EP0382642A1 - Dispositif d'affichage monochrome à mémoire du type photoconducteur-électroluminescent - Google Patents

Dispositif d'affichage monochrome à mémoire du type photoconducteur-électroluminescent Download PDF

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EP0382642A1
EP0382642A1 EP90400348A EP90400348A EP0382642A1 EP 0382642 A1 EP0382642 A1 EP 0382642A1 EP 90400348 A EP90400348 A EP 90400348A EP 90400348 A EP90400348 A EP 90400348A EP 0382642 A1 EP0382642 A1 EP 0382642A1
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EP
European Patent Office
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spectrum
layer
photoconductive
electroluminescent
light
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EP90400348A
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Pascal Thioulouse
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Etat Francais Represente Par Le Ministre Des Postes Telecommunications Et De L'espace
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    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
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    • G09G2300/088—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements using a non-linear two-terminal element
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    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/145—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen
    • G09G2360/147—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen the originated light output being determined for each pixel
    • G09G2360/148—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen the originated light output being determined for each pixel the light being detected by light detection means within each pixel

Definitions

  • the present invention relates to a monochrome electroluminescent display device with memory effect usable in the field of optoelectronics for the analog display of complex images or for the display of alphanumeric characters.
  • a display device is said to have a memory effect if its electro-optical characteristic (luminance-voltage curve) exhibits hysteresis. For the same voltage located inside the hysteresis loop, the device can thus have two stable states: off or on. Plasma and alternately excited screens have such a characteristic of bistability, which is currently widely used.
  • a memory effect display to display a still image, it is sufficient to apply simultaneously and continuously to the entire screen a so-called maintenance voltage.
  • the latter can be a sinusoidal signal or in the form of slots for example, but above all, the form and frequency of this maintenance signal can be chosen independently of the complexity of the screen, in particular the number of lines of dots. display. There is therefore in principle no limit to the complexity of a memory effect display screen.
  • ACTFEL thin-film electroluminescence display with capacitive coupling
  • PC-EL memory effect the principle of which is as follows.
  • the photoconductive material When the device is in the off state, the photoconductive material is not very conductive and retains a significant part of the voltage V applied to the assembly. If one increases V to a value Von such that the voltage present at the terminals of the electroluminescent structure exceeds the electroluminescence threshold, the PC-EL device switches to the on state. The photoconductive material is then illuminated by the electroluminescent structure and goes into the conductive state. The voltage across its terminals drops and this results in an increase in the voltage available for the electroluminescent structure. To switch off a PC-EL device, it suffices to decrease the total voltage V to a value Voff lower than Von: this gives a luminance-voltage characteristic comprising a hysteresis.
  • PC-EL structure was recently described in document FR-A-2 574 972 and in the article by the inventor entitled “Monolithic Thin-Film Photoconductor-ACEL Structure with Extrinsic Memory by Optical Coupling” and published in IEEE Transactions on Electron Devices, vol. ED-33, no.8 , August 1986, pages 1149-1153.
  • FIG. 1 This structure is shown diagrammatically in FIG. 1. It comprises a glass substrate 10 on which are deposited an electrode 12, a first dielectric layer 14, an electroluminescent layer 16, a second dielectric layer 18, a photoconductive layer 20, a third dielectric layer 21 and finally an electrode 22.
  • the electrodes 12 and 22 are connected to an alternating voltage source 24.
  • the layers PC and EL are thin layers, the thickness of which is on the order of a micrometer.
  • Such a structure is simple to produce because it does not require additional etching steps. Furthermore, the current-voltage behavior of the thin layer photoconductor in the dark is highly non-linear and reproducible. The beneficial consequences are that the electrical ignition of the device is always easy, that the hysteresis depends only slightly on the excitation frequency and that the reproducibility of the hysteresis margin from one manufacturing to another is guaranteed. .
  • a PC-EL display device comprising a photoconductive layer interposed between a first and a second light-emitting layer.
  • the first electroluminescent layer has a light emission band which is included within the limits of the excitation (or sensitivity) band of the photoconductive layer;
  • the second electroluminescent layer has a light emission band which is outside these limits and which is in principle included in the visible part of the spec be light usable for display.
  • Such a device is described in document FR-A-2 335 902.
  • This display device has an operating voltage V that is still too high.
  • this device and the previous devices have a relatively poor contrast. Indeed, the parasitic reflections of the electroluminescent emission of a determined memory point can disturb the display of the neighboring points.
  • the object of the invention is precisely a monochrome electroluminescent display device with a memory effect which in particular makes it possible to remedy these drawbacks.
  • the display device comprises on a insulating substrate a single electroluminescent layer and a stacked photoconductive layer, the assembly of these two layers being interposed between a first and a second electrode system connected to a source of electrical voltage. to excite certain zones of the electroluminescent layer, and is characterized in that the photoconductive layer is such that the overlap region of the light sensitivity spectrum of this photoconductive layer and of the emission spectrum of the ambient lighting is minimal and in that that the light-emitting layer is such that the overlap area of said sensitivity spectrum and of the emission spectrum of the light-emitting layer is maximum.
  • the overlap of the emission spectrum of the electroluminescent layer and of the sensitivity spectrum of the photoconductive layer ensures the bistability of the PC-EL display device.
  • the photoconductive layer When the emission spectrum of the ambient lighting is known, which is the case when using the display device indoors with a determined type of lighting, having a reduced emission domain (use of monochromatic lamps in certain laboratories for example), the photoconductive layer must have a spectrum of sensitivity outside the emission spectrum of ambient lighting; this necessitates the use of photoconductive materials having sensitivity spectra located in shorter or longer wavelengths than those contained in the emission spectrum of ambient lighting.
  • either a photoconductive layer is used whose cut-off wavelength on the side of the longer wavelengths, noted ⁇ 2 and determined at mid -height on the sensitivity spectrum of the photoconductive material, is located in the ultraviolet, that is to say is less than 450 nm, or a photoconductive layer whose cut-off wavelength on the wavelength side shorter, denoted ⁇ 1 and determined at mid-height on the sensitivity spectrum of the photoconductive layer, is located in the infrared, that is to say above 700 nm.
  • the emission spectrum of the light-emitting layer must cover both the visible spectrum for display and the sensitivity spectrum of the photoconductive material.
  • the electroluminescent material may have a broadband emission spectrum or a multi-band emission spectrum, one of the bands being in the visible spectrum and the other in the ultraviolet or infrared depending on the photoconductive material used.
