensions are all nanometric (1 nm to 999 nm) and even less than 500 nm even at 250 nm, or alternatively be elongated and with a micron dimension for example by its length along the cavity and / or by its height for example via a protruding portion at the opening (main, preferably single) of the cavity, and with its other nanometric dimensions and even less than 500nm, at 250nm.
  • the particle may therefore have a projecting portion to the cavity.
  • the shape and dimensions of the projecting portion of the cavity of the particle may be arbitrary.
  • This projecting portion may also be functional for example for the adhesion or the retention of the optical element on the substrate or for lowering the refractive index of the medium around the optical element.
  • the maximum height of the protruding part taken from the opening is less than 100 nm, better still less than 50 nm, even less than 20 nm.
  • the maximum height between the bottom of the cavity and the projecting part is less than 350 nm better still less than 250 nm even less than 150 nm. This can make it possible to planarize the optical elements with a smaller thickness.
  • the particle may be of regular or irregular shape.
  • the particle may be spherical, oval, spheroid, sphere, rice grain, conical, pyramidal, cylindrical, particle possibly truncated for example in a plane.
  • the surface of the particle covered by the metal wrapper forms at least 30% of the surface area of the particle and better still at least 45% and preferably at most 90% or even 80%.
  • the particle may not have a projecting portion of the cavity.
  • the particle may be delimited by the opening (main, preferably single) of the cavity. For example it is a half sphere partially covered.
  • the particle may be wholly or partially set back from the opening of the cavity.
  • the cavity material comprises the particle and another material until the opening (main opening, longitudinal preferably single).
  • the material in contact with the cavity may be identical to the cavity material (for example protruding particle of the cavity as already described) or at least the same oxide, possibly with fabrications (sol gel, PVD) or distinct origins (reported particle).
  • the substrate in particular the first face, partially integrates the optical element (or optical elements), thus the first face is structured, thus presenting disjointed first reliefs, spaced apart by holes preferably blind for the substrate and / or by flat portions, by non-metallic areas), and at least one of the optical elements is formed by the flanks and the apex of one of said first reliefs (forming or forming part of the cavity material) coated with a coating in the metallic material (forming the metallic element), in particular coating directly on the sidewalls and at the top or on a possible under-layer of the sidewalls and the top;
  • the first face comprises a non-metallic, preferably dielectric, structured layer with a refractive index of at most 3.5 to 550 nm in all the visible range, thus having a structured main surface, preferably opposed to the first face, having disjointed reliefs, said other reliefs, at least one of the optical elements being formed by the sides and the top of one of said other reliefs coated with a coating of the metallic material (forming the metal element) on, in particular coating directly on the flanks and said top or on an optional underlayer flanks and the top.
  • a non-metallic, preferably dielectric, structured layer with a refractive index of at most 3.5 to 550 nm in all the visible range thus having a structured main surface, preferably opposed to the first face, having disjointed reliefs, said other reliefs, at least one of the optical elements being formed by the sides and the top of one of said other reliefs coated with a coating of the metallic material (forming the metal element) on, in particular coating directly on the flanks and said top or on an
  • the reliefs may be furrows or preferably plots (hills, domes, pyramids, cones, especially with the aforementioned form factor L1 / W1.
  • the (transverse) section of the reliefs can be pyramidal, frustoconical, domed
  • the reliefs may be oblique with respect to the substrate, preferably deviating from the normal (local) to the substrate by at most 30 ° and even at most 10 ° or 5 °.
  • optical elements organized in a layer
  • the optical elements are formed by a discontinuous coating of the metal material on the sides and peaks of the reliefs, for example by selective deposition.
  • the reliefs are preferably submicron in height and even at most 300 nm, submicron (basic) width and even at most 200 nm, and possibly even submicron length and even at most 1000 nm.
  • the open cavity corresponds to the (upper) part of a relief of the substrate and / or of an added layer.
  • the glass and the added layer can be structured to form a two-material cavity.
  • the coating may be directly on the substrate, in particular functionalised (locally) for the adhesion of the metallic material or on a functional layer for the adhesion of the metallic material.
  • the reliefs may be micron or submicron, the flanks are not necessarily coated with the metallic material over their entire height.
  • metals can be used to make separate optical elements, for example silver reliefs and reliefs in another metal (gold etc).
  • the coating may be a monolayer or a multilayer, for example having directly on the reliefs and flanks or holes a thin metal adhesion layer, for example made of titanium, Ni, Cr and their alloys, and at most 15 nm, better at most 5nm.
  • a non-metallic functional layer for example an adhesion layer made of, for example, an oxide or a polymer, for example not more than 10 nm. better than 5nm.
  • the first textured face and / or the textured main surface may have both said reliefs and said recesses of suitable dimensions.
  • a metallized relief forming an optical element may therefore have as nearest neighbor, a metallized hole between forming another optical element.
  • the surface may be flat or hollow, rough or not, but preferably non-metallized.
  • the substrate in particular the first face, partially integrates the optical element (or optical elements), the first face is structured thus presenting disjointed blind holes (spaced apart by reliefs and / or flat portions, by non-metallic zones); ), and at least one of the metallic elements comprising (or being formed by) a coating of said metal material of one of the blind holes, in particular coating directly on the walls of the hole or on a possible underlayer, and / or the first face bears a structured non-metallic, preferably dielectric, and refractive index layer of at most 3.5 at 550 nm and even at most 2.5, having disjoint holes , said other holes, at least one of the metal elements comprising (or being formed by) a coating of said metal material of one of the other holes (blind) and possibly the bottom of one of the other through holes (main surface or surface d 'an underlayer). At least one of the metallic elements (preferably the majority and even 80% or all the optical elements) may be formed by a coating of one of the disjointed holes
  • the hole forms a hollow (U-shaped section, V) and that the metal material is consistent to define said inner surface, recessed, according to the invention.
  • the hole can be both in the substrate and in the added layer.
  • the cavity material, in the hollow of the metallic material, may be the same or different from the material of the structured layer.
  • optical elements are formed by a discontinuous coating of the metal material in the holes, for example by selective deposition and / or masking.
  • the holes may be grooves or preferably less elongated, especially with the aforementioned first form factor: cylindrical, cubic, cone, ...
  • the section of the holes can be U-shaped, V-shaped, pyramidal, frustoconical, domed.
  • the holes are preferably submicron in height and even at most 300 nm, submicron (basic) width and even at most 200 nm, and possibly even submicron length and even at most 1000 nm.
  • the non-metallic layer structured with such holes forms a separating layer between the optical elements and even sometimes a receiving layer of the optical elements being present under the optical elements in the case of blind holes.
  • the metallic material is preferably deposited by vapor deposition in the disjoint hole or holes.
  • metal material is understood to mean a metal (pure or alloyed) in the conventional sense in the periodic classification of the elements.
  • the extractor support according to the invention comprises a non-metallic layer said separator between the optical elements, a non-metallic covering layer covering at least one optical element, better or optical elements.
  • these two layers can be in fact a single layer with a separating region and a covering region.
  • the covering layer which is low index may advantageously be discontinuous, that is to say located directly on the optical elements (or directly on the protruding part of the particles) without extending laterally for example of at most 50 nm or 30 nm. .
  • This low index discontinuous covering layer can be of thickness of at most 100 nm and even 50 nm and be coated with a high dielectric or electroconductive layer (TCO, conductive polymer) which also fills the discontinuities.
  • TCO dielectric or electroconductive layer
  • the covering layer of the optical elements may be at least 20 ⁇ m, which is the conventional thickness of the diffusing layer in the case of planar diffusing enamel and applied by screen printing of the prior art.
  • the extractor support comprises a so-called non-metallic covering layer covering at least one of the optical elements ( preferably all the optical elements, especially at least one monolayer), in particular dielectric, optionally extending at least partially in the (or) cavities preferably planarization of the optical elements projecting from the first face, and / or being present between the optical elements thus also forming a so-called separating layer.
  • This covering layer may be of thickness less than 5 ⁇ , or even submicron (less than 1 ⁇ ) of at most 800nm and even at most 500nm or at most 300nm. It could be :
  • a monolayer under the electrode high index preferably or even low index (of at most 100 nm)
  • a multilayer under the electrode for example a low index layer (of at most 100 nm) and a high index layer (for planarization)
  • the cumulative thickness of the nonmetallic separating layer and the nonmetallic covering layer can be of thickness less than 5 ⁇ m, or even submicron (less than 1 ⁇ m). ⁇ ) of at most 800nm and even at most 500nm or at most 300nm.
  • the non-metallic covering layer in particular the layer forming both the separating layer and the covering layer, of the electrode closest to the substrate, may be of less thickness than 5 ⁇ , or even submicron (less than 1 ⁇ ).
  • This non-metallic covering layer can be:
  • oxides such as niobium oxide, zirconium oxide, alumina, tantalum oxide, nitrides such as silicon nitride, aluminum oxide;
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO transparent conductive oxide
  • AZO AZO
  • SnO 2 : F SnO 2 : Sb
  • TiO 2 Nb
  • conductive polymer for the covering layer (and / or the separating layer between the optical elements) one can choose from at least one of the following families:
  • PEDOT polyethylenedioxythiopene
  • PEDOT / PSS polystyrene sulphonate
  • poly (acetylene) s poly (pyrrole) s, poly (aniline) s, poly (fluorene) s, poly (3-alkyl thiophene) s, polytetrathiafulvalenes, polynaphthalenes, poly (p-phenylene) s sulfide), and poly (para-phenylene vinyl) s.
  • polythiophenes it is possible to choose, for example, the product marketed by HC Strack under the name BAYTRON® or else by the Agfa is known as Orgacon®, or Orgacon EL-P3040® or the company Heraeus Clevios TM FET p less than 10 ⁇ 2 Ohm. cm, or the Clevios TM HIL 1 .1. p of the order of 10 Ohm.cm.
  • the term "based on” is understood to mean at least 50% by weight of the (solid) material involved and preferably 80% and even more preferably essentially consisting of.
  • a silica-based layer therefore contains at least 50% by weight and better still 80% by weight of silica.
  • a porous silica-based layer therefore contains at least 50% by weight and better still 80% by weight of silica on the solid material.
  • a filled silica-based layer therefore contains at least 50% by weight and better still 80% by weight of silica on the solid material off charges.
  • the covering layer which is directly on an optical element is part of the middle of said optical element.
  • the covering layer which is directly on the protruding portion of a particle used for the optical element may be part of the middle of said optical element.
  • the non-metallic covering layer (optionally forming a separating layer between optical elements) can be chosen from at least one of the following materials:
  • a glass material in particular an enamel for example based on glass frit with a high refractive index (bismuth, lead, lanthanum) as described in patents WO20091 16531, WO201 1089343 or else WO2010084922 and WO2010084925,
  • a metal oxide of silicon in particular in a gel sol layer and / or a thin layer deposited by PVD,
  • a metal nitride or oxynitride (titanium, etc.) or of silicon for example in contact with an overlying electrode,
  • silica sol-gel layer / tit-oxide (sol-gel) layer (/ silicon nitride and / or titanium nitride) silica sol-gel layer / silica sol-gel layer filled with high-index particles such as titanium oxide (/ silicon nitride and / or titanium nitride).
