FR2977684A1 - Procede de realisation par impression d'un filtre pour une radiation electromagnetique - Google Patents

Abstract

Procédé de réalisation d'un filtre pour une radiation électromagnétique comprenant au moins deux filtres de couleur, formés chacun d'un empilement sur un substrat d'au moins une couche de diélectrique et de couches de métal en alternance, pour transmettre au moins deux couleurs, ledit procédé comportant les étapes suivantes : (a) dépôt sur ledit substrat (10) d'une première couche (11) de métal, (b) dépôt sur ladite première couche de métal d'une première couche (12) de diélectrique déformable mécaniquement et présentant une épaisseur (e ) déterminée, (c) dépôt sur ladite première couche de diélectrique d'une deuxième couche (13) de métal, (d) impression de l'empilement obtenu par un moule permettant de générer des déplacements de matière dans au moins deux zones de l'empilement et d'obtenir ainsi, dans lesdites au moins deux zones, deux épaisseurs (e et e ) différentes de ladite première couche de diélectrique, ces deux épaisseurs étant différentes de l'épaisseur (e ) de cette couche de diélectrique lors de l'étape (b), (e) retrait du moule.

Description

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PROCEDE DE REALISATION PAR IMPRESSION D'UN FILTRE POUR UNE RADIATION ELECTROMAGNETIQUE

La présente invention concerne le domaine du filtrage spectral, s notamment destiné à des applications d'imagerie. Elle concerne un procédé de réalisation d'un filtre spectral dont les applications sont multiples. On peut notamment citer les capteurs d'images de type CMOS, les dispositifs d'affichage à cristaux liquides ou encore les diodes électroluminescentes. io Un filtre spectral ou encore un filtre de couleur permet de filtrer la lumière par longueur d'onde, de façon à fournir une information sur l'intensité de la lumière dans certaines longueurs d'onde. Plusieurs filtres de couleur peuvent être associés de façon à former, par exemple, des filtres rouge-vert-bleu (RGB dans la terminologie anglaise) qui ls renseignent sur l'intensité de ces trois couleurs. Ainsi, un dispositif d'imagerie à semiconducteur peut comporter, sur un empilement de couches de semiconducteurs, un réseau de filtres de couleur. Ces derniers se présentent sous la forme de pastilles de résine contenant des particules de pigment. Ce réseau est recouvert d'une lentille. 20 Quand la lumière passe à travers cette lentille, chaque filtre transmet la lumière d'une couleur, par exemple la couleur verte, et cette lumière verte est collectée sur un élément de réception correspondant, prévu dans l'empilement de couches. Des films barrière sont prévus dans l'empilement, entre les pastilles 25 colorées et les éléments de réception correspondants, pour isoler les uns des autres les éléments de réception. Un dispositif de ce type présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, il est obtenu par un procédé mettant en oeuvre de nombreuses étapes de photolithogravure. 30 Par ailleurs, compte tenu de la distance entre les films barrière et les éléments de réception, ceux-ci peuvent être mal isolés optiquement les uns des autres. Ainsi, notamment lorsque la lumière pénètre obliquement dans le dispositif, elle peut être reçue par un élément de réception qui n'est pas le bon. Ceci altère la fonction de séparation des couleurs, la résolution et la sensibilité à la longueur d'onde. s Le document US-7 759 679 propose ainsi un dispositif d'imagerie à semiconducteur dans lequel les filtres de couleur sont formés chacun d'un film diélectrique multicouche. Les filtres de couleur peuvent ainsi présenter une épaisseur inférieure à celle des pastilles de résine renfermant des pigments. Ceci permet de io réduire la distance entre les éléments de réception et les films barrière, de façon à améliorer la fonction de séparation des couleurs. Chaque filtre de couleur nécessite une structure multicouche spécifique qui peut comporter un nombre élevé de couches de diélectrique disposées en alternance. ls Ainsi, un dispositif de ce type nécessite toujours de nombreuses étapes de réalisation. On a également envisagé d'utiliser des couches diélectriques nanostructurées pour ce type d'application. Il est ainsi fait référence à l'article de V. Lousse et al. « Angular and polarization properties of a photonic crystal slab 20 mirror », Optics express, Vo1.12(8), pp 1575, 2004. Cependant, ces couches de diélectrique se révèlent très sensibles à l'angle d'incidence de la lumière. II a également été proposé un filtre métallique pour des applications de capteurs d'image dans le visible. On peut ainsi se référer à l'article de 25 P.B. Cartrysse et al. « One-mode mode/ for patterned metal /ayers inside integrated color pixels » Optics Letters, Vo1.29, N °9, pp 974-976, 2004. Dans ce cas, le filtrage est réalisé par un filtre passe-haut grâce au blocage des modes guidés dans un réseau à une dimension. Cependant, le filtrage dépend fortement de la polarisation de la lumière.