  • photoconductive material having its peak of light sensitivity located in the infrared
  • CdSe As an example of photoconductive material having its peak of light sensitivity located in the infrared, one can cite the CdSe.
  • electroluminescent material having an emission in the visible and in the infrared, mention may be made of ZnS: Tm3+ or ZnS: Mn2+ with a high Mn2+ content (greater than 1% by atom).
  • photoconductive material having a sensitivity spectrum located in the ultraviolet mention may be made of hydrogenated and carbon-containing amorphous silicon of formula a-Si 1-x C x : H with x close to 0.4, which corresponds to a concentration C in methane, in the methane-silane gas mixture used for the deposition of a layer of this material, equal to 0.99.
  • C [CH4] / [CH4] + [SiH4].
  • an optical filter is used between the light-emitting layer and the observer of the device, having the role of passing the part of the emission spectrum of the light-emitting layer most useful for display and of blocking a region of the emission spectrum of ambient lighting, the sensitivity spectrum of the photoconductive layer then being essentially contained in said region.
  • the most useful part for displaying the emission spectrum of the light-emitting layer is that which retains a sufficiently high luminescence as well as an emission color compatible with the intended application.
  • the sensitivity spectrum of the photoconductive layer is contained entirely or almost entirely in the region of the emission spectrum blocked by the optical filter avoids the influence of ambient light on the photoconductive layer and therefore the untimely lighting of the points not displayed.
  • the electroluminescent layer can then have a fairly broad emission spectrum so as to cover not only a part of the unblocked visible spectrum, for display, but also a significant part of the sensitivity spectrum of the photoconductive layer in the blocked part, for the PC-EL effect.
  • the optical filter can be a band pass filter, a low pass filter or a high pass filter.
  • the electroluminescent material may have a broad band spectrum or else a spectrum formed by several bands (at least two bands), one of the bands being located in the transmission spectrum of the filter and the other band being situated in the spectral range of filter blockage.
  • ZnS Mn2+ of relatively narrow emission band located in yellow and orange; CaS: predominantly red Eu2+; SrS: predominantly Eu2+ ranging from red to orange; CaS: Ce3+ predominantly going from green to orange; SrS: Ce3+ predominantly ranging from blue to green.
  • ZnS Sm3+ predominantly red
  • alloys such as Zn x Sr 1-x S: Tb3+; Zn x Ca 1-x S: Tb3+; Sr x Ca 1-x S: Tb3+ with x ranging from 0 to 1.
  • photoconductive materials with determined sensitivity spectrum such as CdS, CdSe, or a-Si: H.
  • a-Si 1-x C x : H is used with 0 ⁇ x ⁇ 0.5.
  • the optical filters can be interference filters. These filters make it possible to obtain low pass, high pass and band pass spectra with arbitrary cut-off wavelengths. In addition, they exhibit a sudden spectral transition from the state passing to the blocking state as well as a great chemical and thermal stability. On the other hand, these filters are often expensive. Also, when possible, colored glasses or organic filters are used instead.
  • Organic filters are in particular those used for polychrome liquid crystal screens such as layers of polymer (or gelatin) loaded with dyes or organic pigments; polyimide layers with dyes; organic pigments or dyes evaporated under vacuum: perylene (red), lead phthalocyanine (blue), copper phthalocyanine (green), quinacridone (magenta), isoindolinone (yellow); electroplated pigments.
  • all known electrode systems for display can be used.
  • one of the electrode systems can consist of point electrodes and the other system consists of a common electrode.
  • the electrode systems each consist of conductive strips parallel to each other, the conductive strips of the first system being crossed relative to the conductive strips of the second system.
  • the device of the invention can operate in reflection or in transmission.
  • one or two of the electrode systems may be transparent.
  • the device according to the invention comprises a first electrode system consisting of conductive strips 30, parallel to each other. These conductive strips 30 are generally reflective and made of aluminum. These electrodes are arranged on a photoconductive layer 32 in a-Si 1-x C x : H, with 0 ⁇ x ⁇ 1, 1 micrometer thick covering an electroluminescent structure constituted by a single emitting layer 34, as shown in FIG. 2, or associated with one or more dielectric layers, as represented in FIG. 1 or in the document FR-A-2 574 972.
  • the electroluminescent material is in particular one of those mentioned above; its thickness is between 0.5 and 2 micrometers (typically 0.7 m).
  • the dielectric layers 14, 18, 21 can be made of one of the materials chosen from Si3N4, SiO2, SiO x N y , Ta2O5 and have a thickness of 200 nm.
  • the second system of electrodes 36 consisting of conductive strips parallel to each other and made of a transparent ITO material for example, the electrodes 36 being arranged perpendicular to the electrodes 30.
  • the second electrode system 36 is supported by an insulating substrate 38 generally made of glass, provided on its underside with a filter 40.
  • the display is observed by the rear face of the device, that is to say - say on the side of the filter. Likewise, the device is lit from the side of the filter using a white lamp 41.
  • the filter 40 of the device of the invention allows efficient filtering of the stray reflections 43 of a pixel, due to the electroluminescent emission, and therefore of preventing any disturbance of the neighboring pixels.
  • the device according to the invention operates like the devices of the prior art and in particular by using an alternative power source 24 connected to the electrodes 36 and 30; the oscillation frequency is 1 kHz, the 0-peak amplitude is 150 to 290 volts (typically 230 volts). With the IBM device, the operating voltage is typically 300 V, which is higher than that used in the invention.
  • the spectrum 42 of emission of ambient light and the visible spectrum 44 is represented.
  • the transmission spectrum of an optical filter F is represented.
  • curve 46 corresponds to the transmission spectrum of a high pass filter
  • curve 47 corresponds to that of a band pass transmission filter.
  • the sensitivity spectrum of the photoconductive material (PC) has been represented.
  • the emission spectrum of a broadband electroluminescent material (EL) is shown and on part e, the luminescence spectrum of a multi-line electroluminescent material.
  • the high pass or band pass filter (FIG. 3b) comprises a cut-off wavelength ⁇ 0 below which the ambient light is filtered and above which the ambient light is transmitted.
  • This cut-off wavelength ⁇ 0 is such that the transmission spectrum of the filter is essentially located in the visible light spectrum 44 for display. In practice, ⁇ 0 corresponds to 1/10 of the transmitted light.
