PHOTOLUMINESCENTE STRUCTUREE

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention porte sur un dispositif électroluminescent à semiconducteur, c'est-à-dire un dispositif optoélectronique comportant au moins une diode électroluminescente, adapté à émettre un rayonnement lumineux selon des caractéristiques colorimétriques voulues, et concerne également un procédé de réalisation d'un tel dispositif électroluminescent. L'invention trouve une application notamment dans les systèmes d'éclairage, en particulier ceux émettant une lumière blanche.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

Dans le but d'obtenir une lumière blanche, il est connu d'utiliser un dispositif optoélectronique comprenant une diode électroluminescente dont la surface d'émission est recouverte d'une couche d'un matériau photoluminescent adapté pour convertir au moins une partie du rayonnement lumineux émis par la diode électroluminescente en un rayonnement d'une autre longueur d'onde.

A titre d'exemple, on peut citer les dispositifs comportant une diode électroluminescente à base de nitrure de gallium (GaN) adaptée à émettre une lumière bleue, c'est-à-dire dont le spectre d'émission présente un pic d'intensité autour de 440nm à 490nm environ, combinée à une couche photoluminescente de grenat d'yttrium et d'aluminium (YAG, pour Yttrium Aluminium Garnet, en anglais) activé par l'ion cérium, appelé YAG:Ce, adaptée à convertir une partie de la lumière bleue en une lumière jaune, c'est-à-dire dont le spectre d'émission présente un pic d'intensité compris entre 560nm et 590nm environ. La lumière blanche est ainsi obtenue par superposition du flux de lumière bleue émise par la diode électroluminescente et non convertie par la couche photoluminescente et le flux de lumière jaune émise par la couche photoluminescente. Un tel dispositif électroluminescent à semiconducteur peut être caractérisé électriquement et optiquement notamment par son rendement lumineux, c'est-à-dire le rapport entre le flux lumineux émis par le dispositif et la puissance électrique injectée à la source. De plus, les propriétés colorimétriques du dispositif peuvent être caractérisées notamment en termes de température de couleur, c'est-à-dire la température de corps noir dont le rayonnement émis présente une répartition spectrale sensiblement identique, autrement dit une teinte similaire, à celle du dispositif, et d'indice de rendu des couleurs qui décrit la capacité du dispositif de restituer les différentes couleurs d'un objet. Ainsi, à titre d'exemple, une diode électroluminescente à base de GaN recouverte d'une couche photoluminescente à base de YAG:Ce présente une température de couleur allant de 4000K pour une couleur blanche dite chaude à 6500K pour une couleur blanche dite froide. L'indice de rendu des couleurs est habituellement supérieur à 80 (sur une échelle de 0 à 100) et un rendement lumineux de l'ordre de 150 Im/W.

On peut souhaiter ajuster les propriétés colorimétriques du dispositif électroluminescent, par exemple pour que la lumière émise présente un blanc chaud, c'est-à-dire dont la température de couleur de l'ordre de 2500K à 3500K. Pour cela, il est connu de modifier la répartition spectrale du rayonnement lumineux émis par le dispositif en recouvrant la couche photoluminescente d'une seconde couche photoluminescente réalisée en un matériau adapté à absorber une partie de la lumière bleue et à émettre en réponse une lumière par exemple rouge. Le spectre en longueur d'onde du rayonnement émis par le dispositif présente alors une proportion de lumière bleue diminuée et une nouvelle composante rouge. La température de couleur peut alors être de l'ordre de 2500K à 3500K et la couleur perçue est dite chaude.

Le document US2009/0221106 décrit un exemple de dispositif électroluminescent à semiconducteur qui présente une couche photoluminescente structurée de manière à ajuster l'intensité et/ou la couleur du rayonnement lumineux émis. Ce dispositif comporte une pluralité de diodes électroluminescentes assemblées sur une première face d'une couche optiquement transparente dont la face opposée est recouverte d'une couche photoluminescente. La couche photoluminescente comporte différentes zones adjacentes qui diffèrent les unes des autres par l'ajout ou le retrait de matériau photoluminescent. Plus précisément, la couche photoluminescente est formée de l'empilement de deux couches élémentaires réalisées en un matériau photoluminescent différent, où un plot d'un troisième matériau photoluminescent est disposé sur certaines zones de la couche photoluminescente alors que d'autres zones comportent une cavité plus ou moins profonde formée dans la couche photoluminescente. La disposition des différentes zones et la profondeur des cavités dépendent de l'intensité et de la couleur souhaitées du rayonnement lumineux.

Le document US2013/0126918 décrit un dispositif optoélectronique comportant une puce LED (pour Light Emitting Diode, en anglais) partiellement recouverte par une paroi de conversion de lumière. Celle-ci délimite une cavité traversante débouchant sur la puce. Le document US2006/0099449 décrit un dispositif optoélectronique dont une puce LED est recouverte par une couche photoluminescente. Celle-ci présente une concavité au niveau de laquelle elle est revêtue par une deuxième couche photoluminescente. Le document US2015/0194579 décrit un dispositif optoélectronique comportant une pluralité de diodes recouvertes par un élément de conversion de couleur en verre à cavités remplies de luminophores. Le document WO2013/038579 décrit un dispositif optoélectronique comportant une pluralité de diodes recouvertes par une couche photoluminescente à cavités non traversantes.

Il existe cependant un besoin pour ajuster davantage les propriétés colorimétriques du rayonnement lumineux émis par le dispositif électroluminescent. Il existe également un besoin pour améliorer le rendement lumineux de ce type de dispositif électroluminescent.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

L'invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l'art antérieur, et plus particulièrement de proposer un dispositif optoélectronique à diode électroluminescente dont les caractéristiques colorimétriques peuvent être ajustées précisément. Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif optoélectronique à diode électroluminescente dont le rendement lumineux est amélioré.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif optoélectronique à diode électroluminescente particulièrement compact.

Pour cela, l'objet de l'invention est un dispositif optoélectronique d'émission de lumière, comportant :

- au moins une diode électroluminescente présentant une surface d'émission ;

- une couche photoluminescente, qui revêt au moins en partie la surface d'émission, comportant au moins un premier luminophore adapté à absorber au moins en partie un rayonnement lumineux incident émis par la diode électroluminescente et à émettre en réponse un rayonnement lumineux à une première longueur d'onde, et comportant au moins une cavité formée à partir d'une face de la couche photoluminescente opposée à la surface d'émission.