On connaît d'autres filtres du type métal/diélectrique comprenant au moins une couche de diélectrique formée entre deux films minces de métal de façon à former une cavité de Fabry-Pérot. Ainsi, le document US-6 031 653 décrit un filtre comprenant deux s plaques transparentes, par exemple en verre, espacées l'une de l'autre pour former une cavité. Les deux surfaces opposées des plaques transparentes sont recouvertes de films métalliques fins. Ces deux films métalliques et la cavité centrale forment une cavité de Fabry-Pérot. La transmission du filtre est réglée en ajustant l'épaisseur de la cavité. io Ainsi, en fonctionnement, une partie de la lumière incidente correspondant à la longueur d'onde du filtre est transmise à travers celui-ci sous la forme d'un faisceau coloré, tandis que le reste de la lumière incidente est réfléchie. De façon générale, l'épaisseur de la couche diélectrique fixe la longueur d'onde centrale transmise, tandis que l'épaisseur des couches métalliques ls permet de régler la largeur spectrale de transmission. Par ailleurs, l'utilisation de plusieurs cavités de Fabry-Pérot permet de modifier le profil spectral de la transmission du filtre. Un filtre de ce type est réalisé en utilisant des techniques classiques de fabrication de semi-conducteurs. 20 Ainsi, pour obtenir un filtre rouge-vert-bleu, il convient de former au moins une cavité diélectrique dont l'épaisseur doit présenter trois valeurs différentes. Ceci nécessite une étape de masquage puis de gravure pour chaque cavité diélectrique réalisée. Une fois le filtre trois couleurs réalisé, il convient ensuite de le 25 planariser avant de procéder à d'autres étapes, comme la formation des microlentilles sur le filtre. L'étape de planarisation impose l'ajout d'une couche supplémentaire, ce qui augmente l'épaisseur de l'empilement. Ceci accroît le passage de photons d'une lentille à un pixel voisin et diminue donc la résolution du filtre. 30 De façon générale, le nombre d'étapes de masquage et de gravure augmente avec le nombre de cavités souhaitées présentant une épaisseur différente.

Typiquement, quatre étapes de photolithogravure sont nécessaires pour obtenir un filtre trois couleurs. Le document US-6 031 653 décrit un procédé permettant d'obtenir, à partir d'une couche de résine photosensible et d'une étape de gravure, trois zones s d'épaisseurs différentes. Pour cela, un masque à plusieurs niveaux de gris est utilisé. Cependant, les matériaux obtenus ne présentent pas une bonne stabilité physique et chimique. Par ailleurs, compte tenu du procédé utilisé, les indices optiques ne seront pas homogènes d'une zone à l'autre, voire à l'intérieur d'une même zone. Ceci constitue un inconvénient majeur pour un filtre. io Les filtres de type Fabry-Pérot présentent l'avantage de ne pas nécessiter de filtre infrarouge, contrairement aux capteurs d'imagerie dans le domaine visible, car les couches de métal présentes permettent de réfléchir les ondes infrarouges. Par ailleurs, ils sont relativement fins, leur épaisseur étant ls généralement comprise entre 350 et 450 nm, alors que les pastilles de résine renfermant des pigments présentent typiquement une épaisseur de 1 pm. Cette épaisseur relativement faible est favorable à la séparation de couleurs et à la résolution. Enfin, ces filtres permettent d'obtenir des réponses spectrales qui 20 sont réglables, par l'ajustement de l'épaisseur de la couche de diélectrique. Les filtres de type Fabry-Pérot présentent cependant des inconvénients. Tout d'abord, ils doivent être réalisés sur des substrats compatibles avec le domaine de la microélectronique ou de la microélectromécanique. Cette 25 contrainte consiste essentiellement en l'utilisation de substrats en verre ou en silicium et présentant une surface plane. Par ailleurs, la fabrication de ces filtres de type Fabry-Pérot nécessite la mise en oeuvre d'un nombre important d'étapes (lithogravure, gravure, dépôt et nettoyage). Certaines d'entre elles nécessitent l'utilisation d'outillages 30 onéreux. C'est notamment le cas de la lithographie et de la gravure. Ceci conduit à un coût de fabrication relativement important. 2977684 s

L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un procédé de réalisation d'un filtre spectral dont la mise en oeuvre est simplifiée, ce procédé aboutissant à un filtre présentant les mêmes avantages que les filtres du type Fabry-Pérot. s Ainsi, l'invention concerne un procédé de réalisation d'un filtre pour une radiation électromagnétique comprenant au moins deux filtres de couleur, formés chacun d'un empilement sur un substrat d'au moins une couche de diélectrique et de couches de métal en alternance, pour transmettre au moins deux couleurs, ledit procédé comportant les étapes suivantes : io (a) dépôt sur ledit substrat d'une première couche de métal, (b) dépôt sur ladite première couche de métal d'une première couche de diélectrique déformable mécaniquement et présentant une épaisseur déterminée, (c) dépôt sur ladite première couche de diélectrique d'une deuxième couche de métal, ls (d) impression de l'empilement obtenu par un moule permettant de générer des déplacements de matière dans au moins deux zones de l'empilement et d'obtenir ainsi, dans lesdites au moins deux zones, deux épaisseurs différentes de ladite première couche de diélectrique, ces deux épaisseurs étant différentes de l'épaisseur de cette couche de diélectrique lors de l'étape (b), 20 (e) retrait du moule. Dans une variante de mise en oeuvre, ce procédé comprend, avant l'étape (d), deux étapes complémentaires consistant : (c,) à déposer sur ladite deuxième couche de métal, une deuxième couche de diélectrique déformable mécaniquement et présentant une épaisseur 25 déterminée et (c2) à déposer sur ladite deuxième couche de diélectrique, une troisième couche de métal, l'étape (d) d'impression permettant également d'obtenir dans lesdites au moins deux zones de l'empilement, deux épaisseurs différentes de ladite deuxième couche de 30 diélectrique, ces deux épaisseurs étant différentes de celle de la deuxième couche de diélectrique lors de l'étape (c1).