  • the photoconductive material (FIG. 3c) has a lower cut-off wavelength ⁇ 1 and a higher cut-off wavelength ⁇ 2; these cut-off wavelengths are taken for a sensitivity halfway up the sensitivity spectrum.
  • ⁇ 04 corresponds to the maximum sensitivity wavelength of the photoconductive material.
  • the spectrum of photoconductor sensitivity is located outside the transmission spectrum of the filter which means that ⁇ 2 is less than ⁇ 0.
  • ⁇ 2 is less than or equal to ⁇ 0.
  • the emission spectrum of the electroluminescent material must include part of its spectrum in the sensitivity spectrum of the photoconductive material and another part of its spectrum located in the visible range.
  • the lower cut-off wavelength ⁇ 4 determined at half height on the emission spectrum, must be close to ⁇ 1 and the cut-off wavelength high ⁇ 5 of the electroluminescent material, determined at mid-height on the emission spectrum, must be chosen greater than ⁇ 0.
  • the high cut-off wavelength ⁇ 6 of the lowest line 50 in wavelength, always taken halfway up on curve 50, is preferably chosen to be less than ⁇ 0, with ⁇ 4 ⁇ 6 while the lower cut-off wavelength ⁇ 7 of the highest line 52 in wavelength, determined at mid-height on curve 52, is preferably chosen to be greater than ⁇ 0, ⁇ 5 being then greater than ⁇ 7.
  • FIG. 4 shows the different light intensity spectra that the filter, the photoconductive material and the electroluminescent material must have, when using a low pass or band pass filter having a wavelength of upper cut ⁇ 3.
  • FIGS. 4d and 4e give, respectively, the emission spectrum of a broadband and stripe electroluminescent material.
  • Curve 48 in Figure 4b corresponds to a low pass filter and curve 49 to a band pass filter.
  • the ambient light located in wavelengths greater than ⁇ 3 which is blocked by the filter and the light of lengths less than ⁇ 3 which is transmitted by the filter.
  • the photoconductive material (FIG. 4c) must then have a sensitivity spectrum located above ⁇ 3, in particular ⁇ 1 is greater than or equal to ⁇ 3.
  • the emission spectrum of a broadband electroluminescent material must have a lower cut-off wavelength ⁇ 4, less than ⁇ 3 and a higher cut-off wavelength ⁇ 5, greater than ⁇ 3.
  • ⁇ 6 corresponding to the high cut-off wavelength for the first emission band 54 is also preferably less than ⁇ 3 and ⁇ 7 corresponding to the wavelength of low cut-off of the upper emission band 56 of the electroluminescent material is preferably chosen to be greater than ⁇ 3.
  • the different layers constituting the display device of the invention can be arranged in different ways as it appears in FIGS. 5 to 8.
  • the only requirement is that the filter 40 is placed between the observer and the electroluminescent layer 34.
  • the electroluminescent material is a-Si 1-x C x : H, with 0 ⁇ x ⁇ 1.
  • This material is deposited by the low-power plasma assisted chemical vapor deposition (PECVD) method (of the order of 0.1 W / cm2).
  • PECVD low-power plasma assisted chemical vapor deposition
  • a characteristic of the photoconductivity spectrum of this material is the energy E04 (in eV) for which the absorption coefficient ⁇ is 104cm ⁇ 1.
  • This energy E04 can be adjusted by varying the carbon content C, that is to say, the methane content in the methane-silane mixture used for the manufacture of this photoconductive material.
  • the sensitivity of the photoconductive material also drops because the radiation is absorbed in all the first layers of the photoconductive layer and photoconduction, sought in the direction normal to the plane of the layers (electrical excitation transverse), is prevented because the core of the photoconductive layer is not exposed to excitation radiation.
  • the resulting photosensitivity spectrum for a layer with a thickness of 1 micrometer, is a broad peak whose width at mid-height is approximately 50 nanometers and whose maximum is at E04.
  • the width at mid-height corresponds to the distance separating the low and high cutoff thresholds, that is to say separating ⁇ 1 from ⁇ 2 in FIGS. 3c or 4c.
  • the arrangement of the different layers of the device can be any of those shown in FIG. 2 and in FIGS. 5 to 8.
  • the optical filters based on gelatin or polymer conventionally used are to be discarded since the filter is deposited before the electroluminescent and photoconductive materials, during the manufacture of the device, and so they undergo constraining thermal cycles typically from 150 to 200 ° C. These filters only support temperatures ⁇ 100 ° C.

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Abstract

Ce dispositif comprend sur un substrat (38) une couche électroluminescente (34) et une couche photoconductrice (32) empilées,cet empilement étant intercalé entre deux systèmes d'électrodes (30, 36) servant à exciter la couche électroluminescente, cette couche électroluminescente ayant un spectre d'émission recouvrant le spectre de sensibilité du matériau photoconducteur, et un filtre optique (40) disposé entre la couche électroluminescente et l'observateur du dispositif et laissant passer la partie du spectre d'émission de la couche électroluminescente la plus utile à l'affichage et bloquant une région du spectre d'émission de l'éclairage ambiant, le spectre de sensibilité de la couche photoconductrice étant alors essentiellement contenu dans cette région.

Description

  • La présente invention a pour objet un disposi­tif d'affichage monochrome électroluminescent à effet mémoire utilisable dans le domaine de l'optoélectronique pour l'affichage analogique d'images complexes ou pour l'affichage de caractères alphanumériques.
  • On rappelle brièvement ci-après le principe d'un afficheur à effet mémoire du type photoconducteur-électroluminescent.
  • On dit qu'un dispositif d'affichage est à effet mémoire si sa caractéristique électro-optique (courbe luminance-tension) présente une hystérésis. Pour une même tension située à l'intérieur de la boucle d'hys­térésis, le dispositif peut ainsi avoir deux états sta­bles : éteint ou allumé. Les écrans à plasma et à exci­tation alternative présentent une telle caractéristique de bistabilité, qui est aujourd'hui couramment exploitée.
  • Les avantages d'un affichage à effet mémoire sont appréciables : pour afficher une image fixe, il suffit d'appliquer simultanément et continûment à tout l'écran une tension dite d'entretien. Cette dernière peut être un signal sinusoïdal ou en forme de créneaux par exemple, mais surtout, la forme et la fréquence de ce signal d'entretien peuvent être choisies indépendamment de la complexité de l'écran, notamment du nombre de lignes de points d'affichage. Il n'y a donc en principe pas de limite à la complexité d'un écran d'affichage à effet mémoire. Ainsi, on trouve sur le marché des écrans à plasma et à excitation alternative de 1200x1200 points image (pixels).