  • the extractor support according to the invention comprises a so-called covering layer, non-metallic, covering at least one of the optical elements, possibly forming all or part of the cavity material, preferably forming a planarization layer of the optical elements. protruding from the first side.
  • the extractor support according to the invention comprises a nonmetallic separating layer between the possibly distinct optical elements (via a discernable interface) of the covering layer.
  • the covering layer (and preferably the separating layer) is then based on a material chosen from at least one of the following materials:
  • a glass material in particular an enamel preferably a high index
  • TCO transparent conductive oxide
  • a particularly sulphurized polymer a PEDOT, a PEDOT / PSS
  • the covering layer has a refractive index of at most 1.6 to 550 nm, such as a layer of silica or substantially silica, it is preferred that it be at most 100 nm and even at most 50 nm to favor the propagation of light towards the substrate.
  • each low refractive index covering layer typically each is located on an optical element (or the protruding part of a particle facing away from the substrate) and for example with a thickness of at most 100 nm. Between the optical elements and laterally to this localized covering layer and on this covering layer (dielectric layer electrode) one can have a high index material.
  • the non-metallic covering layer (called high index) covering at least one of the optical elements, and / or being present between the optical elements thus also forming a so-called separating layer has a refractive index of at least 1, 7 to 550 nm (preferably throughout the visible spectrum) and preferably at most 2, preferably between 1, 8 and 1, 9.
  • an enamel layer based on bismuth, lead and lanthanum oxide for instance those described in patents WO20091 16531, WO201 1089343 or else WO2010084922 and WO2010084925; a silica gel sol layer (typically refraction at 1.44) charged with (nano) particles of higher refractive index, such as titanium oxide, for example at least 30% better than 40% by volume fraction and even 60% by volume fraction without exceeding 70% preferably (74% corresponds to a compact stack of nanoparticles) or else like zirconia,
  • silicon nitride silicon oxide, mixed oxide of titanium and zirconium, zinc oxide, tin oxide, zinc oxide and tin oxide, silica and zirconium oxide,
  • a high-index polymer layer in particular a sulfur-containing polymer.
  • the average thickness of the covering layer will depend on the roughness of the separating layer and / or the optical elements and / or its absorption (or its transparency) and its refractive index. Submiicronic thickness and even at most 100 nm are preferred.
  • the covering layer may have ripples on a larger scale than the scale of defects impacting the OLED, that is to say beyond 10 ⁇ .
  • the area of the covering layer is Ra less than
  • the well known roughness parameter Ra can be defined, for example, according to the ISO4287 standard and measured by atomic force microscopy on 10 ⁇ by 10 ⁇ . It is furthermore preferred that the number of macroscopic defects (of size greater than 5 ⁇ , for example dust) of the covering layer is less than 10 per cm 2 . This number can be evaluated by optical microscopy.
  • the surface of the covering layer may have large-scale corrugations, for example an amplitude of 1 ⁇ over 100 to 200 ⁇ of lateral period.
  • the optical elements are preferably separated by solid material.
  • the light-extracting support may comprise a low-index layer directly on the optical elements (or the projecting part of each particle), preferably of at most 100 nm, for example made of silica, and a high-index layer of the above-mentioned materials possibly thicker covering the low index layer and even planar.
  • the extractor support may comprise a so-called non-metallic separator layer between the optical elements; monolayer or multilayer, in particular distinct from the aforementioned non-metallic covering layer or the substrate comprises a non-metallic separating region between the optical elements.
  • the non-metallic covering layer is optionally identical in material to the non-metallic separating layer or at least the interface is not distinct as already indicated.
  • a single deposit can form both the separator layer and the covering layer.
  • a single deposit can complete the partial filling between the optical elements and cover the optical elements.
  • the non-metallic separating layer may also be chosen from at least one of the following materials:
  • a metal or silicon oxide in particular a gel sol layer and / or a thin layer deposited by PVD
  • a sulphurized polymer a PEDOT, a PEDOT / PSS
  • the non-metallic separating layer may thus be based on a material chosen from at least one of the following materials:
  • a glass material in particular an enamel for example based on glass frit with a high refractive index (bismuth, lead, lanthanum) as described in patents WO20091 16531 or WO201 1089343 or else WO2010084922 and WO2010084925, an oxide based on at least one of the following elements: Si, Ti, Zr and their mixtures, in particular a silica, a titanium oxide TiO x , TiZrOx, ZrOx, silica loaded with nanoparticles of high refractive index (titanium oxide etc),
  • TCO transparent conductive oxide
  • a particularly sulphurized polymer a PEDOT, a PEDOT / PSS.
  • the non-metallic separating layer may be of refractive index at 550 nm less than 1.7 to 550 nm and preferably at most 1.5, especially a silica-based layer. It is then preferred that it be at most 100 nm, and even at most 50 nm to promote the propagation of light to the substrate.
  • the non-metallic separating layer may be multilayer, in which case it is each layer of said multilayer index of refraction at 550 nm less than 1.7, which is at most 100 nm, and even at most 50 nm.
  • this non-metallic separating layer (called high index) has a refractive index at 550 nm of at least 1.7, and preferably at most 2, especially between 1.8 and 1.9.
  • silica gel sol typically of refractive index at 1.44 at 550 nm
  • nanoparticles of higher refractive index such as titanium oxide, for example at least better 40% by volume fraction and even 60% by volume fraction without exceeding preferably 70% (74% corresponds to a compact stack of nanoparticles
  • silicon nitride silicon oxide, mixed oxide of titanium and zirconium, zinc oxide, tin oxide, zinc oxide and tin oxide, silica oxide and zirconium
  • the separating layer may be of such thickness that the optical elements remain projecting or flush.
  • the separating layer between the optical elements may be of thickness less than or equal to the height of the optical elements. If the optical elements form protuberances (protrude) from the separator layer, a covering layer covering the optical elements can also fill the space remaining between the optical elements.
  • the surface of the nonmetallic spacer layer is Ra less than 10 nm, more preferably 5 nm or even 3 nm. If possible, it is not necessary to add a planarization function layer, non-metallic, especially dielectric, on the optical element. In other words, it can be envisaged that an electroconductive layer of the electrode, then chosen non-metallic, directly covers the separating layer and the optical elements (or the protruding portion of a particle used for the optical element).
  • a separator layer may be non-metallic and electroconductive, such as a conductive polymer or a TCO, and thus part of an electrode.
  • a receiver layer or even a non-metallic and electroconductive background for example a layer deposited by PVD (ITO etc.), the optical elements on this layer.
  • a metallic layer may be in the form of metallic, disjointed or interconnected tracks, in particular arranged in a grid, with such spacing between the metal tracks (or a surface of such mesh) that the optical elements are not in contact with the wires. tracks. If optical elements are in contact with the metal tracks, they are inoperative and are no longer defined as optical elements but as sacrificial elements.
  • the majority are optical elements and not sacrificial elements or at least there are enough optical elements.
  • the number of macroscopic defects (greater than 5 ⁇ ) in the separating layer (coated or not with a non-metallic covering layer) is less than 10 per cm 2 . This number can be evaluated by optical microscopy.
  • the separating layer may have ripples on a larger scale than the scale of the defects impacting the OLED, that is to say, the 10 ⁇ .
  • the surface of the separating layer may have large-scale corrugations, for example an amplitude of 1 ⁇ over 100 to 200 ⁇ of lateral period.
  • separating layer is taken in the general sense it can be:
  • the optical elements are in holes (blind or through) of this layer.
  • a submicronic thickness of at most 800 nm and even at most 500nm or better at most 300nm and even at most 200nm for better mechanical strength and ease of deposit In the case of a layer (separator, covering etc) obtained by sol-gel (silica, TiO x , (Ti) ZrO x ..), a submicronic thickness of at most 800 nm and even at most 500nm or better at most 300nm and even at most 200nm for better mechanical strength and ease of deposit.
  • At least one optical element (and preferably the majority or even 80% or even all) be surrounded or partially surrounded by a low non-metallic medium index (d refractive index at 550 nm less than 1, 6 and even at most 1, 5), preferably dielectric, said buffer medium including:
  • the opening (buffering medium under a high index layer, for example separate or not from the electrode), opening in particular in the opposite direction to the substrate.
  • the medium of at least one of the optical elements may comprise a non-metallic buffer medium having a refractive index of less than 1.6 to 550 nm and even of at most 1, 5, (directly) on the outer surface and / or (directly) facing the cavity or even surrounding (and in contact with) said optical element, preferably with a thickness of at most 100 nm preferably not more than 50nm and not less than 8nm, better at least 20 nm or 30 nm, buffer medium preferably partly above the first face.
  • the buffer medium may be a so-called buffer layer attached to the metallic element or deposited in a hole of a high-index structured layer by conforming to the shape of the hole before forming the optical element by a metal coating on the buffer layer (of section U or V).
  • the low-index buffer medium may comprise a layer of silica, in particular a sol-gel layer, and even a layer of porous silica (for lowering the refractive index) and even air.
  • the low-index buffer medium may comprise the protruding part of the low-index particle, in particular silica.
  • the buffer medium (in particular a deposit) may be adjacent to a separating layer between the optical elements, of refractive index of at least 1.7 to 550 nm and preferably of at most 2, in particular between 1.8 and 1. 9.
  • the buffer medium may be identical in material to the receiving layer of the optical elements or to the substrate.
  • the buffer medium may also include the low-index substrate.
  • the buffer medium may be silica, a low-enamel index, a silica layer, in particular a sol-gel layer, and even a porous silica layer (for lowering the refractive index).
  • the outer surface of at least one of metallic elements may comprise a coating chosen from:
  • a so-called low index layer having a refractive index of less than 1.6 at 550 nm and preferably at most 1.5, preferably at most 100 nm and for example at least 8 nm better at least 20 nm or 30 nm, said optical element possibly being surrounded by said low index layer,
  • the light to be extracted encounters at least one optical element before being absorbed.
  • the distance traveled before complete absorption is of the order of a few microns. It follows that, on at least 80% of the surface intended to form the extraction zone (for example corresponding substantially to the surface of the electrode), the number of optical elements per unit is greater than 1 per ⁇ 2 and even more preferably greater than 3 per ⁇ 2 and preferably less than 10 per ⁇ 2 .
  • this number is calculated by projecting the optical elements possibly on the first face. If two optical elements are in exact coincidence one above the other are these two optical elements.
  • the term layer is taken in the broad sense it may be deposition (s) of material, film (s) reported (s). It may be a monolayer of material or a multilayer of material (s), and / or a part of the substrate (upper part on the first side).