Dans une autre variante de réalisation, le procédé selon l'invention comprend avant l'étape (b), une étape complémentaire (bo) consistant à déposer sur ladite couche de métal, une couche de diélectrique non déformable mécaniquement. Dans une autre variante de réalisation, le procédé selon l'invention s comprend avant l'étape (c,), une étape complémentaire (co) consistant à déposer sur ladite deuxième couche de métal, une couche de diélectrique non déformable mécaniquement. De façon préférée, le moule présente une surface destinée à venir en contact avec l'empilement lors de l'étape (d), qui comporte au moins deux zones io conçues pour exercer une pression différente sur l'empilement. Ainsi, lesdites au moins deux zones sont avantageusement décalées dans une direction perpendiculaire à ladite surface, le moule étant soumis à une pression uniforme. De façon préférée, le diélectrique déformable mécaniquement est ls déformable à basse température. Egalement de façon préférée, le diélectrique déformable mécaniquement est une résine thermoplastique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description 20 qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre les premières étapes du procédé selon l'invention, pour l'obtention d'un exemple de filtre, - la figure 2 illustre l'étape d'impression du procédé selon l'invention, pour cet exemple de filtre, 25 - la figure 3 comporte deux courbes illustrant la transmission du filtre deux couleurs tel que celui illustré à la figure 2, en fonction de la longueur d'onde, - la figure 4 illustre les premières étapes du procédé selon l'invention, pour l'obtention d'un autre exemple de filtre, - la figure 5 représente en vue en coupe, un autre exemple d'un filtre obtenu par le 30 procédé selon l'invention et comportant trois filtres de couleur, - la figure 6 comporte trois courbes illustrant la transmission du filtre du type illustré à la figure 5, en fonction de la longueur d'onde et, - la figure 7 est une vue en perspective d'un autre exemple de filtre obtenu avec le procédé selon l'invention. Les premières étapes du procédé selon l'invention vont maintenant être décrites en référence à la figure 1. Sur un substrat 10, est déposée une première couche de métal 11. Le substrat peut être en verre, en silicium, ou en un matériau multicouche peu déformable. Par ailleurs, contrairement aux filtres de type Fabry-Pérot, le substrat ne présente pas nécessairement une surface plane. Sur cette première couche de métal 11, est déposée une couche de diélectrique 12 qui présente une épaisseur eo. Ce diélectrique présente la propriété d'être déformable ls mécaniquement. On comprend ici par « matériau déformable mécaniquement », un matériau qui peut être déformé par l'application d'une pression, cette déformation étant permanente. La force qui doit être appliquée à ce matériau pour le déformer dépend de la température du matériau. A titre d'exemple, le diélectrique utilisé pourra être une résine stable 20 chimiquement, dans la mesure où la couche de diélectrique est en contact avec du métal. C'est notamment le cas des résines thermoplastiques. On peut également envisager d'autres matériaux que les résines comme notamment les matériaux sol-gel. 25 Sur cette couche de diélectrique 12, est déposée une deuxième couche de métal 13. L'empilement 1 illustré à la figure 1 est alors obtenu. Comme l'illustre cette figure, l'épaisseur des différentes couches 11 à 13 est identique dans tout l'empilement. Ainsi, l'empilement 1 illustré à la figure 1 peut constituer un filtre pour 30 une couleur. L'épaisseur eo de la couche 12 fixe la longueur d'onde centrale transmise, comme pour un filtre de type Fabry-Pérot. s io 2977684 s