  • Par ailleurs, la technologie de l'affichage par électroluminescence en couches minces et à couplage capacitif (en abrégé ACTFEL) est maintenant parvenue pratiquement à maturité dans l'industrie. On peut doter ces dispositifs d'un effet mémoire dit inhérent mais au prix d'une dégradation sensible des performances électro-optiques. Une méthode plus attrayante consiste à connecter une structure photoconductrice (PC) en série avec une structure électroluminescente (EL) et à coupler optiquement ces deux structures.
  • On peut ainsi produire un effet mémoire de type extrinsèque que l'on appelle effet mémoire PC-EL dont le principe est le suivant. Quand le dispositif est dans l'état éteint, le matériau photoconducteur est peu conducteur et retient une partie importante de la tension V appliquée à l'ensemble. Si l'on augmente V jusqu'à une valeur Von telle que la tension présente aux bornes de la structure électroluminescente excède le seuil d'électroluminescence, le dispositif PC-EL bascule dans l'état allumé. Le matériau photoconducteur est alors éclairé par la structure électroluminescente et passe à l'état conducteur. La tension à ses bornes chute et il en résulte une augmentation de la tension disponible pour la structure électroluminescente. Pour éteindre un dispositif PC-EL, il suffit de diminuer la tension totale V jusqu'à une valeur Voff inférieure à Von : on obtient ainsi une caractéristique luminance-tension comportant une hystérésis.
  • Une structure PC-EL a été décrite récemment dans le document FR-A-2 574 972 et dans l'article de l'inventeur intitulé "Monolithic Thin-Film Photoconduc­tor-ACEL Structure with Extrinsic Memory by Optical Coupling" et publié dans IEEE Transactions on Electron Devices, vol. ED-33, no 8, d'août 1986, pages 1149-1153.
  • Cette structure est représentée schématiquement sur la figure 1. Elle comprend un substrat de verre 10 sur lequel sont déposées une électrode 12, une premiè­re couche diélectrique 14, une couche électroluminescente 16, une seconde couche diélectrique 18, une couche photo­conductrice 20, une troisième couche diélectrique 21 et enfin une électrode 22. Les électrodes 12 et 22 sont reliées à une source de tension alternative 24. Dans cette réalisation, les couches PC et EL sont des couches minces, dont l'épaisseur est de l'ordre du micromètre.
  • Une telle structure est simple à réaliser car elle ne nécessite pas d'étapes de gravure supplémen­taires. Par ailleurs, le comportement courant-tension du photoconducteur en couche mince dans l'obscurité est fortement non-linéaire et reproductible. Les consé­quences bénéfiques en sont que l'allumage électrique du dispositif est toujours aisé, que l'hystérésis ne dépend que faiblement de la fréquence d'excitation et que la reproductibilité de la marge d'hystérésis d'une fabrication à l'autre est garantie.
  • Malheureusement, l'utilisation d'un dispositif d'affichage PC-EL sous un éclairement ambiant intense peut entraîner une dégradation sensible de l'hystérésis PC-EL. En effet, l'éclairement par une source externe intense de la couche photoconductrice peut provoquer une diminution de la tension aux bornes de cette dernière et donc un abaissement de la tension d'allumage. En pratique, cela conduit à un allumage accidentel de cer­tains pixels normalement éteints.
  • Par ailleurs, on connaît un dispositif d'affi­chage PC-EL comportant une couche photoconductrice inter­calée entre une première et une seconde couches électro­luminescentes. La première couche électroluminescente possède une bande d'émission de lumière qui est comprise dans les limites de la bande d'excitation (ou de sensibi­lité) de la couche photoconductrice ; la seconde couche électroluminescente possède une bande d'émission de lumière qui se trouve en dehors de ces limites et qui est en principe comprise dans la partie visible du spec­ tre de lumière utilisable pour l'affichage. Un tel dispo­sitif est décrit dans le document FR-A-2 335 902.
  • Ce dispositif d'affichage présente une tension de fonctionnement V encore trop élevée. En outre, ce dispositif et les dispositifs précédents possèdent un contraste relativement médiocre. En effet, les réflexions parasites de l'émission électroluminescente d'un point mémoire déterminé peuvent perturber l'affichage des points voisins.
  • L'invention a justement pour objet un disposi­tif d'affichage monochrome électroluminescent à effet mémoire permettant notamment de remédier à ces inconvé­nients.
  • Le dispositif d'affichage selon l'invention comprend sur un substrat isolant une seule couche électroluminescente et une couche photoconductrice empilées, l'ensemble de ces deux couches étant intercalé entre un premier et un second systèmes d'électrodes connectés à une source de tension électrique pour exciter certaines zones de la couche électroluminescente, et se caractérise en ce que la couche photoconductrice est telle que la zone de recouvrement du spectre de sensibilité lumineuse de cette couche photoconductrice et du spectre d'émission de l'éclairage ambiant est minimale et en ce que la couche électroluminescente est telle que la zone de recouvrement dudit spectre de sensibilité et du spectre d'émission de la couche électroluminescente est maximale.
  • Le recouvrement du spectre d'émission de la couche électroluminescente et du spectre de sensibilité de la couche photoconductrice assure la bistabilité du dispositif d'affichage PC-EL.
  • Lorsque le spectre d'émission de l'éclairage ambiant est connu, ce qui est le cas lors de l'utilisa­tion du dispositif d'affichage en intérieur avec un type d'éclairage déterminé, ayant un domaine d'émission réduit (utilisation de lampes monochromatiques dans certains laboratoires par exemple), la couche photoconductrice doit avoir un spectre de sensibilité extérieur au spectre d'émission de l'éclairage ambiant ; ceci nécessite l'utilisation de matériaux photoconducteurs ayant des spectres de sensibilité situés dans des longueurs d'onde plus courtes ou plus longues que celles contenues dans le spectre d'émission de l'éclairage ambiant.
  • Dans le cas de lampes fluorescentes par exem­ple, correspondant au domaine visible allant de 450 à 700 nm, on utilise soit une couche photoconductrice dont la longueur d'onde de coupure du côté des longueurs d'onde plus élevées, notée λ₂ et déterminée à mi-hauteur sur le spectre de sensibilité du matériau photoconduc­teur, est située dans l'ultraviolet, c'est-à-dire est inférieure à 450 nm, soit une couche photoconductrice dont la longueur d'onde de coupure du côté des longueurs d'onde plus courtes, notée λ₁ et déterminée à mi-hauteur sur le spectre de sensibilité de la couche photoconduc­trice, est située dans l'infrarouge, c'est-à-dire au-des­sus de 700 nm.