  • the medium (in particular the separating layer, the covering layer) is chosen so as to have as little absorbency as possible and to be as transparent as possible.
  • the absorption of the substrate / (under layer (s)) / (receiving layer) / optical elements / separator layer is at most 10% and better at most 5%
  • the absorption of the substrate / (under layer (s)) / (receiving layer / optical elements / (separating layer) / covering layer is at most 10% and better still at most 5%.
  • the light transmittance TL (or at least the transmission at 550 nm) of the substrate unit // (underlayer (s)) / (receiving layer / optical elements / buffer layer) / separating layer is at least 75% better by at least 80%
  • the light transmittance (or at least 550nm) of the substrate // (under layer (s)) / (receiver layer / optical elements / buffer layer) / separator layer / covering layer is at least 75% better by at least 80%.
  • TL or transmission at 550 nm is measured using a spectrophotometer.
  • a first region with said optical elements and a second region above the first region (opposite to the substrate) of different or identical optical elements may be provided.
  • At least a second monolayer of optical elements, in the form of nanoobjects, is above the first monolayer of optical elements reported on the substrate.
  • the metal element optionally comprises a metal adhesion layer (Ti, etc.) with a thickness of less than 15 nm and even 5 nm and comprises a layer based on pure silver or alloy of thickness between 5 and 25 nm or 30 nm forming the surface internal hollow
  • a separating layer between the optical elements has a refractive index of at least 1.7 to 550 nm
  • a possible covering layer covers the optical elements and has a refractive index of at least 1.7 to 550 nm, a separating and covering layer that can be a single layer,
  • the separator layer and the covering layer being of thickness less than 1 ⁇ and even 500 nm, the thickness between the substrate and the electrode being less than 5 ⁇ and even 1 ⁇ ,
  • the metal element is surrounded or at least comprises on its outer surface (or even facing the opening, on the opening or the projecting part of a particle in particular) a low refractive index layer, preferably of at most 100 nm, especially under the high index covering layer,
  • the material of the cavity is a low refractive index (in particular a substrate region or a part of a particle, for example made of silica),
  • the cross section is in U or V
  • the extraction support according to the invention may further comprise an electrode in the form of a single or multilayer electroconductive layer:
  • the average width A of the tracks may be less than 30 ⁇ m, preferably 1 to 20 ⁇ m, even more preferably 1.5 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the distance B between two tracks can be at least 50 ⁇ and even at least 20 ⁇ and B is less than ⁇ , better than 20 ⁇ 0 ⁇ or even ⁇ ⁇ .
  • a coverage ratio T which is preferably less than 25% and more preferably 10%, and even 6% and 2%.
  • the average thickness of the tracks may be between 100 nm and 5 ⁇ m, even more preferably from 0.5 to 3 ⁇ m, or even between 0.5 and 1.5 ⁇ m to easily retain transparency and high conductivity.
  • the network of metal tracks can be irregular.
  • the tracks may be in disjointed or preferably interconnected strips, especially for forming meshes.
  • the electrode according to the invention may have a square resistance of less than or equal to 50 ohm / square, or even less than or equal to 10 Hz / square, or even 0.5 ohm / square meter.
  • An electroconductive coating on the metal grid can, by virtue of its resistivity, its cover of the grid and its thickness, contribute to a better distribution of the current.
  • the surface of this electroconductive coating may preferably be intended to be in contact with the organic layers of the OLED: in particular the hole injection layer ("H IL” in English) and / or the hole-transporting layer ( “HTL” in English) or be part of the HIL or HTL or play the role of HTL or HIL.
  • H IL hole injection layer
  • HTL hole-transporting layer
  • This electroconductive coating is monolayer or multilayer for example a conductive polymer (such as those already mentioned above) or oxide tin oxide, indium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide M0O3, tungsten oxide WO3, vanadium oxide V 2 O 5 , ITO, IZO, SnZnO.
  • a conductive polymer such as those already mentioned above
  • oxide tin oxide, indium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide M0O3, tungsten oxide WO3, vanadium oxide V 2 O 5 , ITO, IZO, SnZnO oxide tin oxide, indium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide M0O3, tungsten oxide WO3, vanadium oxide V 2 O 5 , ITO, IZO, SnZnO.
  • the support may comprise in particular a metal layer arranged in metal tracks, in particular in a grid, forming part of an electrode:
  • At least one of the optical elements and preferably several optical elements are opposite the space between the metal tracks.
  • the extracting support according to the invention may comprise a non-metallic electroconductive layer, in conductive polymer or in transparent conductive oxide, forming part (or even forming) of the electrode and
  • covering the optical elements in particular directly covering the optical elements and / or on the protruding part of a particle used for the optical element,
  • optical elements and / or is present between the optical elements, forming part of a separating layer, or covering a separating layer between the optical elements,
  • the outer wall of the optical element may be in contact with a non-metallic dielectric medium and with an (essentially) non-metallic electrode.
  • This non-metallic electroconductive layer is monolayer or multilayer, for example a conductive polymer (such as those already mentioned above) or else tin oxide, indium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide M0O3, tungsten oxide WO3 vanadium oxide V 2 O 5 , ITO, IZO, SnZnO.
  • a conductive polymer such as those already mentioned above
  • tin oxide indium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide M0O3, tungsten oxide WO3 vanadium oxide V 2 O 5 , ITO, IZO, SnZnO.
  • metal material for the metal element means a material based on pure metal or alloy.
  • the optical element may be a monolayer (a deposit) or a metal multilayer.
  • the metallic material is metallic in the conventional sense, especially based on an elemental metal such as silver, gold, aluminum, copper, nickel, platinum and their alloys.
  • the optical element may even be formed of a layer of contiguous electroconductive particles, for example glued to a cavity material (to a solid material or to the envelope with a hollow core).
  • the metallic element may therefore consist of an assembly of metal particles, in a monolayer or a plurality of layers, in electrical contact or in an electroconductive matrix, for example metal, and another metal.
  • the outer surface (and / or the material of the cavity beyond the opening) may be optionally coated with a non-metallic functional layer:
  • the inner surface may alternatively or cumulatively be coated on the inside of the cavity by a non-metallic functional layer, in particular an adhesion promoter between the metallic material and a material which is more internal to the cavity.
  • the transparent substrate, dielectric, preferably polymer, plastic and / or glass including a glazing of any thickness as thin as possible, especially mineral glass including ultrathin, a glass textile, optionally composite substrate for example glass fabric in a matrix polymer.
  • the substrate may be a transparent thermoplastic polymer, for example polyethylene, polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyurethane, polymethylmethacrylate, or a fluoropolymer.
  • a layer of oxide, nitride or oxynitride deposited by gel sol, by PVD or CVD, or a polymeric layer rather than an enamel is preferred for the separating layer and / or for the covering layer.
  • the receiving layer may be on or part of a (muti) barrier layer for example as described in the patent application.
  • the substrate may have a second main face opposite to the first face and the exit side of the light.
  • This second face may have a textured potential free surface or comprise external light extraction means known per se as a lenticular network, means in the form of a deposit or a film added in optical contact with the second face.
  • the second face may comprise a (multi) functional functional layer (anti-reflective, anti-fouling, hydrophobic, etc.).
  • the substrate, especially glazing can be flat or curved, including a car glazing (roof, roof, side window, rear quarter, rear window, windshield).
  • the substrate particularly glazing
  • the plastic substrate is for example a polyethylene terephthalate (PET) for example with a thickness of at least 50 ⁇ m and generally at most 250 ⁇ m.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the invention relates to an OLED device (to any other guided mode light beam emitter) incorporating the light extracting support, an electrode (above, on and / or between the optical elements), an organic electroluminescent system on a light emitting surface. 'electrode
  • a first method is to use a method inspired by
  • the manufacture of the extractor support according to the invention may therefore comprise the following steps:
  • PVD sol-gel pathway, deposition of an enamel
  • the deposition (2) is normal to the (middle) plane of the substrate for optimal orientation of the opening and a symmetry of the envelope relative to this normal.
  • a second method is to use a method inspired by that described in the article entitled “Angle and spec- tral-dependent light scattering from plasmonic nanocups ", from NS King et al., ACS nano, Vol 5, No. 9, 7254-7262, 201 1.
  • the manufacture of the extractor support according to the invention may comprise the following steps:
  • PVD sol-gel route, deposit of an enamel
  • FIGS. 1 to 9B each represent a sectional view of an OLED device incorporating the light extracting support in embodiments of the invention
  • FIGS. 1 h to 1 z are detail views in section or in perspective of optical elements comprising metallic nanocupels or elongate metal elements.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view of an OLED device 1000 incorporating the light extracting support 100 in a first embodiment of the invention.
  • the light extracting support 100 comprises a transparent dielectric substrate 1, here a glazing for example of silicosodocalcic glass, such as the Planilux glazing sold by Saint Gobain Glass, for example of thickness 1.1 mm. We can prefer a clear glass, even extraclair and as thin as possible. Alternatively, it is a plastic (rigid, semi rigid or flexible) including polyethylene terephthalate (PET), and has a thickness of 200 ⁇ .
  • PET polyethylene terephthalate
  • the light transmission T L of the substrate is preferably at least 80% better by at least 90%.
  • the glazing 1 is for example rectangular.
  • the glazing unit has a first main face 1 1 and a second opposite main face 10 on the output side of the light, optionally free surface textured or comprising external means of light extraction known per se.
  • the second face may comprise a functional (multi) layer (anti-reflective, anti-fouling, hydrophobic, etc.).
  • Light extracting elements of the OLED system, said optical elements 2, are connected to the first face 11 in a non-metallic manner here via a so-called non-metallic receiving layer 14, for example dielectric layer, preferably having a refractive index n of at most 3.5 to 550 nm better in the entire visible spectrum and even at most 2.5 to 550 nm better in the whole spectrum of the visible.
  • the light transmittance T L of the receiving layer substrate assembly is preferably at least 80% better by at least 90% and / or the receiving layer does not drop the T L of the substrate by more than 5%.
  • Each optical element 2 comprises a metal element 20 with an inner main surface 21 and an outer main surface 22, the inner surface being recessed delimiting a cavity 23 made of non-metallic cavity material, for example dielectric, and of refractive index n. c at most 3.5 to 550 nm and preferably in the entire visible spectrum and even at most 2.5 to 550 nm better in the entire visible spectrum.
  • each metal element 20 corresponds to a partial metal envelope partially covering a submicron particle 3, for example solid (as opposed to hollow), leaving a surface area of the so-called free surface (in the sense non-metallic surface).
  • the particle is here shaped so that the free surface is projecting - in other words, emerges from the cavity (of the opening).
  • the particle is substantially spherical (nanosphere).