Selon l'invention, au moins un second luminophore est disposé dans ladite cavité, le second luminophore étant adapté à absorber au moins en partie un rayonnement lumineux incident et à émettre en réponse un rayonnement lumineux à une seconde longueur d'onde différente de la première longueur d'onde.

De plus, la cavité est non traversante de sorte que la couche photoluminescente présente localement une portion de fond de cavité située sous ladite cavité. Par ailleurs, la couche photoluminescente comporte une pluralité de cavités logeant chacune au moins un plot de luminophore différent du premier luminophore. Il est alors possible d'ajuster les propriétés colorimétriques du dispositif optoélectronique au niveau de la face d'émission de la diode électroluminescente, suivant un axe sensiblement orthogonal à la surface d'émission par l'ajustement de la profondeur de la ou des cavités non traversantes et par leurs plots de luminophores, ainsi que dans un plan parallèle à la surface d'émission au moyen des cavités et de leurs plots de luminophores. Cet ajustement des propriétés colorimétriques peut être obtenu sans que cela n'entraîne une éventuelle dégradation de la surface d'émission de la diode électroluminescente. Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce dispositif optoélectronique sont les suivants :

La couche photoluminescente peut être au contact de la surface d'émission de la diode électroluminescente.

La surface d'émission peut être une face d'une couche semiconductrice dopée d'une jonction PN de ladite diode électroluminescente. Il peut en variante s'agir d'une couche transparente de passivation recouvrant et au contact d'une couche semiconductrice dopée d'une jonction PN de la diode électroluminescente.

Chaque cavité de la couche photoluminescente peut être non traversante.

La portion de fond de cavité peut présenter une épaisseur moyenne inférieure ou égale à 10% d'une l'épaisseur minimale de couche photoluminescente nécessaire pour absorber sensiblement tout le rayonnement lumineux incident émis par la diode électroluminescente.

La portion de fond de cavité peut présenter une épaisseur moyenne inférieure ou égale à ΙΟμιη.

Lesdits plots de luminophore sont adaptés à émettre chacun une lumière choisie parmi le bleu, le rouge, le jaune, le vert et l'orange.

Une partie des cavités peut ne pas comporter de plot de luminophore, la portion de fond de cavité correspondante peut présenter une épaisseur moyenne inférieure ou égale à 10% d'une l'épaisseur minimale de couche photoluminescente nécessaire pour absorber sensiblement tout le rayonnement lumineux incident émis par la diode électroluminescente.

Le dispositif optoélectronique peut comporter une unique diode électroluminescente dont la surface d'émission est recouverte par la couche photoluminescente.

La diode électroluminescente peut être réalisée à base d'un composé lll-V et de préférence lll-N. L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'un dispositif optoélectronique présentant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant les étapes dans lesquelles :

- on dépose, sur une surface d'émission d'au moins une diode électroluminescente, une couche photoluminescente comportant au moins un premier luminophore ;

- on réalise au moins une cavité à partir d'une face de la couche photoluminescente opposée à la surface d'émission, ladite cavité étant non traversante de sorte que la couche photoluminescente présente localement une portion de fond de cavité située sous ladite cavité ;

- on dépose au moins un plot de second luminophore dans ladite cavité, la couche photoluminescente comportant une pluralité de cavités logeant chacune au moins un plot de luminophore différent du premier luminophore.

Ladite cavité peut être formée par ablation laser.

La couche photoluminescente peut être obtenue à partir d'un mélange du premier luminophore avec un solvant, l'étape de dépôt de ladite couche photoluminescente comportant une phase de dépôt dudit mélange sur la surface d'émission suivie d'une phase d'évaporation de solvant.

La couche photoluminescente peut être obtenue à partir d'un mélange d'une poudre de premier luminophore avec une matrice liante en un matériau transparent et optiquement inerte, l'étape de dépôt de ladite couche photoluminescente comportant une phase de dépôt dudit mélange sur la surface d'émission suivie d'une phase de sédimentation de la poudre de premier luminophore au sein de la matrice liante

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : Les figures la et lb sont des vues schématiques en coupe d'un dispositif optoélectronique à diode électroluminescente selon un mode de réalisation, comportant une couche photoluminescente structurée (figure la) et des plots de luminophore disposés dans des cavités de la couche photoluminescente structurée (figure lb) ;

Les figures 2a et 2b sont des vues schématiques de dessus d'un dispositif optoélectronique à diode électroluminescente selon un mode de réalisation où la figure 2a représente une répartition spatiale des plots de luminophore dans la couche photoluminescente structurée, et où la figure 2b représente la couleur correspondante de la lumière émise par les plots et la couche photoluminescente ;

Les figures 3a à 3d sont des vues schématiques en coupe d'une partie de dispositif optoélectronique à diode électroluminescente selon un mode de réalisation, pour différentes étapes du procédé de réalisation.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures.

L'invention porte sur un dispositif optoélectronique à diode électroluminescente comportant une structure photoluminescente. Par structure photoluminescente, on entend ici une structure comportant au moins deux matériaux photoluminescents adaptés chacun à absorber de la lumière à une première longueur d'onde et à émettre en réponse un rayonnement lumineux à une longueur d'onde supérieure à la première longueur d'onde. Les deux matériaux photoluminescents sont différents l'un de l'autre au sens où leur spectre d'émission par photoluminescence est différent l'un de l'autre. Ces matériaux sont généralement appelés luminophores (phosphor, en anglais), et, à titre purement illustratif, peuvent être adaptés à émettre : dans le vert, c'est-à-dire que le spectre d'émission présente un pic d'intensité compris entre 495nm et 560nm environ, et peuvent être par exemple réalisés à base de SrSi ₂ 0 ₂ N ₂ :Eu ²⁺ , de a-sialon:Eu ²⁺ , ou de Sr3Sii3Al30 ₂ N2i:Eu ²⁺ ;

dans le jaune, c'est-à-dire que le spectre d'émission présente un pic d'intensité compris entre 560nm et 580nm environ, et peuvent être par exemple réalisés à base de YAG:Ce, de Sr ₃ B ₂ 0 ₆ :Eu ²⁺ , de Ca ₃ Si ₂ 0 ₇ :Eu ²⁺ , de Sr ₂ Si0 ₄ :Eu ²⁺ , voire d'un mélange de YAG:Ce et de Sr3SiOs:Eu ²⁺ ;

dans l'orange, c'est-à-dire que le spectre d'émission présente un pic d'intensité compris entre 580 nm et 600nm environ, et peuvent être par exemple réalisés à base d'un matériau de type silicate, nitrure et/ou sulfure ;

dans le rouge, c'est-à-dire que le spectre d'émission présente un pic d'intensité compris entre 600 nm et 650nm environ, et peuvent être par exemple réalisés à base de M ₂ SÎ5N8:Eu ²⁺ où M est choisi parmi Ca, Sr, Ba, de Sr _x Cai- _x AISiN3:Eu ²⁺ , de Sr ₂ Si ₅ N ₈ :Eu ²⁺ , ou de (Ca,Sr)Si0 ₄ :Eu ²⁺ .