  • Pour assurer la bistabilité du dispositif PC-EL, le spectre d'émission de la couche électrolumines­cente doit recouvrir à la fois le spectre visible en vue de l'affichage et le spectre de sensibilité du maté­riau photoconducteur.
  • Le matériau électroluminescent peut avoir un spectre d'émission large bande ou bien un spectre d'émission à plusieurs bandes, l'une des bandes se si­tuant dans le spectre visible et l'autre dans l'ultravio­let ou l'infrarouge suivant le matériau photoconducteur utilisé.
  • A titre d'exemple de matériau photoconducteur ayant son pic de sensibilité lumineuse situé dans l'infrarouge, on peut citer le CdSe. Comme matériau électroluminescent ayant une émission dans le visible et dans l'infrarouge, on peut citer le ZnS:Tm³⁺ ou le ZnS:Mn²⁺ avec une teneur en Mn²⁺ élevée (supérieure à 1% en atome).
  • Comme matériau photoconducteur ayant un spectre de sensibilité situé dans l'ultraviolet, on peut citer le silicium amorphe hydrogéné et carboné de formule a-Si1-xCx:H avec x voisin de 0,4, ce qui correspond à une concentration C en méthane, dans le mélange gazeux méthane-silane utilisé pour le dépôt d'une couche de ce matériau, égale à 0,99. Autrement dit, C= [CH₄]/[CH₄]+[SiH₄]. Le matériau présente une longueur d'onde de coupure haute λ₂ de 450 nm et une sensibilité maximale à λ₀₄=425 nm.
  • Lorsque le spectre d'émission de l'éclairage ambiant est mal connu, ce qui est le cas le plus fréquent (éclairage extérieur éventuellement associé à un éclaira­ge intérieur), on utilise un filtre optique entre la couche électroluminescente et l'observateur du disposi­tif, ayant pour rôle de laisser passer la partie du spectre d'émission de la couche électroluminescente la plus utile à l'affichage et de bloquer une région du spectre d'émission de l'éclairage ambiant, le spectre de sensibilité de la couche photoconductrice étant alors essentiellement contenu dans ladite région.
  • La partie la plus utile à l'affichage du spec­tre d'émission de la couche électroluminescente est celle qui conserve une luminescence suffisamment élevée ainsi qu'une couleur d'émission compatible avec l'application envisagée.
  • Le fait que le spectre de sensibilité de la couche photoconductrice soit contenu intégralement ou quasi-intégralement dans la région du spectre d'émission bloqué par le filtre optique permet d'éviter l'influence de la lumière ambiante sur la couche photoconductrice et donc l'allumage inopportun des points non affichés.
  • La couche électroluminescente peut alors présenter un spectre d'émission assez large de façon à couvrir non seulement une partie du spectre visible non bloqué, pour l'affichage, mais aussi une partie importante du spectre de sensibilité de la couche photoconductrice dans la partie bloquée, pour l'effet PC-EL.
  • Le filtre optique peut être un filtre passe bande, un filtre passe bas ou un filtre passe haut. Le matériau électroluminescent peut présenter un spectre large bande ou bien un spectre formé de plusieurs bandes (au moins deux bandes), l'une des bandes étant située dans le spectre de transmission du filtre et l'autre bande étant située dans le domaine spectral de bloquage du filtre.
  • Comme matériau large bande, à spectre déterminé, on peut citer le ZnS:Mn²⁺ de bande d'émission relativement étroite et située dans le jaune et l'orange ; le CaS:Eu²⁺ à dominante rouge ; le SrS:Eu²⁺ à dominante allant du rouge à l'orange ; le CaS:Ce³⁺ à dominante allant du vert à l'orange ; le SrS:Ce³⁺ à dominante allant du bleu au vert.
  • Comme matériau électroluminescent à large bande pour lequel le spectre d'émission peut être modifié en fonction du filtre optique et du matériau photoconduc­teur utilisés, on peut citer CaxSr1-xS:Eu²⁺ avec x allant de 0 à 1, la dominante pour x=1 étant le rouge et pour x=0, l'orange ; CaxSr1-xS:Ce³⁺ avec x allant de 1 à 0, x=1 correspondant à une dominante verte et x=0 à une dominante bleue. Il est aussi possible de mélanger deux activateurs luminophores dans une même matrice pour adapter la bande large d'émission du matériau électroluminescent ; le spectre obtenu est alors une combinaison des spectres élémentaires des deux activateurs ; comme exemples, on peut citer SrS:Eu²⁺,Ce³⁺ ; CaS:Eu²⁺,Ce³⁺ ; SrS:Ce³⁺,Pr³⁺.
  • Comme matériaux électroluminescents à plusieurs bandes étroites ou raies utilisables dans l'invention, on peut citer ZnS:Sm³⁺ à dominante rouge ; ZnS:Tb³⁺ à une dominante verte et une dominante verte-bleue ; ZnS:Tm³⁺ à dominante bleue et proche infrarouge (780 nm) ; SrS:Pr³⁺ à deux dominantes, une dans le rouge, une dans le bleu-vert. On peut aussi utiliser des alliages tels que ZnxSr1-xS:Tb³⁺ ; ZnxCa1-xS:Tb³⁺ ; SrxCa1-xS:Tb³⁺ avec x allant de 0 à 1.
  • Il est possible de modifier le spectre d'émis­sion à raies de certains matériaux électroluminescents en utilisant plusieurs activateurs dans une même matrice tels que ZnS : Sm³⁺, Tb³⁺.
  • Pour de plus amples informations sur la forme des spectres des matériaux électroluminescents donnés ci-dessus, on peut se référer à l'article de Shosaku Tanaka et al. SID-88 Digest. 293-296 "Bright-white-light electroluminescent devices with new phosphor thin-films based on SrS ; à l'article de Hiroshi Kobayashi "Recent Development of Multi-color Thin-Film Electroluminescence Research", abstract no 1231, p. 1712-1713, Extended Abstracts of Electrochemical Society Meeting, vol. 87-2, du 18-23 octobre 1987 ; à l'article de Shosaku Tanaka "Color electroluminescence in alkaline-earth sulfide thin-films", Journal of Luminescence 40 & 41 (1988), p. 20-23.