L'empilement 1 est ici illustré en coupe transversale. II est ainsi délimité par une surface supérieure 14 et une surface inférieure 15 opposée, lesquelles peuvent par exemple présenter une forme carrée. La figure 2 illustre, également en coupe transversale, un moule 2. s Ce moule 2 présente une forme générale plane et il est délimité par une surface supérieure 20 et une surface inférieure 21. Cette surface 21 est destinée à venir en contact avec la surface supérieure 14 de l'empilement 1. Comme l'illustre la figure 2, elle comporte deux zones 210 et 211 qui sont décalées dans une direction perpendiculaire à la surface 21. En pratique, ces io deux zones 210 et 211 sont sensiblement planes et la zone 210 est en saillie par rapport à la zone 211. Le décalage entre les deux zones 210 et 211 est référencé d sur la figure 2. Dans l'exemple illustré, ces deux zones présentent une surface identique. La valeur du décalage d est inférieure à l'épaisseur totale de ls l'empilement 1 pour éviter la rupture d'une autre couche que la deuxième couche de métal. Ensuite, le moule 2 est appliqué contre la surface supérieure 14 de l'empilement 1 et une pression est exercée sur le moule. Cette pression doit être suffisamment élevée pour permettre la déformation plastique du diélectrique. 20 Compte tenu de la forme du moule, sa partie 210 exerce, sur l'empilement, une pression plus importante que son autre partie 211. De ce fait, l'empilement 1, du fait de la pression exercée par le moule 2, est modifié et comporte deux parties différenciées 100 et 101 adjacentes. La forme du moule pourrait être modifiée de telle sorte que les deux 25 parties 100 et 101 ne soient pas adjacentes. Dans la partie 100 de l'empilement 1, en regard de la zone 210 du moule 2, la couche 12 de diélectrique est plus pressée que dans la partie 101 de l'empilement en regard de la zone 211 du moule. Ainsi, dans la partie 100, la couche 12 de diélectrique perd un 30 volume de matière déformable qui est transféré dans la partie 101 qui subit une pression moins importante.

L'action du moule 2 permet donc d'obtenir, dans l'empilement, une partie 100 présentant une couche de diélectrique 120 d'épaisseur e1 et une partie 101 présentant une couche de diélectrique 121 d'épaisseur e2, les épaisseurs e1 et e2 étant différentes. Chacune des parties présente une forme s polygonale, par exemple rectangulaire. Le retrait du moule intervient lorsque les couches de diélectrique 120 et 121 présentent l'épaisseur souhaitée. Le matériau diélectrique est déformé de manière irréversible et les épaisseurs e1 et e2 sont figées. Le filtre 3, obtenu après impression de l'empilement 1 par le moule 2, io permet de filtrer deux couleurs différentes puisque les épaisseurs e1 et e2 sont différentes. De façon générale, la technique d'impression est décrite dans l'ouvrage « Nanotechnology » Edition ISTE Wiley 2011, Stefan Landis. Cependant, l'épaisseur de la première couche de métal 11 est ls identique dans l'empilement 1 et dans le filtre 3. De même, l'épaisseur des couches métalliques 130 et 131 du filtre 3 est identique à celle de la deuxième couche de métal 13. Pour simplifier la représentation, la figure 2 illustre une couche de métal 13 qui a été rompue et forme deux couches 130 et 131. En pratique, la 20 couche 13 pourra n'être que déformée sous l'effet de la pression exercée sur le moule. La limite plastique d'un métal étant bien supérieure à celle d'une résine, c'est la couche de diélectrique qui voit son volume changer et non la couche de métal. La valeur de la pression exercée sur le moule pour déformer l'empilement 1 dépend bien sûr du matériau diélectrique constituant la couche 12, de 25 la température de l'empilement, ainsi que de l'épaisseur de la couche de métal 13. De façon générale, la force à exercer sur l'empilement 1 sera moins importante si sa température est supérieure à la température ambiante. Cependant, la température choisie doit être inférieure à celle à laquelle le matériau diélectrique est liquide. En effet, à une telle température, l'empilement serait déformé mais ses 30 matériaux constitutifs se mélangeraient lors de cette déformation et celle-ci ne conduirait pas à un filtre tel qu'illustré à la figure 3. 2977684 io

La figure 2 illustre que les épaisseurs e1 de la couche de diélectrique 120 et e2 de la couche de diélectrique 121 sont toutes deux différentes de l'épaisseur eo de la couche de diélectrique 12 prévue initialement dans l'empilement 1. s Dans la mesure où les épaisseurs e1 et e2 fixent la longueur d'onde centrale transmise par les deux parties du filtre 3, il convient maintenant d'expliquer comment elles sont choisies. De façon générale, le dimensionnement du filtre est réalisé à l'aide d'un programme de calcul électromagnétique. On peut par exemple citer le io formalisme de transfert de matrices d'Abeles (« Principes of optics » de Born et Wolf - 1964) ou le formalisme de la méthode modale par expansion de Fourier ou l'analyse rigoureuse par ondes couplées (RCWA dans la terminologie anglaise) (J. Optical Society of America A 12/5 - 1068-1076, mai 1995). Ce programme de calcul permet de déterminer les paramètres ls structurels des empilements métal/diélectrique par pixel ou encore pour chaque filtre dédié à une couleur particulière. Ce calcul fait intervenir les épaisseurs de couches de métal et de diélectrique, leur indice, le spectre de la lumière incidente et la distribution angulaire de la lumière incidente. 20 De manière générale, ce calcul sera utilisé pour obtenir un filtrage spectral performant. Ainsi, dans le cadre d'un filtre trois couleurs rouge-vert-bleu, les différents paramètres seront choisis pour obtenir un filtrage avec un minimum de bruit ou encore avec un maximum d'intensité lumineuse, par exemple. Dans le cas d'un filtre de type Fabry-Pérot, l'épaisseur de la couche 25 de diélectrique pourra être déterminée de la manière suivante. La longueur d'onde centrale À d'un filtre, comportant une couche de diélectrique, est déterminée approximativement par : 2.e.n.cos6 m - (P, + (P2 (E) où 2977684 ii