Le matériau photoluminescent peut également se présenter sous la forme de boîtes quantiques (quantum dots, en anglais), c'est-à-dire sous la forme de nanocristaux semiconducteurs, dont la taille moyenne peut être comprise entre 0,2nm et lOOOnm, par exemple entre lnm et lOOnm, et notamment entre 2nm et 30nm. Le matériau semiconducteur des nanocristaux peut être notamment choisi parmi le séléniure de cadmium (CdS), le phosphore d'indium (InP), le sulfure de cadmium (CdS), le sulfure de zinc (ZnS), l'oxyde de cadmium (CdO), le séléniure de zinc et de cadmium (CdZnSe), ou parmi d'autres matériaux semiconducteurs pouvant convenir. Les nanocristaux semiconducteurs peuvent être dispersés dans une matrice liante, par exemple en silice.

Les luminophores peuvent se présenter ici sous la forme de couche ou de plot. Par couche, on entend une étendue de luminophore dont l'épaisseur est inférieure, par exemple dix fois voire vingt fois, à ses dimensions longitudinales de largeur et de longueur. La couche est réalisée par dépôt, sur la diode électroluminescente, d'au moins un matériau comportant un luminophore et n'est donc pas une couche, éventuellement autoportante, préalablement réalisée puis assemblée à la diode électroluminescente. Par plot, on entend un volume de luminophore dont l'épaisseur est inférieure, égale, voire supérieure à ses dimensions longitudinales de largeur et de longueur, et dont ses dimensions longitudinales sont inférieures à celles de la couche de luminophore. Un plot peut prendre la forme d'une goutte voire d'un volume structuré.

La couche ou le plot de luminophore peut également comporter, notamment lorsque le luminophore se présente sous forme de grain ou de poudre, une matrice liante sous forme d'un matériau transparent et optiquement inerte assurant une fonction de liant vis-à-vis du luminophore, par exemple du silicone. Par transparent, on entend un matériau qui transmet au moins 50% de la lumière incidente, et de préférence au moins 80%. Par optiquement inerte, on entend un matériau qui n'émet pas de lumière en réponse à son absorption de lumière incidente.

On définit ici le rendement quantique, ou rendement de conversion η, propre à chaque luminophore, comme étant le rapport entre le nombre de photons convertis par le luminophore sur le nombre de photons absorbés par celui-ci. Le rendement de conversion est relatif au type de luminophore et ne dépend sensiblement pas des caractéristiques dimensionnelles de la portion de luminophore considérée. Le rendement de conversion des luminophores listés précédemment est de l'ordre de 70% à 98%.

On définit également le taux d'absorption i _a bs, propre à une portion de luminophore, comme étant le rapport entre le nombre de photons absorbés par la portion de luminophore sur le nombre de photons incidents. Le taux d'absorption dépend ainsi, en première approximation, des caractéristiques dimensionnelles de la portion de luminophore, en particulier son épaisseur, et de la fraction volumique de luminophore (rapport entre le volume de luminophore dans la portion considérée sur le volume total de cette portion). On comprend que le taux d'absorption peut être ajusté en fonction de l'épaisseur de luminophore dans la portion considérée et/ou de sa fraction volumique.

On définit enfin le taux de conversion τ∞ην, propre à une portion de luminophore, comme étant le rapport entre le nombre de photons convertis par la portion de luminophore sur le nombre de photons incidents. Le taux de conversion τ∞ην peut s'exprimer comme le produit du rendement de conversion η et du taux d'absorption i _a bs. Dans la suite de la description, les termes « sensiblement », « approximativement », « environ » s'étendent « à 10% près ». Par ailleurs, les termes « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... » signifient que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.

La figure la illustre de manière partielle et schématique un dispositif optoélectronique 1 à diode électroluminescente 10 selon un mode de réalisation, comportant une structure photoluminescente 20 à couche photoluminescente structurée 30.

On définit ici et pour la suite de la description un repère orthonormé tridimensionnel, où les axes X et Y sont orientés suivant les dimensions longitudinales de la diode électroluminescente et l'axe Z est orienté suivant sa dimension transversale, c'est-à-dire suivant son épaisseur.

Le dispositif optoélectronique 1 comprend au moins une diode électroluminescente 10 présentant une surface d'émission 11 au travers de laquelle un rayonnement lumineux est destiné à être émis. Le dispositif optoélectronique 1 ne comprend ici qu'une seule diode électroluminescente 10 mais, comme mentionné ci-après, le dispositif optoélectronique peut comporter une pluralité de diodes électroluminescentes agencées les unes vis-à-vis des autres de manière à définir une surface d'émission commune à toutes les diodes.

De manière classique, la diode électroluminescente 10 comprend, disposé sur un support 2, un empilement formé d'une portion semiconductrice dopée 12 d'un premier type de conductivité, par exemple de type P, d'une zone active 13 à partir de laquelle est émis le rayonnement lumineux de la diode électroluminescente, et d'une portion semiconductrice dopée 14 d'un second type de conductivité opposé au premier type de conductivité, par exemple de type N.

La diode électroluminescente 10 peut être réalisée à base de matériau semiconducteur III- V, c'est-à-dire comprenant principalement au moins un élément du groupe III et un élément du groupe V. Plus précisément, la diode peut être réalisée à base d'un composé lll-N, tel que, par exemple, le GaN, l'InGaN, l'AIGaN, l'AIN, l'InN et l'AllnGaN. La zone active 13 peut comprendre au moins un puits quantique réalisé à base d'un matériau semiconducteur présentant une énergie de bande interdite inférieure à celle des portions semiconductrices dopées 12 et 14. Les portions semiconductrices dopées 12, 14 sont ici réalisées en GaN et la zone active 13 comporte une alternance de couches semiconductrices non intentionnellement dopées formant des couches barrières à base de GaN, et au moins un puits quantique par exemple à base d'InGaN. La diode est ici adaptée à émettre une lumière bleue, c'est-à-dire dont le spectre d'émission présente un pic d'intensité autour de 440nm à 490nm environ.