  • Comme matériaux photoconducteurs utilisables dans l'invention et présentant un spectre de sensibilité ajustable en fonction du matériau électroluminescent utilisé, on peut citer CdSxSe1-x ou a-Si1-xCx:H avec x compris entre 0 et 1. On peut aussi utiliser des matériaux photoconducteurs à spectre de sensibilité déterminé comme le CdS, le CdSe, ou a-Si:H.
  • Pour de plus amples renseignements sur la fabrication et sur les propriétés du silicium amorphe hydrogéné et carboné, on peut se référer au document FR-A-2 105 777 déposé au nom de l'inventeur.
  • Pour de plus amples détails sur les spectres de sensibilité des matériaux CdSxSe1-x, on peut se réfé­rer au document de Robert et al., Journal of Applied Physics, vol. 48, no 7, Juillet 1977, p. 3162-3164, "II-VI solid-solution films by spray pyrolysis".
  • De préférence, on utilise de a-Si1-xCx:H avec 0≦x≦0,5.
  • Les filtres optiques peuvent être des filtres interférentiels. Ces filtres permettent d'obtenir des spectres passe bas, passe haut et passe bande avec des longueurs d'onde de coupure quelconques. En outre, ils présentent une transition spectrale brutale de l'état passant à l'état bloquant ainsi qu'une grande stabilité chimique et thermique. En revanche, ces filtres sont souvent coûteux. Aussi, lorsque cela est possible, on utilise plutôt des verres colorés ou des filtres organi­ques.
  • Les filtres organiques sont en particulier ceux utilisés pour les écrans polychromes à cristaux liquides tels que les couches de polymère (ou gélatine) chargé avec des colorants ou des pigments organiques ; les couches de polyimide avec colorants ; les pigments ou colorants organiques évaporés sous vide : pérylène (rouge), phtalocyanine de plomb (bleu), phtalocyanine de cuivre (vert), quinacridone (magenta), isoindolinone (jaune) ; les pigments électrodéposés.
  • Conformément à l'invention, tous les systèmes d'électrodes connus pour l'affichage peuvent être utili­sés. En particulier, l'un des systèmes d'électrodes peut être constitué d'électrodes point et l'autre système constitué d'une électrode commune. De façon avantageuse, les systèmes d'électrodes sont constitués chacun de bandes conductrices parallèles entre elles, les bandes conductrices du premier système étant croisées par rap­port aux bandes conductrices du second système.
  • En outre, le dispositif de l'invention peut fonctionner en réflexion ou en transmission. Suivant le type de fonctionnement utilisé, un ou deux des systè­mes d'électrodes peuvent être transparents.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures 2 à 8 annexées, la figure 1 ayant déjà été décrite.
    • La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif d'affichage conforme à l'invention,
    • les figures 3 et 4 donnent l'allure des spectres de sensibilité et d'émission que doivent pos­séder respectivement les couches photoconductrice et électroluminescente ainsi que le spectre de transmission du filtre du dispositif de la figure 2,
    • les figures 5 à 8 représentent des variantes de réalisation du dispositif conforme à l'invention.
  • Sur la figure 2, le dispositif conforme à l'invention comporte un premier système d'électrodes constitué de bandes conductrices 30, parallèles entre elles. Ces bandes conductrices 30 sont en général réfléchissantes et réalisées en aluminium. Ces électrodes sont disposées sur une couche photoconductrice 32 en a-Si1-xCx:H, avec 0≦x≦1, de 1 micromètre d'épaisseur recouvrant une structure électroluminescente constituée d'une seule couche émettrice 34, comme représenté sur la figure 2, ou associée à une ou plusieurs couches diélectriques, comme représenté sur la figure 1 ou dans le document FR-A-2 574 972.
  • Le matériau électroluminescent est en particu­lier l'un de ceux cités précédemment ; son épaisseur est comprise entre 0,5 et 2 micromètres (typiquement 0,7 m). Les couches diélectriques 14, 18, 21 peuvent être réalisées en l'un des matériaux choisis parmi Si₃N₄, SiO₂, SiOxNy, Ta₂O₅ et avoir une épaisseur de 200 nm.
  • En vue d'une simplification des dessins et de la description correspondante, la suite du texte ne portera que sur une couche électroluminescente 34 seule.
  • Sous la couche électroluminescente 34, on trouve le second système d'électrodes 36 constitué de bandes conductrices parallèles entre elles et constituées en un matériau transparent ITO par exemple, les électro­des 36 étant disposées perpendiculairement aux électrodes 30.
  • Le second système d'électrodes 36 est supporté par un substrat isolant 38 généralement en verre, pourvu sur sa face inférieure d'un filtre 40. L'observation de l'affichage se fait par la face arrière du dispositif, c'est-à-dire du côté du filtre. De même, l'éclairage du dispositif se fait du côté du filtre à l'aide d'une lampe blanche 41.
  • Le filtre 40 du dispositif de l'invention permet un filtrage efficace des réflexions parasites 43 d'un pixel, dues à l'émission électroluminescente, et donc d'empêcher toute perturbation des pixels voisins.
  • Le dispositif conforme à l'invention fonctionne comme les dispositifs de l'art antérieur et en particu­lier en utilisant une source d'alimentation alternative 24 connectée aux électrodes 36 et 30 ; la fréquence d'oscillation est de 1 kHz, l'amplitude 0-crête est de 150 à 290 volts (typiquement de 230 volts). Avec le dispositif d'IBM, la tension de fonctionnement est typiquement de 300 V soit supérieure à celle utilisée dans l'invention.
  • Sur la partie a de la figure 3, on a représenté le spectre 42 d'émission de la lumière ambiante et le spectre visible 44. Sur la partie b de la figure 3, on a représenté le spectre de transmission d'un filtre optique F ; la courbe 46 correspond au spectre de transmission d'un filtre passe haut et la courbe 47 à celui d'un filtre de transmission passe bande. Sur la partie c de la figure 3, on a représenté le spectre de sensibilité du matériau photoconducteur (PC). Sur la partie d de la figure 3, on a représenté le spectre d'émission d'un matériau électroluminescent (EL) à large bande et sur la partie e, le spectre de luminescence d'un matériau électroluminescent à plusieurs raies.
  • Ces spectres donnent les variations de l'inten­sité lumineuse I en fonction de la longueur d'onde, l'intensité lumineuse étant donnée en unité arbitraire et la longueur d'onde en nanomètre.