- e est l'épaisseur de la cavité, c'est-à-dire l'épaisseur de la couche de matériau diélectrique , - m est l'ordre de la cavité ou l'ordre du mode Fabry-Pérot , - n est l'indice effectif de la cavité, c'est-à-dire l'indice de réfraction de la s couche 120 ou 121, - 91 et cp2 sont les déphasages à la réflexion sur les couches ou miroirs métalliques et - 0 est l'angle d'incidence de la lumière incidente sur le filtre (compté à partir de la perpendiculaire à la surface du filtre). io L'ordre de la cavité m est un nombre entier positif entre 1 et 10. II est généralement choisi égal à 1. Les déphasages à la réflexion (pi et 92 sont déterminés par la nature des matériaux et la longueur d'onde incidente considérée. Ainsi, une fois l'ordre de la cavité choisi, l'angle d'incidence de la ls lumière connu ainsi que l'indice de la cavité et le déphasage, l'équation (E) permet de déterminer une épaisseur approximative e pour que la cavité soit centrée sur une longueur d'onde donnée. Une fois la fonction de filtrage calculée pour chaque filtre et chaque longueur d'onde, l'épaisseur e de la cavité et donc de la couche de diélectrique, ainsi 20 que l'épaisseur des couches de métal sont ajustées en fonction des performances recherchées. Ainsi, selon les applications, on recherchera par exemple un bon rendu et un maximum de transmission ou bien un rapport signal à bruit maximum. L'ajustement de l'épaisseur e peut également être effectué de manière plus empirique. Ainsi, une autre méthode consiste à calculer, pour plusieurs 25 épaisseurs e, la réponse du filtre et à choisir l'épaisseur e correspondant au filtre dont la réponse présente un pic de référence positionné conformément au cahier des charges. Ainsi, si l'on se réfère au filtre 3 illustré à la figure 2, l'épaisseur e1 de la couche diélectrique 120, l'épaisseur e2 de la couche de diélectrique 121, ainsi que 30 l'épaisseur des couches de métal 11, 130 et 131 sont déterminées par calcul.

Ceci permet de déterminer la structure de l'empilement 1 qui sera soumis à une étape d'impression par le moule 2. En effet, au niveau de la couche de diélectrique, le bilan global de matière doit être conservé. Ainsi, si les deux zones 210 et 211 du moule 2 sont de s surface identique, l'épaisseur eo sera égale à (e, + e2)/2. Ce qui précède va être illustré avec un filtre du type du filtre 3 illustré à la figure 2 et conçu pour séparer les couleurs rouge et bleue. Ce filtre à deux couleurs est obtenu à partir d'un empilement du type de celui illustré à la figure 1. 10 Dans cet exemple, le substrat est en verre, la première et la deuxième couche de métal 11 et 13 sont réalisées en argent et présentent une épaisseur de 30 nm. Enfin, l'épaisseur eo de la couche 13 de matériau diélectrique est de 120 nm. Ce matériau peut être une résine thermoplastique qui passe de l'état 15 solide à l'état visqueux ou élasto-visqueux quand la température devient supérieure à la température de transition vitreuse. Cette transformation est réversible. L'empilement obtenu subit ensuite une étape d'impression avec le moule 2 illustré à la figure 2, ce qui permet d'obtenir un filtre dans lequel les épaisseurs des couches de métal 11, 130 et 131 sont toujours de 30 nm. Par contre, 20 l'épaisseur e1 de la couche 120 de diélectrique est de 90 nm et l'épaisseur e2 de la couche 121 de diélectrique est de 150 nm. Bien entendu, lors de l'étape d'impression, la force appliquée sur le moule ainsi que la durée du pressage sont choisies de façon à ne pas déformer davantage l'empilement lorsque l'épaisseur e1 est obtenue au niveau de la couche 25 de diélectrique 120. A titre d'exemple, une pression d'environ 60 bars sera appliquée pendant 3 heures et à une température de 20°C, cette température étant inférieure à la température de transition intense du matériau de la couche 12. Lorsque le moule 2 est retiré, un filtre tel qu'illustré à la figure 2 est obtenu. Dans la mesure où le matériau diélectrique utilisé se déforme de manière 30 irréversible, la structure du filtre est conservée, avec les épaisseurs souhaitées.