L'épaisseur de la portion semiconductrice 12 dopée P peut être comprise entre 50nm et 20μιη ; celle de la zone active 13 peut être comprise entre lOnm et 500nm ; et celle de la portion semiconductrice 14 dopée N peut être comprise entre Ο,ΐμιη et 20μιη. La diode électroluminescente 10 peut présenter des dimensions suivant l'axe X et/ou Y comprises entre 200μιη et 5mm. De préférence, la diode présente une surface carrée de 1mm de côté. La surface d'émission 11 de la diode électroluminescente forme une surface sensiblement plane (moyennant les micro-structurations de surface permettant de favoriser l'extraction de lumière) qui s'étend suivant le plan (X,Y). Elle correspond ici à la face supérieure suivant l'axe Z de la portion semiconductrice 14 dopée N, voire à la face supérieure d'une couche mince de passivation (non représentée) recouvrant la portion semiconductrice 14.

La figure lb illustre de manière partielle et schématique le dispositif optoélectronique représenté sur la figure la où la couche photoluminescente structurée 30 est partiellement recouverte de plots de luminophore P,.

En référence aux figures la et lb, le dispositif optoélectronique 1 comporte donc une structure photoluminescente 20 qui recouvre au moins en partie la surface d'émission 11 de la diode électroluminescente 10. La structure photoluminescente 20 comporte une couche photoluminescente structurée 30 formée d'au moins un premier luminophore (figure la) et d'au moins un second luminophore différent du premier luminophore (figure lb). La couche photoluminescente 30 s'étend entre une face inférieure 31 orientée vers la diode électroluminescente 10 et une face supérieure 32 opposée à la face inférieure. Dans cet exemple, la couche photoluminescente 30 est au contact de la diode électroluminescente 10, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'élément intermédiaire additionnel entre la couche photoluminescente et la diode électroluminescente. Ainsi, la surface d'émission 11 de la diode électroluminescente (par exemple la face supérieure de la portion semiconductrice dopée 14 ou la face supérieure d'une couche de passivation) est au contact de la face inférieure 31 de la couche photoluminescente.

La couche photoluminescente 30 comporte au moins un premier luminophore Le, adapté à convertir au moins une partie de la lumière émise par la diode électroluminescente 10 en un rayonnement lumineux de longueur d'onde supérieure à celle du rayonnement absorbé. Dans le cas d'une diode électroluminescente émettant une lumière bleue, c'est-à-dire dont le spectre d'émission comporte un pic d'intensité centré entre 440nm et 490nm, le luminophore Le peut être adapté à absorber de la lumière émise par la diode et à émettre en réponse de la lumière jaune, verte, orange, rouge, ou autre. De préférence, le luminophore Le est adapté à émettre de la lumière jaune et est par exemple réalisé à base de YAG:Ce. L'épaisseur moyenne de la couche photoluminescente 30 peut être comprise entre ΙΟμιη et 500μιη, de préférence comprise entre ΙΟμιη et ΙΟΟμιη, par exemple égale à 30μιη environ ou à 50μιη environ.

La couche photoluminescente 30 peut être adaptée à absorber tout ou partie de la lumière incidente émise par la diode électroluminescente 10 en fonction des propriétés colorimétriques souhaitées, en fonction notamment de la fraction volumique de luminophore Le et de l'épaisseur moyenne e _c de la couche photoluminescente 30. A titre d'exemple, une couche de YAG:Ce de fraction volumique élevée, par exemple supérieure ou égale à 30%, et d'épaisseur moyenne e _c supérieure ou égale à 50μιη conduit à un taux d'absorption i _a bs approximativement supérieur ou égal à 90%, voire proche de 100% vis-à- vis du rayonnement incident émis par une diode électroluminescente émettant une lumière bleue. Le flux lumineux émis par le dispositif optoélectronique présente donc essentiellement une couleur jaune. Ainsi, l'épaisseur moyenne e _c de la couche photoluminescente ainsi que le type de luminophore Le et sa fraction volumique peuvent être ajustés en fonction des propriétés colorimétriques souhaitées du dispositif optoélectronique.

La couche photoluminescente 30 est dite structurée au sens où elle comporte au moins une cavité 33 au niveau de sa face supérieure 32. Le dispositif optoélectronique comporte ici une pluralité de cavités 33i, 33 ₂ , 333 séparées les unes des autres par une zone Zc dite intermédiaire de la couche photoluminescente 30. Par cavité, on entend un évidement qui s'étend à partir de la face supérieure 32 de la couche photoluminescente 30 dans le sens de la profondeur de celle-ci.

Les cavités 33i, 33 ₂ , 333 peuvent présenter un profil horizontal, c'est-à-dire dans le plan (X,Y) et/ou un profil vertical, c'est-à-dire dans un plan contenant l'axe Z, de forme quelconque, par exemple triangulaire, carrée, rectangulaire et plus généralement polygonale, voire circulaire, ovale, oblongue, ou autre. Les dimensions transversales suivant X et Y des cavités peuvent être comprises entre quelques microns et quelques millimètres, par exemple être comprises entre 50μιη et 500μιη, et de préférence comprises entre ΙΟΟμιη et 300μιη. Les dimensions transversales des cavités ainsi que leur densité surfacique, c'est-à-dire leur nombre par unité de surface de la couche photoluminescente, peuvent être ajustées en fonction des propriétés colorimétriques souhaitées du dispositif optoélectronique.

Les cavités 33, comportent chacune une paroi latérale 34, qui s'étend en direction de la surface d'émission 11 et délimite latéralement le volume de cavité. Dans le cas d'un profil vertical triangulaire, la paroi latérale 34, peut se terminer en un point ou une ligne de fond de cavité. Dans le cas d'un profil vertical rectangulaire, tel que représenté sur les figures la et lb, la paroi latérale 34, rejoint une paroi de fond 35, de cavité, qui s'étend ici de manière sensiblement parallèle à la face inférieure de la couche photoluminescente.

Les cavités 33, sont avantageusement non traversantes dans le sens où elles ne débouchent pas sur la surface d'émission 11 de la diode électroluminescente. Ainsi, la couche photoluminescente 30 comporte localement une portion de fond Q de cavité délimitée par la paroi de fond 35, et la face inférieure 31. La portion de fond C, de cavité C, présente une épaisseur moyenne e _C i mesurée suivant l'axe Z.