  • the particle 3 is non-metallic, preferably dielectric, and in the part 31 inscribed in the refractive index cavity n c, preferably the protruding part 32 outside the cavity (since the protruding part of the same material as the cavity preferably).
  • the free surface of the protruding portion 32 is, for example, in contact, non-metallic, with the receiving layer 14 via a contact surface s3 and generally also with the layer 40.
  • the metal envelope 20 is here spaced from the receiving layer 14 of the The protruding portion 32 is preferably in contact with the receiving layer, generally on a small surface.
  • the protruding portion 32 may be useful for hooking on the receiver layer 14 (or the substrate without an alternative receiving layer) or for lowering the refractive index of the medium.
  • the protruding portion 32 is of maximum height (away from the opening) of at most 100 nm, better at most 50 nm and even at most 20 nm.
  • the metal envelope may preferably be (quasi) invariant by rotation around the normal axis at the bottom of the cavity and preferably at the Z axis.
  • Each optical element 2 (hollow metal element and cavity material) is further surrounded by a non-metallic medium 4 and with a refractive index of at most 3.5 to 550 nm better in the entire spectrum of the visible and even at most 2.5 to 550nm better in the entire visible spectrum.
  • This medium 4 can be defined as the surrounding matter which surrounds the optical element at the visible wavelength divided by the refractive index in the visible medium. It can be considered that the thickness of the medium all around the optical element is at most 150 nm and even at most 100 nm. This thickness is of course taken from the outer surface and from the opening.
  • a layer 40 thicker than the optical elements, presents between the optical elements, separating layer form, and is here directly on the optical elements on the outer surface 22.
  • This layer 40 has a refractive index of at most 3, 5 to 550nm - better in the entire spectrum of the visible - and preferably greater than 1, 7 even at 1, 8 and better at most 2.
  • the media of the optical elements are preferably of identical material and of substantially identical size.
  • the middle 4 comprises here:
  • n p refractive index n p preferably equal to n c , and preferably low index
  • the receiving layer 14 if the projecting portion 32 is of sufficiently low height and / or if the distance between the metal shell and the receiving layer is low.
  • the medium 4 is heterogeneous, especially if the receiving layer 14 is made of material distinct from the separating layer and / or the covering layer. It is preferred that each of the materials of the heterogeneous medium has an index of at most 3.5 and even at most 2.5.
  • the cavity 23 (here corresponding to the portion of the particle 31 whose outermost surface is metallized) is opened by a main opening, preferably single, here facing the first face.
  • This opening is defined by a aperture plane P forming an angle ⁇ of at most 30 ° with the local plane PO of the substrate or an angle ⁇ 'of at most 30 ° with the local plane P'O of the receiving layer 14 as shown in FIG. i which a detail view and section of one of the optical elements 2 of Figure 1.
  • the opening is delimited by a curve C formed by the set of triple points where:
  • the cavity material 23 (here internal part of the particle),
  • This curve C is preferably closed, a loop, rather than open in several curve segments.
  • C is in the plane P.
  • the plane P is uniquely defined as the plane in space such that the sum of the squares of the distances of all the points of the curve C to the plane P is minimized.
  • a and B belong to P.
  • the angle a can of course vary from one optical element 2 to another.
  • the metal envelope is in the form of (nano) cup (nanocup in English).
  • FIG. 1h shows a 3D view (taken from below) of the optical element 2 of FIG. 1i showing the spherical nanoparticle 3, the truncated sphere-shaped cavity 23, the nanocouple metallic shell 20, and the plane P.
  • the optical elements 2 are dispersed on the receiving layer 14 (here evacated from the receiving layer by the protruding part) and distributed for example in a random manner without being in contact with each other and even at a distance of at least 100 nm, preferably at least 200 nm and even at least 250 nm.
  • the cavity is of sub-micron mean width W1, of submicron height H1, of average length L1 here equal to W1 for a truncated nanosphere.
  • the metal casing is of average thickness e1 submicron. The thickness may vary for example due to the method of depositing the metal material on the (nano) particle.
  • W1, H1 and e1 are such that each optical element in said medium has a scattering cross section which has a wavelength resonance m in the air in a range of 380 to 780nm,
  • This resonance is advantageously excitable by a progressive, monochromatic and wavelengthwise electromagnetic wave in the air ⁇ ⁇ in the visible spectrum, defined by an electric field E polarized perpendicularly to the first face propagating along the width of the the cavity.
  • the medium is of index
  • W1, H1 and e1 can vary from one optical element to another, as well as the shape of the particle, the shape (the type of hollow) and the metal of the metallic element and the orientation of the opening .
  • X m can vary from one optical element to another.
  • the organic and / or inorganic receiving layer 14 is preferably dielectric, transparent (not very absorbent). If necessary, adjust its thickness to avoid too much absorption.
  • the region of the layer 40 between the optical elements is said layer or separating region, the region of the layer between the optical elements is called the covering layer and is preferably of low local roughness surface.
  • This layer 40 may be formed after the optical elements are on the receiving layer 14, generally via the projecting portion.
  • the layer 40 is dielectric with a high refractive index, ie with a refractive index of at least 1, 7 and even 1.8, and preferably at most 2 at 550 nm, better in the whole of spectrum of the visible.
  • the thickness is as thin as possible, in particular submicron. It is a single layer but can be made in several stages of deposition.
  • the optical elements are arranged in a monolayer on the receiver layer. However, one can have several monolayers or even have other optical elements dispersed within the layer 40.
  • a transparent electrode 5 is on the covering region of the layer 40 directly or indirectly via a dielectric functional layer (barrier, etc.), for example a layer of silicon nitride or titanium.
  • a dielectric functional layer for example a layer of silicon nitride or titanium.
  • This transparent electrode is formed of a TCO, for example ITO or based on ZnO (AZO, IZO, AGZO, IGZO) or stacking thin layers with silver (one or more silver layers) for example AZO / Ag / ITO.
  • Silver embossments are described in WO2008 / 029060, WO2008 / 059185, WO 2009/083693, WO2013 / 098532.
  • the outer surface 22 is preferably spaced a distance di_ from the electrode 5, in particular from the nearest continuous metal layer, greater than 200 nm and even from any added metal material.
  • This transparent electrode comprises alternatively a pure or alloyed metallic electrode, preferably silver or even aluminum, discontinuous, especially in grid with a coverage rate adjusted for the chosen transparency.
  • the receiving layer 14 is organic and / or mineral, preferably dielectric, transparent (little absorbent). If necessary, adjust its thickness to avoid too much absorption.
  • the refractive index may be low.
  • the receiving layer is directly on the first face or on a functional sub-layer known per se (single layer or stack barrier alkali, water ..).
  • this receiver layer 14 is a coating of the first face (or sub-layer). It can form a promoter layer of adhesion with the particle 3, in particular of the free surface 32 here projecting from the envelope.
  • the metallic material is preferably silver (pure or even alloyed).
  • the metal envelope is a (mono) metal layer for example silver (pure or even alloy) of thickness ⁇ equal to e1 or is a metal multilayer.
  • the particle may be of the same metal oxide or single or mixed silicon as the material of the receptor layer.
  • the particle is made of silica and the receiving layer 14 is a base-based or even silica-based layer obtained by sol-gel route including from a silicon alkoxide precursor such as tetraethoxysilane (TEOS) and / or a methyltriethoxysilane (MTEOS) which can form a particle adhesion promoter and therefore optical elements.
  • TEOS tetraethoxysilane
  • MTEOS methyltriethoxysilane
  • the receiving layer is in adhesive contact with the first face by the nature of the layer, is a deposit deposited by any common way liquid, by PVD or CVD.
  • this film is attached to the first face by an adhesive means such as an optical glue (in particular a peripheral adhesive) or even a lamination interlayer.
  • the optical elements may be directly on the glazing for example functionalized (surface treatment) to promote the adhesion of the optical elements (including the portion 32) and / or to promote the orientation of the optical elements to the first face.
  • the first face may in particular be functionalized by an adhesion promoter surface treatment, in particular plasma, corona discharge.
  • the material of the cavity and / or the protruding part is partially or completely eliminated during the subsequent process of manufacturing the OLED leaving for example pores of refractive index of about 1 in the visible, typically of the initial shape of the particle.
  • the orientation of the openings can still be preserved.
  • the metallic hollow nanocouple optical element is nonmetallically bonded to the substrate 1 via the layer 40 and the receiving layer 14.
  • the method for manufacturing nanoparticles with partial metal casing can induce a low dispersion of the orientation of the opening, the thickness of the metal casing.
  • the opening of at least one of the optical elements 2, and hence also the projecting portion 32 is oriented towards the opposite of the first face (towards the organic electroluminescent system, surface light emitter).
  • the nanoparticles have, for example, a dielectric core and a total metal shell which undergoes a partial shrinkage (by surface treatment, in particular by abrasion, by plasma or by wet process).
  • the opening of at least one of the optical elements is oriented towards the opposite side of the first face and the cavity material is the material of the layer 40.
  • the metal element is a nanoparella (or any other form) hollow on the receiving layer 14 for example from a particle partially coated with a metal shell and then removed or by a truncated hollow metal particle.
  • the contact surface s3 of the projecting portion is as wide as possible.
  • a material with a low refractive index in the visible spectrum preferably silica, in particular by the choice a silica particle (typically a silica nanosphere from a colloidal suspension for example)
  • the partially coated nanoparticles can be manufactured independently and then reported on the receiving layer by transfer of a sacrificial substrate, particularly elastomeric, such as PDMS, to the receiving layer (or directly to the substrate) according to the invention. 'invention.
  • nanoparticles especially spherical, entirely metallized, can be arranged on the receiving layer and the metallic upper part subsequently removed (RIE, wet attack, etc.).
  • nanoparticles in particular spherical, entirely metallized nanoparticles can be arranged on the receiving layer and the metallic upper part subsequently removed (RIE, wet attack, etc.). as well as the particle, for example of polymeric nature (PS, etc.), by heat treatment and before the deposition of the layer 40.
  • RIE metallic upper part subsequently removed
  • PS polymeric nature
  • FIG. Y represents a schematic sectional view of an OLED device 1000 'incorporating the light extracting support 100' in a variant of the first embodiment of the invention which differs in the choice of the covering layer 40 'which is electroconductive , non-metallic, conductive polymer or TCO as for example of ⁇ and preferably form of the electrode 5 '.
  • the covering layer 40 ' which is electroconductive , non-metallic, conductive polymer or TCO as for example of ⁇ and preferably form of the electrode 5 '.
  • the opening of at least one of the optical elements 2, and therefore the projecting portion 32 is also directed towards the opposite side of the first face (toward the organic electroluminescent system, a surface light emitter ).
  • the nanoparticles 3 have, for example, a dielectric core and a total metal shell which undergoes partial shrinkage (by surface treatment, in particular by abrasion, plasma or wet treatment).
  • the opening of at least one of the optical elements is oriented towards the opposite side of the first face and the cavity material is the electroconductive material of the layer 40'.