Il convient de noter qu'en pratique, contrairement à ce que montre la figure 2, les parties 100 et 101 ne sont pas séparées par une surface droite. Au contraire, les deux parties sont reliées par une zone de déformation qui est plus continue. s On se réfère maintenant à la figure 3 qui illustre la réponse du filtre 3, dans l'exemple considéré. Ainsi, la courbe Co illustre la transmission de la partie 100 du filtre 3, tandis que la courbe C1 illustre la transmission de la partie 101 du filtre 3, dans les deux cas en fonction de la longueur d'onde. Chacune de ces courbes présente une 10 forme de pic. La partie 100 du filtre 3 est centrée sur une longueur d'onde de 460 nm. Il s'agit d'un filtre pour la couleur bleue. La partie 101 du filtre 3 est centrée sur une longueur d'onde de 650 nm. Il s'agit d'un filtre pour la couleur rouge. 15 La description qui précède montre que le procédé selon l'invention permet d'obtenir au moins deux filtres de couleurs différentes, à partir d'un même empilement, sans que soient mises en oeuvre des étapes de masquage, gravure ou encore de nettoyage. Ce procédé est donc d'une mise en oeuvre très simplifiée par rapport 20 aux procédés de l'état de la technique, tout en permettant d'aboutir à des filtres présentant les mêmes performances que ceux obtenus par les procédés connus, notamment celui décrit dans le document US-7 759 659. II est maintenant fait référence aux figures 4 et 5 qui illustrent un autre exemple de réalisation d'un filtre, obtenu avec le procédé selon l'invention. 25 La figure 4 illustre, en coupe transversale, l'empilement 4 à partir duquel le filtre sera obtenu. II est délimité par une surface supérieure 48 et une surface inférieure 49. Cet empilement est obtenu en déposant une première couche 41 de métal, sur un substrat 40, du côté opposé à la surface inférieure 49. La surface du 30 substrat n'est pas nécessairement plane.

Sur cette couche de métal 41, est déposée une première couche 42 de diélectrique, ce diélectrique n'étant pas déformable mécaniquement. II peut notamment s'agit d'un diélectrique minéral. Sur cette couche 42, est déposée une première couche 43 de s diélectrique qui est déformable mécaniquement. En pratique, cela signifie que, dans la gamme de pression utilisée, la limite élastique du matériau constitutif de la couche 42 est supérieure à celle du matériau constitutif des couches déposées au-dessus de la couche 42. Sont ensuite successivement déposées sur cette couche 43, une 10 deuxième couche 44 de métal puis, une deuxième couche 45 de diélectrique non déformable mécaniquement, une deuxième couche 46 de diélectrique déformable mécaniquement et enfin, une troisième couche 47 de métal. Lorsque les couches 42 et 45 sont fines, la position des couches 45 et 46, d'une part et 42 et 43, d'autre part peut être inversée. 15 Par ailleurs, l'épaisseur de la couche 42 peut être différente de celle de la couche 45 et les épaisseurs des couches 43 et 46 peuvent être différentes, contrairement à ce qu'illustre cet exemple. Enfin, les couches 41, 44 et 47 peuvent présenter des épaisseurs différentes. 20 Ceci permet d'ajuster plus précisément la transmission maximale du filtre ainsi que la forme du spectre de transmission. Cependant, l'épaisseur de chaque couche 41, 44 ou 47 est uniforme sur tout l'empilement. Ceci contribue à la réduction des coûts de fabrication. Des couches 25 d'épaisseur variable peuvent toutefois être envisagées, pour obtenir un meilleur ajustement des filtres en longueur d'onde, transmission ou largeur de pic. Comme l'illustre la figure 5, une étape d'impression est réalisée sur l'empilement 4, avec le moule 5. Comme le moule 2 illustré à la figure 2, le moule 5 présente une 30 forme sensiblement plane, délimitée par une surface supérieure 50 et une surface inférieure 51. 2977684 ls

La surface inférieure 51 est destinée à venir en contact avec la surface supérieure 48 de l'empilement 4. Elle comporte ici trois zones différentes 510, 511 et 512, de taille identique. Comme pour le filtre 2 illustré à la figure 2, chacune de ces trois s zones est décalée l'une par rapport à l'autre dans une direction perpendiculaire à la surface 51. Le moule 5 est donc appliqué sur l'empilement 4 avec une pression préalablement choisie. Cette pression provoque la rupture des couches métalliques 47 et 44 et la création dans l'empilement de trois parties différentes 600, io 601 et 602, en vis-à-vis de chacune des zones du moule 510, 511 et 512. L'application d'une pression à l'intérieur de l'empilement 4 provoque un transfert de diélectrique depuis la partie 600 qui est soumise à la pression la plus importante, vers la partie 602 qui est soumise à la pression la plus faible. Ainsi, dans la partie 600 du filtre 6, l'épaisseur e1 des première et ls deuxième couches de diélectrique 430 et 460 est inférieure à l'épaisseur e2 des première et deuxième couches de diélectrique 431 et 461 de la partie 601 du filtre. Par ailleurs, cette épaisseur e2 est elle-même inférieure à l'épaisseur e3 des première et deuxième couches de diélectrique 432 et 462 de la troisième partie 602 du filtre 6. Le bilan global de matière doit être conservé. Ainsi, lorsque les 20 zones 510 à 512 sont de surface identique, l'épaisseur eo sera égale à (e, + e2 + e3)/3. Par contre, l'épaisseur des autres couches n'est pas modifiée lors de l'étape d'impression. La fonction des couches de diélectrique non déformable 25 mécaniquement est d'ajuster plus précisément les épaisseurs des cavités après l'application de la pression par le moule. En effet, la pression est uniforme et la quantité de résine avant et après application de la pression est la même. Ces couches permettent donc d'introduire une variable de réglage. La forme de chacune des parties 600 à 602 est polygonale et 30 notamment rectangulaire.