  • Conformément à l'invention, le filtre passe haut ou passe bande (figure 3b) comprend une longueur d'onde de coupure λ₀ au-dessous de laquelle la lumière ambiante est filtrée et au-dessus de laquelle la lumière ambiante est transmise. Cette longueur d'onde de coupure λ₀ est telle que le spectre de transmission du filtre se situe essentiellement dans le spectre de lumière visible 44 en vue de l'affichage. En pratique, λ₀ corres­pond à 1/10 de la lumière transmise.
  • Le matériau photoconducteur (figure 3c) compor­te une longueur d'onde λ₁ de coupure inférieure et une longueur d'onde de coupure supérieure λ₂ ; ces longueurs d'onde de coupure sont prises pour une sensibilité à mi-hauteur du spectre de sensibilité. λ₀₄ correspond à la longueur d'onde de sensibilité maximum du matériau photoconducteur.
  • Conformément à l'invention, le spectre de sensibilité du photoconducteur est situé en dehors du spectre de transmission du filtre ce qui signifie que λ₂ est inférieur à λ₀. Ainsi, le matériau photoconducteur n'est plus perturbé par la lumière ambiante. Pratique­ment, λ₂ est inférieur ou égal à λ₀.
  • Afin d'assurer la bistabilité du dispositif EL-PC, le spectre d'émission du matériau électrolumines­cent doit comporter une partie de son spectre dans le spectre de sensibilité du matériau photoconducteur et une autre partie de son spectre située dans le domaine visible.
  • Dans le cas d'un matériau large bande (figure 3d), la longueur d'onde de coupure inférieure notée λ₄, déterminée à mi-hauteur sur le spectre d'émission, doit être voisine de λ₁ et la longueur d'onde de coupure haute λ₅ du matériau électroluminescent, déterminée à mi-hauteur sur le spectre d'émission, doit être choisie supérieure à λ₀.
  • Pour un matériau électroluminescent à raies (figure 3e), la longueur d'onde de coupure haute λ₆ de la raie 50 la plus basse en longueur d'onde, toujours prise à mi-hauteur sur la courbe 50, est choisie de préférence inférieure à λ₀, avec λ₄<λ₆ alors que la longueur d'onde de coupure inférieure λ₇ de la raie 52 la plus haute en longueur d'onde, déterminée à mi-hauteur sur la courbe 52, est choisie de préférence supérieure à λ₀, λ₅ étant alors supérieure à λ₇.
  • Sur la figure 4, on a représenté les différents spectres d'intensité lumineuse que doivent avoir le filtre, le matériau photoconducteur et le matériau électroluminescent, lors de l'utilisation d'un filtre passe bas ou passe bande comportant une longueur d'onde de coupure supérieure λ₃.
  • Les intensités lumineuses des spectres de la figure 4 sont données en unité arbitraire en fonc­ tion d'une longueur d'onde exprimée en nanomètre. La figure 4a donne le spectre d'émission de la lumière ambiante ; la figure 4b donne le spectre de transmission de lumière du filtre ; la figure 4c donne le spectre de sensibilité du matériau photoconducteur et les figures 4d et 4e donnent, respectivement, le spectre d'émission d'un matériau électroluminescent large bande et à raies. La courbe 48 de la figure 4b correspond à un filtre passe bas et la courbe 49 à un filtre passe bande.
  • Dans ce cas, c'est la lumière ambiante située dans des longueurs d'onde supérieure à λ₃ qui est bloquée par le filtre et la lumière de longueurs inférieures à λ₃ qui est transmise par le filtre. Le matériau photo­conducteur (figure 4c) doit alors présenter un spectre de sensibilité situé au-dessus de λ₃, en particulier λ₁ est supérieur ou égal à λ₃.
  • Comme précédemment, le spectre d'émission d'un matériau électroluminescent large bande (figure 4d) doit présenter une longueur d'onde de coupure infé­rieure λ₄, inférieure à λ₃ et une longueur d'onde de coupure supérieure λ₅, supérieure à λ₃. Dans le cas d'un matériau électroluminescent à raies (figure 4c), λ₆ correspondant à la longueur d'onde de coupure haute pour la première bande d'émission 54 est aussi de préférence inférieure à λ₃ et λ₇ correspondant à la longueur d'onde de coupure basse de la bande d'émission supérieure 56 du matériau électroluminescent est choisie de préférence supérieure à λ₃.
  • Les différentes couches constituant le disposi­tif d'affichage de l'invention peuvent être agencées de différentes façons comme cela apparaît sur les figures 5 à 8. La seule exigence est que le filtre 40 soit dispo­sé entre l'observateur et la couche électroluminescente 34.
  • Aussi, comme représenté sur la figure 5, il est possible d'inverser la position du substrat en verre 38 avec le filtre 40 par rapport à la figure 2 ou bien, comme représenté sur la figure 6, de disposer le filtre optique 40 entre la seconde série d'électrodes 36 et la structure électroluminescente 34.
  • Il est aussi possible, comme représenté sur la figure 7 d'inverser l'emplacement des deux systèmes d'électrodes. Dans ce cas, l'observation se fait par la face avant du dispositif d'affichage. Dans ce mode de réalisation, on trouve, de haut en bas, le filtre optique 40, les électrodes transparentes 36, la structure électroluminescente 34, la couche photoconductrice 32, les électrodes réfléchissantes 30 et enfin le substrat en verre 38.
  • Pour une observation par la face avant, il est aussi possible, comme représenté sur la figure 8, d'inverser les dispositions du filtre optique 40 et des électrodes 36.
  • On donne ci-après différents exemples de réali­sation du dispositif conforme à l'invention. Dans ces exemples, le matériau électroluminescent est du a-Si1-xCx:H, avec 0≦x≦1. Ce matériau est déposé par la méthode de dépôt chimique en phase vapeur assisté plasma (PECVD), basse puissance (de l'ordre de 0,1 W/cm²). Pour de plus amples détails sur la méthode de dépôt du a-Si1-xCx:H, on peut se référer à l'article de M.P. Schmidt et al., Philosophical Magazine B, 1985, vol. 51, no 6, p. 581-589, "Influence of carbon incorporation in amorphous hydrogenated silicon".
  • Ce matériau photoconducteur présente un certain nombre d'avantages. En particulier, il présente une chute de sensibilité du côté des grandes longueurs d'onde (c'est-à-dire du côté des faibles énergies) correspondant à une baisse d'absorption optique ou bande interdite optique. (On rappelle que λ(nm)=1240/E(eV).