Comme l'illustre la figure lb, la structure photoluminescente 20 comporte en outre au moins un second luminophore L, et de préférence une pluralité de plots P, de second luminophore, disposés dans les cavités 33,. Le second luminophore L est différent du luminophore Le de la couche photoluminescente 20 au sens où il est adapté à absorber de la lumière et à émettre en réponse de la lumière de spectre différent de celui du premier luminophore. Le volume du luminophore L forme ainsi un plot qui peut remplir ou non l'espace intérieur de la cavité 33, dans laquelle il est disposé. On peut ainsi définir une épaisseur moyenne ep, suivant l'axe Z du plot P, de luminophore.

A titre d'exemple, le luminophore L, peut être adapté à émettre une lumière jaune, verte, orange rouge, ou autre, et être réalisé, par exemple, à base d'un matériau luminescent cité précédemment. Dans le cas où le luminophore Le de la couche photoluminescente 30 est adapté à émettre de la lumière jaune, le luminophore L est de préférence adapté à émettre de la lumière verte, rouge ou orange. Chaque plot P, de luminophore peut comporter un luminophore différent de celui des autres plots, et présenter une épaisseur ep, différente les uns des autres. Ainsi, chaque plot de luminophore peut être caractérisé par le type de luminophore et la fraction volumique de celui-ci, ainsi que par des dimensions transversales et d'épaisseur, dont le choix permet d'ajuster les propriétés colorimétriques souhaitées du dispositif optoélectronique.

La structure photoluminescente 20 présente ainsi une pluralité de portions Z, de lumière colorée, juxtaposées les unes des autres, formant ainsi un ensemble de pixels Z, de couleur dont les caractéristiques peuvent être ajustées de manière à obtenir les propriétés colorimétriques souhaitées du dispositif optoélectronique, tout en optimisant le rendement lumineux de celui-ci.

Les portions Z, de lumière colorée, ou pixels de couleur, sont des zones de conversion de lumière formées des portions de la couche photoluminescente 30 comportant des cavités 33, dont au moins certaines comprennent des plots P, de luminophore. Elles sont séparées les unes des autres par la zone intermédiaire Zc de couche photoluminescente située entre deux pixels de couleur voisins. On parle de pixels de couleur au sens où ces portions présentent des propriétés colorimétriques différentes de celles de la zone intermédiaire de couche photoluminescente.

Sur l'exemple de la figure lb, trois pixels de couleur ZI, Z2, Z3 sont représentés, séparés les uns des autres par la zone intermédiaire Zc de couche photoluminescente.

Le pixel de couleur ZI comporte une cavité 33i, dont la profondeur définit une portion de fond Cl d'épaisseur eci comportant le luminophore Le. Cette cavité loge un plot PI d'un luminophore Ll d'épaisseur moyenne e _P i. Le pixel de couleur ZI se caractérise donc par deux couples de rendement de conversion et de taux d'absorption (r|i_ _c , Tabs,ci) et (r| _L i, iabs,pi). Le taux d'absorption T _a bs,ci de la portion de fond Cl et le taux d'absorption T _a bs,pi du plot PI dépendent notamment, respectivement, de l'épaisseur eci et de l'épaisseur epi. Ainsi, en première approximation, le flux lumineux cp _c ,i_c converti par le luminophore Le dépend du taux d'absorption T _a bs,ci, du rendement de conversion r| _Lc et du flux lumineux incident CPLED,ZI émis par la diode. De plus, le flux lumineux cp _c ,i_i converti par le luminophore Ll dépend du taux d'absorption T _a bs,pi, du rendement de conversion r\ , et du flux lumineux (1- T _a bs,ci) x cpi_ED,zi émis par la diode et non absorbé par la portion de fond Cl. Le flux lumineux cpzi émis par la portion ZI, c'est-à-dire le flux lumineux provenant de la portion ZI, qu'il soit transmis ou émis par photoluminescence, est formé par la superposition du flux lumineux cp _c ,i_c converti par le luminophore Le, du flux lumineux cp _c ,i_i converti par le luminophore Ll, et d'une partie du flux lumineux émis par la diode électroluminescente et non absorbé par les luminophores Ll et Le. Ainsi, les propriétés colorimétriques de la portion ZI peuvent être ajustées par le choix des luminophores, leur fraction volumique respective et les dimensions de la portion de fond Cl et du plot Pl.

Cependant, le flux lumineux émis par un pixel de couleur peut être modifié en cas de réabsorption, c'est-à-dire d'absorption par le luminophore Ll d'au moins une partie du flux lumineux cp _c ,i_c converti par le luminophore Le. Plus précisément, le luminophore Ll peut également être adapté à absorber un rayonnement lumineux émis par le luminophore Le et à émettre en réponse un rayonnement à sa longueur d'onde de luminescence. Ce double phénomène d'absorption au niveau d'un pixel de couleur se présente notamment lorsque la longueur d'onde de luminescence du luminophore Le est inférieure à celle du luminophore Ll, par exemple lorsque le luminophore Le émet dans le jaune et le luminophore Ll émet dans le rouge. En conséquence, la répartition spectrale du flux lumineux émis par le pixel ZI comporte une proportion de jaune réduite et une proportion de rouge plus importante. De plus, outre le fait que les propriétés colorimétriques sont modifiées, cette réabsorption diminue le taux de conversion dans la mesure où une fraction du flux lumineux émis par le pixel ZI dépend de ηι_ι x ηι _, ο ce qui impacte en conséquence le rendement global du dispositif optoélectronique.