On va maintenant donner un exemple de filtre du type de celui illustré à la figure 5 et conçu pour séparer les couleurs verte, rouge et bleue. Ce filtre à trois couleurs est obtenu à partir d'un empilement du type de celui illustré à la figure 4. s Dans cet exemple, le substrat est en verre et les trois couches de métal sont réalisées en argent. La première couche de métal 41 présente une épaisseur de 20 nm, la deuxième couche 44, une épaisseur de 36 nm et la troisième couche 47, une épaisseur de 12 nm. La première couche 42 de diélectrique non déformable 10 mécaniquement est réalisée en une résine thermoplastique ou thermodurcissable ou une résine photopolymérisable et présente une épaisseur de 65 nm. De même, la deuxième couche 45 de diélectrique non déformable est réalisée en ZnSSiO2 et présente une épaisseur de 65 nm. Enfin, la première et la deuxième couches 43 et 46 de diélectrique 15 déformable mécaniquement présentent une épaisseur eo de 30 nm. Elles peuvent être réalisées en une résine organique, un matériau organométallique ou sol-gel. Un matériau sol-gel est constitué de matière organique et de minéraux. II peut être stabilisé par UV ou thermiquement. L'empilement obtenu subit ensuite une étape d'impression avec le 20 moule 5 illustré à la figure 5, ce qui permet d'obtenir un filtre 6 dans lequel les épaisseurs des couches de métal 41, 440, 441, 442 et 470, 471, 472 sont inchangées. II en est de même pour les épaisseurs des premières couches 42, 450, 451 et 452 de diélectrique non déformable mécaniquement. Par contre, l'épaisseur e1 des couches de diélectrique 25 déformable 430 et 460 est de 5 nm et l'épaisseur e3 des couches 432 et 462 de diélectrique déformable est 55 nm. Dans cet exemple particulier, l'épaisseur e2 des couches 431 et 461 de diélectrique déformable est égale à eo, c'est-à-dire à 30 nm. Lors de l'étape d'impression, la force appliquée sur moule et la durée 30 du pressage sont choisies de façon à arrêter cette étape et retirer le moule lorsque l'épaisseur e1 souhaitée est obtenue au niveau des couches de diélectrique 430 et 460. A titre d'exemple, une pression d'environ 60 bars est appliquée pendant 3 heures à une température de 20°C, cette température étant inférieure à la s température de transition vitreuse du matériau des couches 43 ou 46. Après retrait du moule, un filtre tel que celui illustré à la figure 5 est obtenu. Cette structure est conservée avec les épaisseurs souhaitées, puisque le matériau diélectrique des couches 43 et 46 de l'empilement a été déformé de manière irréversible. io Dans l'exemple illustré, les épaisseurs des couches 460, 430 ; respectivement 461, 431 ; respectivement 462, 432 sont égales. L'invention n'est pas limitée à cet exemple. Selon les matériaux utilisés pour réaliser les couches 43 et 46 et/ou les conditions de chauffage de l'empilement, ces épaisseurs pourraient être différentes à l'intérieur d'une même partie du filtre. ls On se réfère maintenant à la figure 6 qui illustre la réponse du filtre 6, dans l'exemple considéré. Ainsi, la courbe To illustre la transmission de la partie 600 du filtre 6, la courbe T1, la transmission de la partie 601 et la courbe T2, la transmission de la partie 602, dans les trois cas en fonction de la longueur d'onde. 20 La figure 6 montre ainsi que la partie 600 du filtre 5 est centrée sur une longueur d'onde de 400 nm. Il s'agit d'un filtre pour la couleur verte. La partie 601 du filtre 5 est centrée sur une longueur d'onde de 460 nm. Il s'agit d'un filtre pour la couleur bleue. Enfin, la partie 602 du filtre 5 est centrée sur une longueur d'onde 25 de 560 nm. Il s'agit d'un filtre pour la couleur rouge. Cet autre exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention montre qu'il permet d'obtenir, à partir d'un même empilement, trois filtres de couleurs différentes, sans que soient mises en oeuvre des étapes de masquage, gravure ou nettoyage. 30 La comparaison des figures 3 et 6 montre que le filtre selon la figure 2 permet d'obtenir des couches formant un pic dont la largeur est inférieure à celle des courbes obtenues avec le filtre selon la figure 5. Ainsi, on choisira un filtre présentant une seule cavité, lorsque l'application envisagée nécessite un niveau de transmission élevé et une forte résolution. Par contre, on choisira un filtre comportant au moins deux cavités, lorsque l'application requiert un rapport signal/bruit important s et une plus grande facilité de reconstitution des couleurs pour l'image. II est maintenant fait référence à la figure 7 qui illustre un autre filtre obtenu avec le procédé selon l'invention. Ce filtre est un filtre trois couleurs composé de quatre filtres ou pixels. io Le pixel 71 est destiné à filtrer une première couleur, par exemple la couleur rouge, les pixels 71 et 72 sont destinés à filtrer la même couleur, par exemple la couleur verte et le pixel 74 est destiné à filtrer une autre couleur, par exemple la couleur bleue. Ce filtre est obtenu à partir d'un empilement du type de celui illustré à ls la figure 4, avec un substrat 80, une première couche 81 en matériau diélectrique non déformable mécaniquement, une première couche de matériau diélectrique déformable mécaniquement, une première couche de métal, une deuxième couche de matériau diélectrique non déformable mécaniquement, une deuxième couche de matériau déformable mécaniquement et enfin une deuxième couche de métal. 20 Sur cet empilement dont la surface est sensiblement carrée, sont délimitées quatre zones différentes, également en forme de carré. Sur la zone correspondant au pixel 74 est appliquée la pression la plus importante. Sur les zones correspondant aux pixels 72 et 73 est appliquée une pression plus faible et sur la zone correspondant au pixel 71 est appliquée une pression encore plus faible. 25 De ce fait, dans les pixels 72 et 73, les couches de diélectrique 822, 852 ou 853 présenteront la même épaisseur e2. Cette épaisseur e2 est supérieure à celle e4 des couches de diélectrique 824 et 854 dans le pixel 74. Cette épaisseur e2 sera par contre inférieure à l'épaisseur e1 des 30 couches de diélectrique 821 et 851, dans le pixel 71.