  • FIG. 1E is a diagrammatic sectional view of a device
  • OLED 1000 incorporating the light extracting support 100a in a variant of the first embodiment of the invention which differs from the first mode by the number of layers or zones with optical elements.
  • optical elements are inserted from the aforementioned optical elements possibly onto another receiving layer (optional here in dotted lines), preferably of high refractive index, on the layer 40.
  • the layer 40 is then more precisely divided into two layers, respectively, the lower layer 40a and the upper layer 40b, of different or equal thicknesses (submicroic).
  • the upper layer for example, is thicker than the lower layer for a planarization function.
  • the lower layer may also be of a different nature from the upper layer and even from a low refractive index, especially if the thickness is less than 100 nm.
  • An optical element of the first layer may be in coincidence or offset from an optical element of the second layer or region.
  • FIG. 1f represents a diagrammatic sectional view of an OLED device 1000F incorporating the light extracting support 100F in a variant of the first embodiment of the invention and which differs from the first embodiment by the type of connection between the first face and the receiving layer.
  • the receiving layer, high index 14F, the thinnest possible, in particular a polymeric film, is bonded to the substrate 1 peripherally, here by glue 16.
  • glue 16 There is an air gap 4F between the inner face with the optical elements 2 and the first face 1 1.
  • FIG. 2 represents a schematic sectional view of an OLED 2000 device incorporating the light extracting support 200 in a second embodiment of the invention.
  • This support 200 differs in that the optical elements 2 (via the outer surface) are covered directly by a common layer 41, for example deposited by liquid or PVD, of thickness less than the height of the partially metallized nanoparticles (typically less than the diameter).
  • the nanoparticles are directly on a plastic substrate 1 'or alternatively glassware or on the receiving layer 14.
  • the layer 41 also forms a thin separating layer between the optical elements and can be a low refractive index in the visible layer (less than 1, 6 and even at most 1.5), in particular with a thickness of at most 100 nm. , or be high refractive index.
  • the layer 42 covers all, and like the layer 40, is dielectric and high refractive index in the visible (at least 1, 7 and even 1, 8 and at most 2 preferably), and preferably of submicron thickness of not more than 300 nm.
  • the covering layer 42 is on the layer 41 (indirectly on the optical elements and also between the optical elements) and allows for example still to planarize locally.
  • the particle 2 may be of the same metal oxide or silicon oxide as the material of the thin separating layer 41, for example silica.
  • a titanium oxide sol gel or with PVD
  • zirconium or their mixtures a layer of sol silica gel (typically of refractive index at 1.44) charged with (nano) ) particles of higher refractive index, such as titanium oxide preferably at least 60% by volume fraction
  • a low refractive index layer such as silica, which may be porous, made by the sol gel method
  • a high refractive index layer such as a titanium oxide, zirconium oxide or mixtures thereof, a silica gel sol layer (typical With a refractive index of 1.44) charged with (nano) particles of higher refractive index, the titanium oxide is 60% volumetric by volume, but not more than 70%. : a fart.
  • the opening of at least one of the optical elements 2, and hence the projecting portion 32 is also facing away from the first face.
  • the opening of at least one of the optical elements is oriented opposite to the first face and the cavitic material is the material of the thin separating layer 41.
  • the metal element is for example a nanocouple (or any other form) hollow on the receiving layer.
  • Figure 3 shows a schematic sectional view of an OLED device 3000 incorporating the light extractor support 300 in a third embodiment of the invention.
  • This support differs from the first embodiment in that a layer 41 'called a separator of thickness less than the height of the partially metallized nanoparticles is between these optical elements (in contact with the external surface and / or the protruding part) without the cover.
  • the separating layer 41 ' may be a low refractive index layer and preferably of at most 100 nm or a high index of refraction.
  • the layer 42 is dielectric covering, high refractive index in the visible (at least 1, 7 and even 1, 8 and at most 2 preferably), preferably submicron. It is on the separating layer 41 'and on the optical elements and also between the optical elements and allows for example still to planarize locally.
  • a layer 43 is added between the covering layer 42 and the electrode 5, for example a layer of (oxy) nitride of silicon or titanium which can serve as protection in case of etching of the electrode, typically by a acid solution.
  • This layer 43 for example of thickness less than or equal to 30 nm and preferably greater than or equal to 3 nm or even 5 nm.
  • the projecting portion 32 and possibly a portion of the metal envelope is anchored in the receiving layer 41 'directly on the substrate.
  • the opening of at least one of the optical elements 2 is oriented opposite the first face and the cavity material 31 is the material of the covering layer 42.
  • the metal element - Lique is a nanocoupelle (or any other form) hollow on the receiving layer 14.
  • the opening of at least one of the optical elements 2, and hence also the projecting portion 32 is oriented towards the opposite side of the first face, the projecting portion 32 is in contact with the layer 42 and the outer surface is in contact with the layer 41 'even anchored in it.
  • the preferred materials are identical to those of the second embodiment.
  • FIG. 4 represents a diagrammatic sectional view of an OLED device 4000 incorporating the light extracting support 400 in a fourth embodiment of the invention.
  • the layer 44 is a low layer refractive index in the visible, for example a layer of silica. Preferably its thickness limited to at most 100nm and even 50nm. It is not necessarily a layer of planarization.
  • an electrode 5 without a metallic layer, in particular a TCO (ITO, etc.) or a conductive polymer, since the distance between metal shell (or cavity) and electrode is relatively close. It is also possible to insert between the layer 44 and the electrode a high refractive index functional dielectric layer such as a layer based on silicon nitride or on titanium nitride or on titanium (and zirconium) oxide. .
  • the separating layer 44 may be of the same metal oxide or of silicon as the receiving layer 14 ', preferably silica, especially in the gel sol layer.
  • the interface (here dashed) is not necessarily discernable.
  • the particle may be silica.
  • the middle of the optical element is therefore silica.
  • the outer surface 22 is preferably spaced a distance dL of the electrode 5 greater than 200 nm and even of any added metallic material.
  • the preferred materials for the optical element are identical to those of the first embodiment.
  • the layer 44 it is possible to choose the silica deposited by CVD or by gel sol and optionally porous (with removal of the blowing agent) as for example described in WO2008 / 059170.
  • the opening of at least one of the optical elements 2, and hence the projecting portion 32 is also facing away from the first face.
  • the opening of at least one of the optical elements 2 is oriented opposite the first face and the cavity material is the material of the low index layer 44.
  • the element metal is a nanocouple (or any other form) hollowed on the receiving layer 14 '.
  • FIG. 5 represents a schematic sectional view of an OLED device 5000 incorporating the light extracting support 500 in a fifth embodiment of the invention which differs from the first embodiment in the choice of the electrode which comprises a layer discontinuous metallic material 5a (typically reflecting), preferably silver-based, in the form of metal tracks.
  • a layer discontinuous metallic material 5a typically reflecting
  • the discontinuous metal layer 5a can be arranged in a regular or irregular grid (interconnected tracks forming meshes of any shape) or in disjoint bands fed at the periphery (by current electrical contact zones called bus bars (s)), especially on opposite edges. of the electrode), preferably in a common manner.
  • An electroconductive layer 50 (less electroconductive than the metal tracks 5a) covers the metal tracks 5a and preferably fills at least the upper region or all the areas between the tracks. This material 50 can therefore be used to planarise locally including metal tracks and to level the slope caused by the tracks.
  • This layer 50 may be of conductive polymer such as PEDOT / PSS or TCO such as ITO. It may be alternatively a layer forming part of the organic electroluminescent system 6.
  • the opening of at least one of the optical elements is oriented opposite to the first face.
  • the cavity material may then be the material of the layer 40.
  • FIG. 5 ' is a diagrammatic sectional view of an OLED device
  • the discontinuous metal layer 5a may cover one or more optical elements 5x already present and which become inoperative (are no longer in a non-metallic medium according to the invention) and do not hinder or have little influence on the electrical performance or on the roughness of the metal layer 5.
  • the electroconductive material 50 (less electroconductive than the metal tracks 5a) forms a covering layer 40 'which further directly covers the optical elements (the outer surface 22) in addition to covering the metal tracks 5a.
  • the particle is oblong
  • One or more optical elements may be along X, one or others along Y, one or others having a Y and X component. It is preferred that the elongate optical elements be in at least two directions of the XY plane. The length is preferably submicron.
  • the metal casing is oblong, the opening is longitudinal:
  • the side opening (s) in this variant are each of surface preferably lower than that of the longitudinal opening according to the invention.
  • FIGS. 1j to 1z are views of the section of optical elements according to the invention in the form of metal nanocupels filled with cavity material 23 and in a non-metallic medium.
  • the optical element of FIG. 1j differs from that of FIG. 1 i in that the metal element comprises two metal layers.
  • the first metal layer 20 'called the strain is directly on the nanoparticle 3 and serves for example for the adhesion of the second metal layer 20.
  • the first metallic layer is titanium for example deposited by PVD deposition of 2 nm and promoting adhesion of the material of the second layer, for example deposited (at normal or even under angle) by PVD deposition (on the receiving layer or on a sacrificial substrate subsequently removed), for example at least 20 nm.
  • the end points A and B are located on the inner surface 21 of the metal sub-layer 20 '.
  • the optical element 2 of Figure 1 k differs from that of Figure 1 i in that the metal casing 20 covers more than half the surface of the particle 3 is more than for Figure 1 i and is substantially symmetrical relative to the Z axis.
  • the angle a is smaller or even zero.
  • the thickness typically decreases towards the contact surface s3. For example, this is possible by PVD deposition to the normal of the metallic material. By shading effect, it may not even have metal beyond contact area s3.
  • the optical element 2 of FIG. 11 differs from that of FIG. 1 i in that the particle 3 here in dome used to make the optical element 2 is truncated according to a plane which forms a contact surface s3 with the receiving layer 14 (or the transparent substrate directly in his absence). For example, the truncation plane leaves more than half of the particle.
  • the metal envelope covers for example at least half of the truncated particle.
  • the optical element 2 of FIG. 1 m differs from that of FIG. 11 in that the metal envelope is on the truncated nanosphere at the level of the equator extending substantially as far as the receiving layer 14.
  • the angle a is equal to 0 °.
  • the nanosphere is not truncated, the projecting part is im- merged in the receiving layer.
  • the optical element 2 of Figure ln differs from that of Figure 1 i in that the nanoparticle 3 used to form the optical element is thus hollow an empty core or filled with air 31 'surrounded by a bark or dielectric shell 33 such as an oxide.
  • the cavity material 23 is bilayer and comprises the hollow core 32 'and the bark, located in the hollow of the metal casing 20.
  • the hollow nanosphere is truncated, beyond the projecting portion or at the level of the opening.
  • the aperture may be oriented towards the substrate optionally with a particularly small angle ⁇ or towards the opposite of the substrate.