Le pixel de couleur Z2 peut être dimensionné dans le but de diminuer le phénomène de réabsorption et ainsi optimiser le rendement global du dispositif optoélectronique. II comporte ici une cavité 33 ₂ dont la profondeur définit une portion de fond C2 d'épaisseur moyenne e _C2 comportant le luminophore Le, dans laquelle se situe un plot P2 d'un luminophore L2 d'épaisseur moyenne ep ₂ . Le pixel de couleur Z2 se caractérise donc par deux couples du rendement de conversion et du taux d'absorption (ηΐ , Tabs,c ₂ ) et (ηι_ ₂ , Tabs,p ₂ ). L'épaisseur ec ₂ de la portion de fond C2 est telle que le taux d'absorption T _a bs,c ₂ par le luminophore Le est inférieur ou égal à 10%, et de préférence inférieur ou égal à 5%, de manière à limiter l'absorption par le luminophore Le de lumière incidente émise par la diode électroluminescente. Pour cela, l'épaisseur e _C2 de la portion de fond est inférieure ou égale à 10%, et de préférence inférieure ou égale à 5%, de l'épaisseur de la couche photoluminescente qui serait nécessaire pour obtenir un taux d'absorption approximativement égal à 100%. A titre illustratif, dans le cas d'une couche photoluminescente à base de YAG:Ce, une épaisseur de 50μιη pour une fraction volumique de luminophore supérieure ou égale à 30% peut suffire à convertir en lumière jaune approximativement toute la lumière incidente émise par la diode électroluminescente. L'épaisseur e _C2 de la portion de fond C2 peut ainsi être inférieure ou égale à 5μιη, par exemple égale à 2μιη. II est également avantageux que la fraction volumique de luminophore soit inférieure à 30% de manière à diminuer encore le taux d'absorption tabs,C2- La structure photoluminescente 20 comporte ici un troisième pixel de couleur Z3 présentant une cavité 33 ₃ dont la profondeur définit une portion de fond C3 d'épaisseur ec3 comportant le luminophore Le. A la différence des pixels ZI et Z2, le pixel Z3 ne comporte pas de plot de luminophore dans la cavité. Le pixel Z3 se caractérise donc par le rendement de conversion et le taux d'absorption (ηΐ , Tabs,c3). Comme pour le pixel Z2, l'épaisseur e _C 3 de la portion de fond est telle que le taux d'absorption T _a bs,c3 par le premier luminophore Le est inférieur ou égal à 10%, et de préférence inférieur ou égal à 5%, de manière à limiter l'absorption par le luminophore Le de lumière incidente émise par la diode électroluminescente. Pour cela, l'épaisseur ec3 de la portion de fond est inférieure ou égale à 10%, et de préférence inférieure ou égale à 5% à l'épaisseur de la couche photoluminescente qui serait nécessaire pour obtenir un taux d'absorption approximativement égal à 100%. Il est également avantageux que la fraction volumique de luminophore soit inférieure à 30% de manière à diminuer encore le taux d'absorption Tabs,c3. On obtient ainsi un pixel dont la lumière émise provient essentiellement de la diode électroluminescente, celle-ci émettant par exemple une lumière bleue.

Sur la figure lb, trois exemples de pixels sont représentés à titre purement illustratif et d'autres exemples sont réalisables, qui diffèrent notamment par la profondeur de la cavité, le type de luminophores, ainsi que par le nombre et l'épaisseur de plots de luminophore présents dans chaque cavité.

Ainsi, le flux lumineux émis par le dispositif optoélectronique correspond à la superposition du flux lumineux émis par la zone intermédiaire Zc de la couche photoluminescente et du flux lumineux émis par les différents pixels Z, de couleur. Les propriétés colorimétriques du dispositif optoélectronique dépendent ainsi de celles de la zone intermédiaire Zc et des différents pixels Z,, et peuvent être ajustées en fonction de la densité surfacique et des dimensions des pixels, et des dimensions des plots de luminophores et du type de luminophore présents ou non dans les cavités. De plus, le rendement global du dispositif optoélectronique est optimisé par la présence de pixels dimensionnés de manière à limiter les phénomènes de réabsorption. La figure 2a illustre un exemple de dispositif optoélectronique 1 en vue de dessus où la structure photoluminescente est représentée. La structure photoluminescence 20 présente ici une section droite dans le plan (X,Y) de profil carré et comporte une matrice de 3x3 pixels de couleur Z, séparés les uns des autres par une zone intermédiaire Zc de couche photoluminescente 30. Dans cet exemple, la couche photoluminescente 30 est adaptée à absorber de la lumière incidente émise par la diode électroluminescente et à émettre en réponse une lumière jaune indiquée sur la figure par la lettre Y (pour yellow, en anglais).

La structure photoluminescente 20 comporte trois pixels de couleur Z ₄ comportant chacun un plot de luminophore P4 adapté à absorber de la lumière incidente et à émettre en réponse de la lumière verte, indiquée sur la figure par la lettre G (pour green, en anglais) ; trois pixels de couleur Z5 comportant chacun un plot de luminophore P5 adapté à absorber de la lumière incidente et à émettre en réponse de la lumière rouge, indiquée sur la figure par la lettre R (pour red, en anglais). La structure photoluminescente comporte également trois pixels de couleur Ze comportant chacun une cavité 33e ne comportant pas de plot de luminophore et dont la profondeur est adaptée à ce que le taux d'absorption par la portion de fond de cavité soit inférieur à 10% et de préférence inférieur ou égal à 5%. Ainsi, la lumière émise par ces pixels provient essentiellement de la lumière, par exemple bleue indiquée sur la figure par la lettre B (pour blue, en anglais), émise par la diode électroluminescente et transmise au-travers de la portion de fond de cavité.

Dans cet exemple, la structure photoluminescente présente une section carrée de 1mm de côté. La couche photoluminescente est réalisée à base de YAG:Ce et présente une épaisseur moyenne de 30μιη avec une fraction volumique de luminophore de 30%. Les pixels de couleur présentent une section carrée de 200μιη de côté et sont séparés les uns des autres par une zone intermédiaire de couche photoluminescente de largeur moyenne de ΙΟΟμιη.

La figure 2b illustre la lumière émise localement par le dispositif optoélectronique selon l'exemple de la figure 2a. Dans cet exemple, l'épaisseur moyenne e _c de couche photoluminescente 30, associée à la fraction volumique de luminophore Le, est insuffisante pour absorber l'essentiel de la lumière incidente émise par la diode électroluminescente. Ainsi, la lumière émise par la couche luminescente au niveau de la zone intermédiaire Zc est la superposition d'une partie de lumière bleue émise par la diode et de lumière jaune émise par la couche photoluminescente, de sorte que la lumière perçue soit blanche, indiquée sur la figure par la lettre W (white, en anglais).

Ainsi, les pixels de couleur, répartis dans le plan (X,Y) de la structure photoluminescente, permettent d'ajuster finement les propriétés colorimétriques du dispositif optoélectronique, notamment la température de couleur et l'indice de rendu des couleurs, par l'ajustement des paramètres tels que la densité surfacique et les dimensions des pixels de couleur, le type de luminophores utilisés, leur fraction volumique, et les caractéristiques dimensionnelles et colorimétriques des différents pixels de couleur. De plus, tout en ajustant les propriétés colorimétriques du dispositif optoélectronique, le rendement global de ce dernier peut être optimisé par le dimensionnement de pixels de couleur dont le taux d'absorption par le premier luminophore Le est inférieur à 10% de manière à réduire le phénomène de réabsorption.