Bien entendu, comme expliqué précédemment, l'épaisseur des première et deuxième couches de diélectrique déformable de l'empilement initial est choisie de façon appropriée pour que les épaisseurs e,, e2 et e3 des différents pixels permettent d'ajuster la couleur que chaque pixel est destiné à filtrer. Par ailleurs, le procédé selon l'invention pourrait également permettre d'obtenir des filtres comprenant plus de quatre pixels ou encore des filtres comportant des pixels de géométrie différente. Le procédé selon l'invention peut également être mis en oeuvre pour réaliser des réseaux de pixels. Ces réseaux peuvent notamment être constitués de pixels arrangés périodiquement, par exemple selon une répétition d'une matrice de 4 pixels telle qu'illustrée à la figure 7. II suffit alors que le moule de pressage soit lui aussi conçu avec la même périodicité pour obtenir, après application de la pression, le réseau souhaité.

15 II convient également de noter que le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre à partir d'empilements qui ne sont pas nécessairement plans. Ceci permet donc de réaliser des filtres présentant une surface courbe. Pour cela, on utilise un substrat présentant par exemple une forme de lentille, sur lequel sont déposées les différentes couches mentionnées précédemment. Un moule de forme 20 appropriée est ensuite utilisé pour réaliser les différents pixels. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. s 10 25

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un filtre pour une radiation électromagnétique comprenant au moins deux filtres de couleur, formés chacun d'un empilement sur un s substrat d'au moins une couche de diélectrique et de couches de métal en alternance, pour transmettre au moins deux couleurs, ledit procédé comportant les étapes suivantes : (a) dépôt sur ledit substrat (10, 40) d'une première couche (11, 41) de métal, (b) dépôt sur ladite première couche de métal d'une première couche (12, 43) de io diélectrique déformable mécaniquement et présentant une épaisseur (eo) déterminée, (c) dépôt sur ladite première couche de diélectrique d'une deuxième couche (13, 44) de métal, (d) impression de l'empilement obtenu par un moule permettant de générer des ls déplacements de matière dans au moins deux zones de l'empilement (100, 101 ; 600, 601, 602) et d'obtenir ainsi, dans lesdites au moins deux zones, deux épaisseurs (e,, e2) différentes de ladite première couche de diélectrique, ces deux épaisseurs étant différentes de l'épaisseur (eo) de cette couche de diélectrique lors de l'étape (b), 20 (e) retrait du moule.
2. 2. Procédé selon la revendication 1 comprenant, avant l'étape (d), deux étapes complémentaires consistant : (c,) à déposer sur ladite deuxième couche de métal, une deuxième couche (46) 25 de diélectrique déformable mécaniquement et présentant une épaisseur déterminée et (c2) à déposer sur ladite deuxième couche de diélectrique, une troisième couche (47) de métal, l'étape (d) d'impression permettant également d'obtenir dans lesdites au moins deux 30 zones de l'empilement, deux épaisseurs différentes de ladite deuxième couche dediélectrique, ces deux épaisseurs étant différentes de celle de la deuxième couche de diélectrique lors de l'étape (c1).
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 comprenant, avant l'étape (b), une s étape complémentaire (bo) consistant à déposer sur ladite première couche de métal, une couche de diélectrique (42) non déformable mécaniquement.
4. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3 comprenant, avant l'étape (c1), une étape complémentaire (co) consistant à déposer sur ladite deuxième couche de io métal, une couche (45) de diélectrique non déformable mécaniquement.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le moule présente une surface (21, 51) destinée à venir en contact en contact avec l'empilement lors de l'étape (d) qui comporte au moins deux zones (210, 211 ; 510, 511, 512) conçues ls pour exercer une pression différente sur l'empilement.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans laquelle lesdites au moins deux zones du moule sont avantageusement décalées dans une direction perpendiculaire à ladite surface (21, 51), le moule étant soumis à une pression uniforme.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le diélectrique déformable mécaniquement est déformable à basse température.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le diélectrique 25 mécaniquement est une résine thermoplastique. 20