  • the outer surface is the contact surface with the receiving layer (or the substrate directly).
  • the optical element 2 of FIG. 10 differs from that of FIG. 1 i in that the nanoparticle 3 is coated with a non-metallic coating 33, for example dielectric.
  • the cavity material is bilayer and comprises the solid core 23 and the coating 33, located in the hollow of the metal shell 20.
  • the coating 33 may be an adhesive wetting treatment for the metal (silver here) of the envelope 20.
  • the receiving layer may be a dewetting layer of the metal of the envelope or adhesion promoter with the coating 33.
  • the electrically charged (surface) layer is then preferably chosen for the coating 33, and a receiver layer or a substrate which is surface-loaded in the opposite manner is selected.
  • the particles are oriented in the right way (at least at the time of manufacture) and are then frozen.
  • the coating 33 partially covers the particle in the hollow of the metal shell.
  • This layer can be used for example for the attachment of the metal of the envelope during manufacture.
  • the coating 33 partially covers the particle outside the hollow of the metal shell (protruding portion 32 therefore). This layer can be used for example for the attachment of the optical element on the receiving layer or the substrate directly.
  • the optical element 2 of FIG. 1p differs from that of FIG. 1 i in that the opening, and therefore the projecting part 32, is also facing away from the substrate 1.
  • the angle may also differ.
  • the optical element 2 of Figure lq differs from that of Figure 1 i in that the opening, so the protruding portion 32 too, is facing away from the substrate and the outer surface 22 of the metal coating 20 has a overlay 23 'for example low refractive index, in particular a silica layer which may be porous.
  • the angle a may also differ and here is substantially equal to 0 °.
  • the optical element 2 of FIG. 1r differs from that of FIG. 1p by the nature of the cavity material 23, in particular by the absence of a nanoparticle and, a fortiori, by the absence of a part of protruding nanoparticle at the opening.
  • the angle a may also differ and here is substantially equal to 0 °. It is possible to use a nanoparticle during manufacture, a nanoparticle that is then eliminated.
  • the cavity material is here in the material of the covering layer 40 high index or alternatively a low covering and separating layer index preferably at most 100nm.
  • the free surface of the nanoparticle used to make the optical element may be flush with respect to the opening of the metal shell or at least have one or flush portions.
  • the free surface may be indented with respect to the envelope.
  • the material of the medium can then fill the remaining volume of the cavity.
  • the optical element 2 of FIG. 1 s is a nanocupella that is symmetrical with respect to the Z axis.
  • the cavity material 23 is made of a first material of low refractive index 3a, such as optionally porous silica, and supplemented by the material of the layer 40.
  • the angle a is here substantially equal to 0 °.
  • the low refractive index material may alternatively extend to the opening and even beyond, preferably to at most 100 nm and at least 50 nm.
  • the particle represented is a nanosphere possibly truncated or dome.
  • the "3D" type particle may be of any other shape (geometric: conical, etc.) truncated in particular along a truncation plane or a curved truncation surface.
  • the optical element 2 of Figure 1 t differs from that of Figure 1 i by the shape of the cavity material 23 here dome or frustoconical or trapezoidal variant.
  • the angle a is here substantially equal to 0 °.
  • the optical element 2 of Figure 1 u differs from that of Figure 1 i by the shape of the casing 20 which is here U-section for example in the form of open cube (shown in perspective in Figure 1 v) or cylindrical symmetry (shown in perspective in Figure 1w).
  • Optical element 2 of FIG. 1 which is a partial perspective view, comprises an elongated dielectric particle 2, in the form of a grain of rice, partially covered by metal.
  • the opening is oriented here opposite the surface of the substrate 1, the receiving layer 14.
  • the optical element 2 of FIG. 1 which is a partial perspective view, comprises an elongate metallic element of length L having a sub-micron shape, of U cross-section with a longitudinal opening facing away from the substrate 1 and with two lateral ends. E1, E2 each with a lateral opening OE1, OE2. Curve C is in two sections.
  • the layer is self-supported. Used alone it is she who forms the element or "substrate" carrying the extraction of light.
  • FIGS. A1 and B1 show the manufacturing steps of the extractor support according to the invention with optical elements 2 made from particles 3 partially coated with a metal envelope 20.
  • the deposition according to step b) is normal to the plane of the substrate 1a for optimal orientation of the opening and a symmetry of the envelope relative to this normal as shown in Figure B1 which takes all the above steps in Figure A1.
  • FIG. 6 represents a diagrammatic sectional view of an OLED device 6000 incorporating the light extracting support 600 in a sixth embodiment of the invention.
  • the optical elements 2 are partially integrated into the substrate, anchored in the substrate 1, for example a glass or a plastic.
  • the first face is structured thus having disjointed blind holes 12, of nanometric width and of at least nanometric depth and of preferably submicron length, each metal element is formed by a coating 20 of said thick metal material e1 conforming to the shape of the hole 12.
  • the upper region of the glass 12 forms the separating layer of the optical elements, preferably spaced by at least 100 nm.
  • the cavity material 23 is low refractive index, for example optionally porous silica to further lower the refractive index and the material of the covering layer 40, covering the first face and the optical elements, is preferably high index.
  • the cavity 23 (here corresponding to the internal part of the hole with the material of the layer 40) is open or delimited by an opening (main, preferably single) facing away from the first face towards the source of the surface light.
  • This opening remains defined by the opening plane P forming an angle here zero with the local plane P0 of the substrate.
  • the cavity material 23 (here in the internal part of the hole),
  • the curve C is preferably closed, a loop, rather than open in several curve segments.
  • C is in the plane P.
  • the plane P is uniquely defined as the plane in space such that the sum of the squares of the distances of all the points of the curve C to the plane P is minimized.
  • the angle a (or a ') can of course vary from one optical element to another.
  • FIG. 6 which shows a detail and section view of one of the optical elements 2 in a variant of FIG. 6, the material used for the cavity material 23 extends beyond the opening to form a layer or buffer medium 46 low index.
  • the lateral extent of the buffer medium 49 is limited by at most 50 nm and even 30 nm beyond the walls of the hole as shown in FIG. 6.
  • Such a buffer layer can also be used under a high-indexing layer indexing the optical elements. and the first face described in particular in previous embodiments.
  • C is preferably a circle.
  • the metal coating is in the form of (nano) cup (nanocup in English).
  • FIG. 6a shows a top view showing the 3D hole, the cavity, the bath-shaped metal coating, the plane P and the oval curve C.
  • the metal elements may be along the X or Y axis or obliquely along the same axis.
  • one or more optical elements may be along X, one or more along Y, one or others may have a Y and X component and for example a rectangular longitudinal section with lateral ends. full E1 and E2.
  • the metal elements 20 are in the form of nanocupels of substantially equal width and length, for example distributed randomly.
  • curve C can be opened because the lateral ends of the holes are not covered with the metal coating 20 of the optical element 2 '.
  • the metal coatings are always in the form of a U-shaped groove and with side openings with a low-index cavity material.
  • the covering layer 40 is not dielectric but is electroconductive, for example a TCO, and forms all or part of the electrode 5.
  • FIG. 7 represents a schematic sectional view of an OLED device 7000 incorporating the light extracting support 700 in a seventh embodiment of the invention close to the sixth mode.
  • the optical elements 2 are partially integrated with an added layer 47 on the substrate 1, anchored in this layer 47, for example of high index (titanium oxide gel sol or silica loaded with high-index particles) or else silica and then preferably of thickness less than 100 nm.
  • high index titanium oxide gel sol or silica loaded with high-index particles
  • silica silica and then preferably of thickness less than 100 nm.
  • the layer 47 is structured thus having diverging through holes (or blinds alternatively) of nanometric width and of at least nanometric depth and of preferably submicron length, each metal element is formed by a coating 20 of thickness e1 in said metallic material conforming to the shape of the hole.
  • This structured layer 47 furthermore effectively forms the separator layer of the optical elements, preferably spacing them by at least 100 nm (hole spacing, edge to edge).
  • the cavity material 47a is, for example, of a low fractional index material rather than the material of the high index covering layer 40.
  • the cavity 23 (here corresponding to the inner part of the hole with the material of the layer 40) is open or delimited by an opening (main, preferably single) facing away from the first face towards the source of light surface.
  • This opening remains defined by the opening plane P forming an angle a here zero with the local plane P0 of the substrate
  • the cavity material 47a (here in the internal part of the hole),
  • This curve C is preferably closed, a loop, rather than open in several curve segments.
  • C is in the plane P.
  • the cavity material 47a may be of the same material as the structured layer 47 ', especially silica and then preferably less than 100nm thick.
  • the through holes can be first coated with a so-called low-refractive index material 47b (silica, porous silica) that conforms to the flanks and the first face 1 1, therefore, of U-shaped cross-section, then the metal coating follows the flanks of the buffer material and the bottom of the buffer material.
  • flanks of the holes may be normal to the substrate or inclined at most 10 ° preferably.
  • C is preferably a circle
  • the metal coating is in the form of (nano) cup (nanocup in English).
  • the covering layer is not dielectric but is electroconductive for example a TCO (ITO etc.) and forms all or part of the electrode.
  • an electrode as described in FIG. 5 or even in FIG. 5 ' can also be chosen by directly relating the metal layer to the layer preferably structured with a cavity material having a low refractive index already present.
  • FIG. 8 represents a schematic sectional view of an OLED device 8000 incorporating the light extracting support 800 in an eighth embodiment of the invention.
  • the optical elements 2 are partially integrated in the substrate 1 in the following manner.
  • the first face 11 is structured, thus presenting disjointed first reliefs, and at least one of the optical elements comprises or is formed by the flanks and the apex of one of said first reliefs coated with a metal material coating with a U-section (a hollow metal inner surface)
  • An optional layer 48 is between the reliefs 13 and of thickness less than the height of the reliefs. Between the reliefs the surface 13 'can be flat or hollow In zoom and in detail view of an optical element 2 "we see the plane P, the points AB the null angle.
  • an extractor support 910 is shown in FIG. 9a.
  • the disjointed holes are formed in a high-index element 49, such as a high-index polymer film, then the metal coating 20 in the disjointed holes, and element 49 is brought back to the first face 11 of the substrate 1.
  • the element 49 is in optical contact in particular in adhesive contact by its structured face between the holes.
  • the cavity material 23 may be air, vacuum or be (pre) filled for example with a low index, such as silica.
  • a low index such as silica.
  • an extractor support 920 is shown in Figure 9b.
  • the disjointed holes are formed in a high index element 49 such as a high index polymer film, then the metal coating 20 in the disjointed holes and the element 49 is brought back to the first face of the substrate.
  • the element 49 is in optical contact, in particular in adhesive contact with a transparent optical adhesive 14 that may fill the cavities or is peripherally bonded.
  • the cavity material 23 may alternatively be (pre) filled for example with a low index, such as silica.