De plus, à la différence de l'exemple de l'art antérieur mentionné précédemment, le fait que la couche photoluminescente soit au contact de la diode électroluminescente permet d'améliorer le rendement d'extraction, défini comme le rapport entre le flux lumineux reçu par la couche photoluminescente sur le flux lumineux émis par la diode électroluminescente, et donc d'optimiser encore le rendement global du dispositif optoélectronique. En effet, une couche transparente intermédiaire entre la diode électroluminescente et la couche photoluminescente peut réduire la transmission du flux lumineux émis par la diode par réflexion totale interne dans la couche transparente, ce qui réduit ainsi le rendement d'extraction.

Un exemple de procédé de réalisation est maintenant décrit en référence aux figures 3a à 3d. Sur la figure 3a est représentée une diode électroluminescente selon la configuration VTF (pour Vertical Thin Film, en anglais). D'autres configurations de diode électroluminescente peuvent être utilisées, comme par exemple la configuration TFFC (pour Thin Film Flip Chip, en anglais).

La diode électroluminescente 10 comporte l'empilement formé des portions semiconductrices dopées 12 et 14 et de la zone active 13. Cet empilement repose sur un support 2, plus précisément sur une couche électriquement conductrice 3 destinée à former l'électrode P. De plus, une bande électriquement conductrice 4 destinée à former l'électrode N, réalisée de préférence en un matériau transparent au rayonnement lumineux émis par la diode électroluminescente, est disposée sur la face supérieure de la portion semiconductrice 14 dopée N, dont une partie est illustrée sur la figure 3a, située en bordure de la face supérieure de la portion semiconductrice 14 dopée N. Un plot de connexion électrique 5 repose également sur la face supérieure du support 2, de manière à assurer la connexion électrique de l'électrode N. La face supérieure de l'empilement forme la surface d'émission 11 au travers de laquelle est destiné à être émis le rayonnement lumineux. Cette configuration, classique pour l'homme du métier, n'est pas décrite plus en détail.

Sur la figure 3b, la couche photoluminescente 30 est déposée sur la diode électroluminescente, plus précisément sur l'ensemble de la surface d'émission 11 de celle- ci. De préférence, elle est au contact de la surface d'émission 11 de la diode électroluminescente. Elle présente une épaisseur moyenne e _c sensiblement constante sur toute son étendue surfacique. Le dépôt peut être effectué par une technique classique connue de l'homme du métier, telle que la sérigraphie, la dispense, l'électrophorèse, le dépôt à la tournette, ou autre. La couche photoluminescente 30 est réalisée à base d'au moins un matériau luminophore Le, se présentant par exemple sous forme d'une poudre, et peut comporter une matrice liante en un matériau transparent et optiquement inerte, par exemple du silicone.

Il peut être avantageux de réaliser une couche photoluminescente de haute fraction volumique de luminophore, par exemple supérieure ou égale à 20% et de préférence supérieure ou égale à 30%. Une fraction volumique élevée contribue en effet à augmenter le taux d'absorption et donc le taux de conversion de la couche photoluminescente. Elle peut également contribuer à améliorer la dissipation thermique de la chaleur produite par la diode électroluminescente. Elle peut enfin simplifier et rendre plus robuste l'étape de formation de cavité lorsque celle-ci est réalisée par ablation laser.

Selon une première variante, on réalise au préalable un mélange de luminophore Le, d'un liant et d'un solvant. A titre d'exemple, le luminophore Le peut être du YAG:Ce sous forme de poudre, le liant du silicone et le solvant du glycérol. La fraction volumique de luminophore est choisie inférieure ou égale à 25%, et de préférence inférieure ou égale à 5%. La fraction volumique de liant est choisie inférieure ou égale à 30%, et de préférence inférieure ou égale à 15%. A titre d'exemple, pour une surface de diode électroluminescente de 1mm ² de côté, le luminophore peut présenter une masse comprise entre 100μg et 200μg et le liant une masse de 100μg environ. La proportion de solvant peut être ajustée en fonction de la viscosité du mélange souhaitée, afin de faciliter le dépôt de la couche. Le mélange ainsi obtenu est déposé sur la surface d'émission 11 de la diode électroluminescente 10, puis on effectue l'évaporation du solvant de manière à obtenir in fine une couche photoluminescente 30 où l'agencement des grains de luminophore conduit à une fraction volumique élevée et homogène. L'évaporation est réalisée sur une durée suffisamment longue pour éviter tout mouvement de convection dans le mélange, par exemple durant plusieurs minutes, entre 120°C et 150°C. Dans l'exemple donné précédemment, on obtient ici une couche photoluminescente 30 d'épaisseur moyenne constante, inférieure à ΙΟΟμιη et comprise entre 30μιη et 50μιη environ, avec une fraction volumique de luminophore supérieure ou égale à 20%.

Selon une deuxième variante, on réalise un mélange de luminophores dans une grande quantité de liant, sans solvant, avec une fraction volumique de luminophore typiquement inférieure à 20% de luminophore et de préférence moins de 5%, par exemple 100μg de luminophore dans lmg de liant. On dépose ensuite le mélange sur la surface d'émission de la diode électroluminescente et on laisse le luminophore sédimenter, par exemple pendant lOh à 50°C. On obtient ainsi une couche photoluminescente d'une épaisseur moyenne de 30μιη avec une fraction volumique de luminophore supérieure ou égale à 20% recouverte d'une couche contenant principalement du liant. Selon une troisième variante, on dépose sur la surface d'émission de la diode électroluminescente un mélange comportant principalement le luminophore et le liant, avec une fraction volumique de luminophore supérieure ou égale à 20%, et de préférence inférieure à 30% pour ajuster la viscosité et faciliter la dispense.

Une fois la couche photoluminescente 30 obtenue sur la surface d'émission 11 de la diode électroluminescente, on réalise les cavités 33i, 33 ₂ , 333 à partir de la face supérieure 32 de la couche photoluminescente. Cette étape peut être effectuée par les techniques d'enlèvement de matière de couche mince connues de l'homme du métier, telles que l'ablation laser, la gravure sèche du type gravure au plasma ou gravure RIE, voire la photolithographie.

Il est particulièrement avantageux de réaliser les cavités 33 ₇ , 33 ₈ , 33 ₉ par ablation laser, pour contrôler précisément la profondeur des cavités et ainsi l'épaisseur ea de la portion de fond C, de cavité. Cela permet ainsi de maîtriser finement les propriétés colorimétriques du pixel de couleur considéré, mais également d'éviter d'endommager la surface d'émission 11 et donc la portion semiconductrice dopée 14 de la diode électroluminescente.

Le laser peut être choisi parmi les lasers émettant dans la gamme UV par exemple entre 193nm et 355nm, dans la gamme du visible par exemple dans le rouge à 633nm ou le vert à 532nm, voire dans l'infrarouge par exemple entre 9μιη et ΙΟμιη (laser C0 ₂ ), voire entre 0,9μιη et 1,4μιη (laser YAG). La puissance du laser peut être choisie entre quelques milli- joules voire moins et quelques joules, en fonction notamment de la dureté de la couche à graver et de la précision attendue de la gravure. De manière à obtenir une précision de gravure tant en ce qui concerne la profondeur de la cavité que le profil latéral de la cavité, la puissance du laser est avantageusement choisie de l'ordre de quelques milli-joules, et plusieurs passages du laser sont effectués pour graver la même cavité.

A titre d'exemple, une cavité de 200χ330μιη de côté et de 25μιη de profondeur peut être réalisée dans une couche photoluminescente, comportant une fraction massique de 68% de YAG:Ce et 32% de silicone, à l'aide d'un laser UV puisé à 50Hz, de longueur d'onde 355nm et de puissance 0,2mJ. Plusieurs passages sont effectués de manière à obtenir les dimensions voulues. La taille du spot de focalisation du faisceau laser peut être adaptée en fonction de la zone de la cavité à former. Ainsi, un spot de 2χ2μιη peut être utilisé pour former le profil de la cavité et un spot de dimension plus importante, par exemple 45χ90μιη peut être utilisé pour former l'intérieur de la cavité.

Dans la configuration VTF de la diode électroluminescente comme illustrée sur la figure 3c, une cavité 33io est réalisée en regard de l'électrode N 4, de manière traversante pour déboucher localement sur l'électrode N 4. L'absence, à cette étape, de fil 6 de connexion électrique entre l'électrode N 4 et le plot de connexion électrique 5 permet d'éviter que le dépôt de la couche photoluminescente 30 ne soit perturbé par la présence du fil 6. De plus, la partie d'électrode 4 forme une couche d'arrêt de gravure vis-à-vis de la gravure laser lorsqu'un laser UV dans la gamme de 255nm à 355nm et à faible puissance est utilisé.

On réalise ensuite le dépôt des plots de luminophore P, dans toutes les cavités 33, ou, de préférence dans certaines cavités de manière à laisser des cavités vides de plots de luminophore, hormis la cavité traversante 33io. Le dépôt des plots de luminophore P, peut être effectué par dispense de petites gouttes dont le volume dépend des dimensions du plot souhaitées. A titre d'exemple, pour des cavités de profondeur comprise entre 30μιη et 50μιη environ et des dimensions transversales comprises entre ΙΟΟμιη et 300μιη, le volume de goutte déposé peut être compris entre 10 ^~4 mm ³ et 10 ^~2 mm ³ .

Chaque cavité 33, peut recevoir un ou plusieurs plots P, dont les dimensions et le type de luminophore dépend des propriétés colorimétriques souhaitées. Ainsi, plusieurs plots de luminophores différents peuvent être déposés de manière superposée dans une même cavité. Par ailleurs, le plot de luminophore peut présenter un volume inférieur, égal, voire supérieur au volume de la cavité le recevant.

Les gouttes déposées destinées à former les plots de luminophore peuvent être préparées suivant les mêmes exemples de préparation de la couche photoluminescente, par exemple avec un solvant destiné à être évaporé ou avec une forte proportion de liant et une étape de sédimentation des luminophores de manière à former le plot.

Enfin, les étapes classiques de réalisation d'un composant électroluminescent sont ensuite effectuées. Ainsi, un fil 6 électriquement conducteur est placé de manière à relier électriquement l'électrode 4 au plot de connexion électrique 5. Enfin, une couche ou un dôme de protection du dispositif optoélectronique (non représenté), réalisé en un matériau transparent et optiquement inerte, par exemple du silicone, peut être déposé sur le dispositif optoélectronique de manière à recouvrir la structure photoluminescente. Ces étapes sont connues de l'homme du métier et ne sont pas détaillées davantage.

Des modes de réalisation particuliers viennent d'être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l'homme du métier.

Dans les modes de réalisation décrits précédemment, le dispositif optoélectronique comporte une unique diode électroluminescente dont la face d'émission est recouverte par la couche photoluminescente structurée. De manière alternative, le dispositif optoélectronique peut comporter une pluralité de diodes électroluminescentes agencées mutuellement de manière à définir une surface d'émission commune aux diodes, de préférence plane. Selon un premier exemple, les diodes électroluminescentes présentent la structure décrite dans la demande de brevet FR 14 50077 déposée le 7 janvier 2014, où les diodes électroluminescentes ont une structure mésa, c'est-à-dire que la zone active des diodes se trouve en saillie au-dessus du substrat suite à une étape de gravure de ses flancs, et comportent une cathode commune. Selon un second exemple, les diodes électroluminescentes présentent une structure décrite dans la publication de Fan et al intitulé lll-nitride micro-emitter arrays development and applications, ]. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 094001.

Par ailleurs, les exemples de réalisation décrits précédemment montrent une couche photoluminescente avantageusement disposée au contact de la surface d'émission de la diode électroluminescente. En variante, une couche intermédiaire, réalisée en un matériau transparent et optiquement inerte, peut être présente entre la surface d'émission et la couche photoluminescente. Cette couche intermédiaire transparente peut assurer une protection supplémentaire de la diode électroluminescente lors de l'étape de formation des cavités, notamment par ablation laser. Par ailleurs, les cavités décrites précédemment ne sont pas traversantes, de sorte qu'une portion de fond de cavité est présente entre la cavité et la surface d'émission de la diode électroluminescente. En variante, au moins une partie des cavités peut être traversante et déboucher sur la surface d'émission de la diode électroluminescente.

Enfin, la couche photoluminescente peut être formée d'une seule couche de luminophore ou d'un empilement de plusieurs couches photoluminescentes présentant des propriétés optiques différentes. Ainsi, l'empilement peut comporter une première couche élémentaire à base d'un premier type de luminophore recouverte d'une ou plusieurs couches élémentaires réalisées à base de luminophores différents, c'est-à-dire dont la longueur d'onde d'émission par photoluminescence est différente de celle du luminophore des autres couches élémentaires.