  • a silver nanocouple in the form of a hollow half-sphere with a thickness e1 of 25 nm is chosen as the metallic element.
  • silica nanosphere partially coated with silver with a possible smallest possible projection portion, for example of at most 20 nm facing away from the substrate (or towards the substrate).
  • the nanosphere may be truncated without projecting part, in particular being a half sphere (forming a cavity material).
  • the separating and covering layer is 150 nm thick silica.
  • a silica layer is about 1.45 refractive index if sol gel or about 1.5 if PVD deposition.
  • the cavity is first empty, the covering layer fills and thus forms the cavity material.
  • W1, H1 and e1 are such that the optical element has a scattering cross section which has a resonance at a wavelength m in the visible range and is less than 700 nm.
  • a first variant consists in limiting the lateral extent of the low index material.
  • a high-index separating layer is formed and a low-index buffer layer of silica, at least 50 nm and at most 100 nm, is interposed between the optical elements and the high index layer.
  • Another variant is to make a 2D hole in the glass substrate (or polymer) hole half-spherical type, to coat it with silver and to fill the internal surface of silica preferably exceeding beyond the first face. It is possible to limit the lateral extent of the low-index material on the first face, for example to confine it above the optical element and protruding by at most 20 nm laterally.
  • a metal nanocouple in the form of a hollow half-sphere is chosen as a metal element in silver with a thickness e1 of 30 nm.
  • the opening is oriented opposite the substrate.
  • the nanosphere is a partially silver-coated silica nanosphere with a smallest possible projection portion, for example of at most 20 nm facing away from the substrate (or towards the substrate).
  • the nanosphere can be truncated without projecting part, in particular being a half-sphere.
  • the separating and covering layer fills and forms the cavity material.
  • W1, H1 and e1 are such that the optical element has a diffusion cross-section which has a resonance at a wavelength m of about 620 nm.
  • An alternative is to limit the lateral extent of the porous silica layer.
  • a high-index separating layer is formed and a low-index buffer layer of porous silica of at least 50 nm and at most 100 nm is inserted between the optical elements and the high-index layer.
  • Another variant is to make a 2D hole in the half-spherical type glass to coat it with silver and to fill the inner surface of silica, preferably protruding beyond the first face.
  • a gold nanocouple e1 thickness of 30nm is chosen.
  • the cavity is half-spherical, with a diameter of 90 nm (W1 approximately 30 nm) and a height H1 of 45 nm.
  • the cavity is filled with air.
  • the optical element is elongated U-shaped cross-section, such as a gutter (lateral ends with so-called lateral openings) or in the tank (solid lateral ends).
  • the cavity is preferably of submicron length, of constant width with W1 equal to 50 nm and H1 is equal to 30 nm.
  • the metal element is made of silver with a thickness e1 equal to 20 nm, with an opening facing away from the substrate.
  • the metal element is on a glass substrate having a refractive index of about 1.5.
  • the separating layer and the covering layer is silica of index 1, about 45 if sol gel or up to about 1, 5 if by PVD deposition and fills the cavity material.
  • a nanoparticle for example silica
  • the glass substrate is structured with disjoint holes each elongate in the form of a tank, preferably of submicron length, of width equal to 90 nm and of height equal to 50 nm.
  • the metal element is a silver coating of thickness e1 equal to 20nm matching the shape of the hole.
  • the covering layer is silica of index 1, about 45 if sol gel or about 1, 5 if by PVD deposition and fills the cavity material.
  • the cavity is filled with a layer of silica and then a high-index covering layer is deposited, for example the examples of FIGS. 6, 6 'or 6 ".

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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 λ m 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 électroluminescente 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, électroluminescents) 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 émission » 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 émission » 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. Dans la demande de brevet WO2009/1 16531 , 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 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 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 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. 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 nc 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 e1 submicronique (et même inférieure à 100nm).
W1 , H1 et e1 sont telles que l'élément optique dans le milieu a une section efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde m dans l'air dans une gamme allant de 380 à 780nm, m 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- fusion dans le visible beaucoup plus élevée à la résonance que celle des particules 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 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. 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.
m 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 λ m associée (abscisse). Pour un élément optique donné, il est possible d'avoir plusieurs pics à λ m et X'm distinct entrant dans le cadre de l'invention.
Pour cette mesure de λ m, on préfère éviter la présence de l'électrode, notamment 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 λΕ 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. 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, m est 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 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 λ m associée (abscisse). Pour un élé- ment optique donné, Il est possible d'avoir plusieurs pics à X m et X'm 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 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 séparatrice 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. 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 e1 , 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 diffusantes 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- 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 détaillé 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 10nm 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 P0 (tangent au substrat en regard de l'élément optique avec ladite ouverture), le plan d'ouverture formant un angle a 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 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- trique possible par rapport à l'axe Z.
D'un point de vue dimensionnel, W1 , e1 , 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. La longueur d'onde Xm de la résonance utile ne doit pas être dans le domaine 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 e1 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.
W1 peut être ajusté en fonction de e1 et même de H1 (dans un milieu donné) ou inversement e1 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 Xm est bas.
Toutes choses égales par ailleurs, H1 peut être diminué pour abaisser Xm. 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 optiques):
- W1 est d'au plus 250nm, mieux d'au plus 180nm pour mieux contrôler les résonances même si la diffusion serait augmentée en choisissant W1 plus élevé, en particulier W1 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 e1 est d'au moins 5nm ou 8nm à 10nm 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 ΘΜ d'au moins 5nm ou 8nm à 10nm 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 ΘΜ- e1 inférieur à 15 nm même 5nm et même à 3nm,
- H1 et W1 sont du même ordre de grandeur, H1 est d'au plus 180nm, de préférence de 10nm à 150nm
- et/ou H 1 va de W1/2 à 2W1 et même va de W1/(1 ,5) à 1 ,5W1 . 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 F1 de la surface interne le plus éloigné du plan P. De préférence, ce point F1 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 W1 , 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 T1O2 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.
II n'est pas nécessaire que les éléments optiques soient arrangés de manière 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 homogène 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- 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 adjacents (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. 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, Ψ, ψ, N ,H, ω 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 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).
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 150nm, mieux de 10 à 10Onm, et même de 20 ou 50 à 10Onm.
L'angle Φ1 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 <ï>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°.
On préfère les formes (sensiblement) symétriques par rapport à la normale passant par le (milieu du) fond ou encore la normale au plan local P0 sans que la longueur des première et deuxième ailes soient nécessairement identiques. Par exemple la différence entre l'angle Φ1 et l'angle Φ2 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 υ convient.
L'élément métallique n'a de préférence pas d'extension(s) métallique(s) du côté de la surface externe à l'opposé du fond. Par exemple une section en h,k,s orienté à 90°, λ, convient moins qu'un U, un V.
Une section en Ω ou en v peut convenir tant que les pattes du Ω sont petites ou la terminaison du v est petite par rapport à la largeur W1 et/ou W2, par exemple est d'au plus 10nm.
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 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 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.
La matière de cavité peut être un oxyde voire, un nitrure ou un oxynitrure. 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 Xm, 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 cœur plein (en sphère tronquée, cône cube, cuve ...) en le ou les matériaux précités pour la matière de cavité,
comprendre un élément de cœur contenant du vide, du ou des gaz (de l'air), voire du liquide (éventuellement durcissable) enfermé dans une 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 cœur plein et revêtu d'un ou plusieurs revêtements fonctionnels non métalliques.
La surface interne de l'élément métallique peut recouvrir continûment, 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 réceptrice) 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 planarisa- tion (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 cœur 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 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 W1 , 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 transversale circulaire, la longueur L1 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 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 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,
- 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, - 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 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. 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 ca- tionique comme un pdac (« poly(diallyldimethyl ammonium chloride » en anglais).
Les éléments optiques peuvent être dispersés en une (première et de préférence 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 (1 nm à 999nm) et même inférieures à 500nm même à 250nm, - 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 épaisseur 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) : - 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 optiques 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 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 10nm 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, - 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 métallique.
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 masquage.
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 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 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. 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 discontinuités.
La couche couvrante les éléments optiques peut être d'au moins 20μηη qui est l'épaisseur classique de couche diffusante dans le cas d'émail diffusant plana- risé et appliqué par sérigraphie de l'art antérieur.
Avantageusement, pour réduire l'absorption et parce que les éléments optiques 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 5μηη, ou même submicronique (inférieure à 1 μηη) 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), - 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- lique et la couche couvrante non métallique (notamment couche formant à la fois couche séparatrice et couche couvrante) peut être d'épaisseur inférieure à 5μηη, ou même submicronique (inférieure à 1 μηη) 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 5μηη, ou même submicronique (inférieure à 1 μηη).
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, SnO2:F, SnO2:Sb, TiO2: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 viny- lène)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- ciété Agfa sous le nom d'Orgacon®, ou d'Orgacon EL-P3040® ou encore de la société Heraeus le Clevios™ FET de p de moins de 10~2 Ohm. cm, ou le Clevios™ 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 particule 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 WO20091 16531 , WO201 1089343 ou encore WO2010084922 et WO2010084925,
- 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) - 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 optiques, 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. 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 WO20091 16531 , WO201 1089343 ou encore WO2010084922 et WO2010084925 - 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 10nm.
L'épaisseur moyenne de la couche couvrante va dépendre de la rugosité 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 submi- cronique 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 10μηη.
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 ISO4287 et mesurée par microsco- pie à force atomique sur 10μηη par 10μηη. On préfère en outre que le nombre de défauts macroscopiques (de taille supérieure à 5μηη, 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 échelle par exemple une amplitude de 1 μιτι sur 100 à 200μηη 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 les matériaux précités éventuellement plus épaisse recouvrant la couche bas indice 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 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 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 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 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 WO20091 16531 ou WO201 1089343 ou encore WO2010084922 et WO2010084925, - 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. 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 envisager 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 5μηη) 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 10μηη. La surface de la couche séparatrice peut présenter des ondulations à grande échelle par exemple une amplitude de 1 μηη sur 100 à 200μηη 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 Xm, 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, 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 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- 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 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).
La surface externe d'au moins un de éléments métalliques (et de préférence 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 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.
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 de surface est supérieur à 1 par μηη2 et même de préférence supérieur à 3 par μιτι2 et de préférence inférieur à 10 par μιτι2.
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 coïncidence 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 supérieure 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 récep- trice)/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 subs- trat//(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. 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, 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 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
- 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 1 μηη et même à 500nm, l'épaisseur entre le substrat et l'électrode étant inférieure à 5μηη et même à 1 μιτι,
- 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 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,
- 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, - 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 WO2009071821 .
La largeur moyenne A des pistes peut être inférieure à 30μηη, de préférence 1 à 20μηη, encore plus préférentiellement de 1 ,5μηη à 15μηη.
La distance B entre deux pistes peut être d'au moins 50μηη et même d'au moins 20Όμηη et B est inférieur à δΟΟΌμηη, mieux inférieur à 20Ό0μηη voire Ι ΟΟΌμηη.
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 5μηη, encore plus préférentiellement de 0,5 à 3μηη, voire même entre 0,5 et 1 ,5μηη 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 5Ohm/carré, voire inférieure ou égale à 10hm/carré, voire même 0,5Oh m/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 répartition 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 (« H IL » 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 d'étain, oxyde d'indium, oxyde de zinc, oxyde de molybdène M0O3, oxyde de de tungstène WO3, oxyde de vanadium V2O5, 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 métallique 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 déposée 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 M0O3, oxyde de de tungstène WO3, oxyde de vanadium V2O5, ITO, IZO, SnZnO.
On entend plus précisément par matière métallique pour l'élément métal- lique 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. 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 cœur creux).
L'élément métallique peut donc être composé d'un assemblage de parti- 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 :
- 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- 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.
Le substrat peut être un polymère thermoplastique transparent, par exemple en polyéthylène, en polyester, en polyamide, en polyimide, en polycarbo- nate, 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 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 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). 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 50μηη et généralement d'au plus 250μηη.
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 Xm 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 cœur (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 201 1 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 partiellement 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), (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 notamment 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 couvrante 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 symétrie de l'enveloppe par rapport à cette normale.
Dans le cas de l'élément optique formé en utilisant une cœur (partie d'une articule) et une enveloppe partielle, une deuxième méthode consiste à utiliser ne méthode s'inspirant de celle décrite dans l'article intitulé « Angle and spec- tral-dependent light scattering from plasmonic nanocups », de N. S. King et al, ACS nano, Vol 5, n°9, 7254-7262, 201 1 .
Dans une deuxième méthode selon l'invention, la fabrication du support extracteur selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes :
(1 ) formation sur une face principale du substrat (de préférence fonctio- nalisé pour promouvoir l'adhésion) d'une monocouche de (na- no)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 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,
(5) dépôt (PVD, voie sol-gel, dépôt d'un émail) d'une couche dite couvrante 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 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 coeur solide par exemple décrite dans l'article intitulé « Fabrication of hollow métal « nanocaps » 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 métallisées décrite dans la demande de brevet WO02/059226.
Enfin, le livre de JYe et al, intitulé « UV-Vis and photoluminescence spec- troscopy for nanomaterials characterization », Challa SSR Kumar Ed, p78-82, Springer Verlag Berlin Heidelberg 2013 propose diverses méthodes de fabrication de particules partiellement métallisées. 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 A1 et B1 montrent des exemples de fabrication du sup- port extracteur selon l'invention ;
• Les figures 1 h à 1 z 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 ,1 mm. 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 200μηη. 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 1 1 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 1 1 de manière non métallique ici via une 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 nc 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 nc 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 métallique, avec la couche réceptrice 14 via une surface de contact s3 et généralement 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 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. 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 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.
Une couche 40, plus épaisse que les éléments optiques, présente entre les éléments optiques, forme couche séparatrice, et est ici directement sur les éléments 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 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'O de la couche réceptrice 14 comme montré en figure 1 i 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 sub- micronique, de hauteur H1 submicronique, de longueur moyenne L1 ici égale à W1 pour une nanosphère tronquée. L'enveloppe métallique est d'épaisseur moyenne e1 submicronique. L'épaisseur peut varier par exemple du fait de la méthode de dépôt de la matière métallique sur la (nano)particule. W1 , H1 et e1 sont telles que chaque élément optique dans ledit milieu a une section efficace de diffusion qui présente une résonance de longueur d'onde m 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 λΕ 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 nc de la matière de cavité et du milieu (couche 40, partie saillante éventuelle...) influe aussi sur W1 , H1 et e1 .
Lorsque la couche séparatrice et la couche couvrante sont d'indice de réfraction d'au plus 3,5 le milieu est d'indice
W1 , H1 et e1 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.
Xm 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 diélectrique, 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 particulier submicronique. Il s'agit d'une seule couche mais qui peut être faite en plusieurs étapes de dépôt. 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 WO2008/029060, WO2008/059185, WO 2009/083693, WO2013/098532.
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 ΘΜ égale à e1 ou est une multicouche métallique. De préférence au moins 70%, 80% et même 95% de l'épaisseur e1 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 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 entièrement éliminée lors du processus de fabrication ultérieure de l'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.
II est aisé de modifier le volume de la cavité et de l'éventuelle partie saillante 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 la première face (vers le système organique électroluminescent, émetteur de lumière surfacique).
Les nanoparticules ont par exemple un cœur 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 na- nocoupelle (ou toute autre forme) creuse sur la couche réceptrice 14 par exemple issue d'une particule revêtue partiellement par une enveloppe métallique puis éliminée ou encore par une particule métallique creuse tronquée.
En variante représentée en figure 1 c 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) - 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 Y 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 ΙΊΤΟ 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 lumière surfacique).
Les nanoparticules 3 ont par exemple un cœur 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 électronconductrice de la couche 40'. La figure 1 E 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 (optionnelle 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 po- lymérique, 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 1 1 .
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. 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 nanopar- ticules 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 submicro- nique 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 indice 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- quement d'indice de réfraction à 1 ,44) chargée avec des (na- no)particules de plus haut indice de réfraction, connnne l'oxyde de titane à hauteur de 60% en fraction volumique sans dépasser 70%, - connnne substrat plastique : un PET.
En variante représenté en figure 2a, l'ouverture d'au moins un des éléments 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 optiques 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. 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- lique 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 externe est en contact avec la couche 41 ' même ancrée dedans..
Les matériaux préférés sont identiques à ceux du deuxième mode de réalisation.
La figure 4 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 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 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- 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 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- sée par CVD ou par sol gel et éventuellement poreuse (avec élimination de l'agent porogène) comme par exemple décrit dans WO2008/059170.
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 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 donc servir planariser localement notamment les pistes métalliques et pour aplanir 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- 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. 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 suivant 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). 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 1 z 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 1 i 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 déposé 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 interne 21 de la sous couche métallique 20'.
L'élément optique 2 de la figure 1 k diffère de celui de la figure 1 i 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 1 i 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 1 i 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. L'élément optique 2 de la figure 1 m 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 1 i 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 cœur 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 1 i en ce que la nanoparticule 3 est revêtue d'un revêtement non métallique 33 par exemple diélectrique.
Par construction la matière de cavité est bicouche et comprend le cœur 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.
La couche réceptrice14 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 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. 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 1 i 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 1 i 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 lr, diffère de celui de la figure 1 p 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 éliminée. 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 1 s, 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°. 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 1 i 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 1 i par la forme de l'enveloppe 20 qui est ici de section en U par exemple en forme de cube ouvert (montré en perspective en figure 1 v) ou à symétrie cylindrique (montré en perspective en figure 1w).
L'élément optique 2 de la figure 1 x qui est une vue partielle en perspective, comprend une particule 2 diélectrique allongée, en forme de grain de riz, recouverte 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 1 y qui est une vue partielle en perspective 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 OE1 , OE2. La courbe C est en deux tronçons. L'élément optique de la figure 1 z 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. 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 A1 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 1 a 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 monocouche 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 optiques,
(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 l'enveloppe par rapport à cette normale comme montré en figure B1 qui reprend toutes les étapes précitées en figure A1 .
La figure 6 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif OLED 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- 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 e1 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.
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 la couche 40) est ouverte ou délimitée par une ouverture (principale, de préférence 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 P0 du substrat.
Plus précisément, l'ouverture reste délimitée par une courbe C formée par 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 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. 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 anglais).
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 E1 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 diélec- 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. 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 rapportée 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 e1 en ladite matière métallique épousant la forme du trou.
Cette couche structurée 47 forme en outre de fait la couche séparatrice des 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 delà couche 40) est ouverte ou délimitée par une ouverture (principale, de préférence 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 P0 du substrat
Plus précisément, l'ouverture reste délimitée par une courbe C formée par 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 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. 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 1 1 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 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 1 1 est structurée, présentant ainsi des premiers reliefs disjoints, et au moins un des éléments optiques comporte ou est for- mé par les flancs et le sommet d'un desdits premiers reliefs revêtus par un revêtement 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 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. 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 1 1 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 présenté 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 e1 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). 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 e1 sont telles que l'élément optique a une section efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde m 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 première 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 e1 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.
II 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. W1 , H1 et e1 sont telles que l'élément optique a une section efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde m 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 1 F, on choisit une nanocoupelle en or d'épaisseur e1 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,
est inférieure à 700nm et dans le visible. 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.
L'élément métallique est en argent d'épaisseur e1 égale à 20nm, avec une ouverture 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 cavité.
est dans le visible et inférieure à 700nm.
Alternativement, on utilise une nanoparticule par exemple en silice pour former la matière de cavité. 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 e1 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

REVENDICATIONS
1 . 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 (1 1 ), dite première face,
- des éléments d'extraction de lumière (2, 2'), dits éléments optiques, disjoints 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 principale 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 nc 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 e1 submicronique,
W1 , H1 et e1 étant telles que l'élément optique dans ledit milieu a une section efficace de diffusion qui présente une résonance à une longueur d'onde m 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 λΕ dans le spectre visible, définie par un champ électrique E polarisé perpendiculairement à la première face (1 1 ) 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 P0 et de préférence d'au plus 10°.
4. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que pour au moins un des éléments optiques, W1 est d'au plus 180nm, de préférence de 10nm à 150nm, e1 est d'au moins 5nm de préférence d'au plus 80nm, H1 est d'au plus 180nm, de préférence de 10nm à 150nm.
5. Support extracteur de lumière (100 à 920) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins un des éléments métalliques (20) est à base d'argent pur ou allié d'épaisseur ΘΜ de 5nm à 30nm et de préférence ΘΜ-Θ1 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 (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 :
- 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,
- 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 , L1 étant supérieure ou égale à W1 , et le rapport L1/W1 , dit facteur de forme, est inférieur à 3.
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- 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.
1 1 . Support extracteur de lumière (800) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- le substrat (1 ), notamment la première face (1 1 ), intègre partiellement l'élément optique, ainsi la première face est structurée, présentant ainsi des premiers reliefs disjoints (13), et au moins un des éléments optiques (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- tement en la matière métallique.
12. Support extracteur de lumière (600 à 720) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- le substrat (1 ), notamment la première face (1 1 ), 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 métalliques comportant un revêtement (20) en ladite matière métallique d'un des trous borgnes,
- et/ou la première face (1 1 ) 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 revendications 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- ments optiques formant ainsi également une couche dite séparatrice, la couche couvrante étant d'épaisseur inférieure à 5μηη, de préférence inférieure à 1 μηη.
14. Support extracteur de lumière (100 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, 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 préférence 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- 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 revendications 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 revendications 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 revendications 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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