  • Une caractéristique du spectre de photoconductivité de ce matériau est l'énergie E₀₄ (en eV) pour laquelle le coefficient d'absorption α vaut 10⁴cm⁻¹. Cette énergie E₀₄ peut être ajustée en jouant sur la teneur C en carbone, c'est-à-dire, sur la teneur en méthane dans le mélange méthane-silane utilisé pour la fabrication de ce matériau photoconducteur.
  • Du côté des courtes longueurs d'onde (énergies élevées), la sensibilité du matériau photoconducteur chute aussi car le rayonnement est absorbé dans toutes les premières couches de la couche photoconductrice et la photoconduction, recherchée dans la direction normale au plan des couches (excitation électrique trans­versale), est empêchée car le coeur de la couche photoconductrice n'est pas exposé au rayonnement d'excitation.
  • Le spectre de photosensibilité résultant, pour une couche d'épaisseur d'1 micromètre, est un pic large dont la largeur à mi-hauteur est de 50 nanomètres environ et dont le maximum est à E₀₄. La largeur à mi-hauteur correspond à la distance séparant les seuils de coupure bas et haut, c'est-à-dire séparant λ₁ de λ₂ sur les figures 3c ou 4c.
    • Exemples 1 à 3
  • Ces exemples se rapportent à la figure 3 qui correspond à l'utilisation d'un filtre passe-haut (ou passe bande). En outre, ils sont relatifs à des matériaux électroluminescents large bande (courbe 3d).
    • 1) - Matériau électroluminescent : ZnS:Mn²⁺ (émission du jaune à l'orange) ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL de longueur d'onde de coupure λ₀ de 585 nm ;
      - Matériau photoconducteur de longueur d'onde λ₂ égal à 585 nm , de λ₀₄ voisin de 560 nm ce qui correspond à E₀₄ voisin de à 2,2 eV et par conséquent à une concentration C en méthane de l'ordre de 0,6, et à x égal 0,10 ;
      - L'émission résultante de l'écran est orange.
    • 2) - Matériau électroluminescent : SrS:Eu²⁺ (émission allant du rouge à l'orange) ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec une longueur d'onde de coupure λ₀ égal à 600 nm ;
      - Matériau photoconducteur avec λ₂=600 nm et λ₀₄ égal 575 nm ce qui correspond à E₀₄ égal à 2,15 eV et donc à C voisin de 0,50 et x égal 0,07 ;
      - L'émission résultante de l'écran est rouge.
    • 3) - Matériau électroluminescent : CaS:Eu²⁺ (émission dans le rouge) ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec λ₀ égal 630 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₂ égal 630 nm ; λ₀₄ égal 600 nm ; E₀₄=2,07 eV ; C voisin de 0,40 et x=0,04 ;
      - L'émission résultante est dans le rouge profond.
    Exemples 4 à 6
  • Ces exemples sont relatifs à des filtres pas­se-haut (figure 3b) associés à des matériaux électrolumi­nescents à raies (figure 3e).
    • 4) - Matériau électroluminescent : ZnS:Tb³⁺ avec une raie dans le vert et une raie dans le vert-bleu ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec λ₀ égal 530 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₂ égal à 530 nm ; λ₀₄ égal à 500 nm ; E₀₄=2,48 eV ; C voisin de 0,8 et x=0,20 ;
      - L'émission résultante est verte.
    • 5) - Matériau électroluminescent : ZnS:Sm³⁺ (émission allant du jaune au rouge) ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec λ₀ égal à 640 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₂ égal 640 nm ; λ₀₄ égal à 615 nm ; E₀₄=2,02 eV ; C voisin de 0,30 et x=0,03 ;
      - L'émission résultante est rouge.
    • 6) - Matériau électroluminescent : SrS:Pr³⁺ avec une raie dans le vert-bleu et une raie dans le rouge ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL : λ₀=600 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₂ égal 600 nm ; λ₀₄=575 nm ; E₀₄=2,15 eV ; C voisin de 0,50 et x=0,07 ;
      - L'émission résultante est dans le rouge.
    Exemples 7 à 9
  • Ces exemples sont relatifs à l'utilisation d'un filtre passe-bas (ou passe bande) dont le spectre de transmission est donné à la figure 4b. En outre, le matériau électroluminescent est un matériau large bande dont le spectre ressemble à celui donné à la figure 4d.
    • 7) - Matériau électroluminescent : ZnS:Mn²⁺ (émission du jaune à l'orange) ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec une longueur d'onde de coupure basse λ₃ égale à 585 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₁ égal 585 nm ; λ₀₄=610 nm ; E₀₄=2,03 eV ; C voisin de 0,30 et x=0,03 ;
      - L'émission résultante est jaune.
    • 8) - Matériau électroluminescent : SrS:Ce³⁺ avec une émission allant du vert au bleu ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec λ₃ voisin de 500 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₁ égal 500 nm ; λ₀₄ voisin de 525 nm ; E₀₄=2,36 eV ; C voisin de 0,70 et x=0,14 ;
      - L'émission résultante est bleue.
    • 9) - Matériau électroluminescent : CaS:Ce³⁺ (émission allant du vert à l'orange) ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec λ₃ voisin de 540 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₁ de l'ordre de 540 nm ; λ₀₄ voisin de 565 nm ; E₀₄=2,20 eV ; C=0,60 et x=0,10 ;
      - L'émission résultante est dans le bleu-vert.
    Exemples 10 et 11
  • Ces exemples sont relatifs à un filtre inter­férentiel passe bas (figure 4b) associé à des matériaux électroluminescents à spectre de raies (figure 4e).
    • 10) - Matériau électroluminescent : ZnS:Tb³⁺ (une raie dans le vert et une raie dans le bleu-vert) ;
      - Filtre interférentiel de chez ORIEL avec λ₃ égal 570 nm ;
      - Matériau photoconducteur : λ₁ égal 570 nm ; λ₀₄ voisin de 595 nm ; E₀₄=2,08 eV ; C=0,40 et x=0,04 ;
      - L'émission résultante est dans le vert.
    • 11) - Cet exemple est identique à l'exemple 10 à l'exception du matériau électroluminescent qui est du SrS:Pr³⁺ avec une raie dans le bleu-vert et une raie dans le rouge. L'émission résultante est dans le bleu-vert.
  • Dans les exemples 1 à 11 ci-dessus, l'agence­ment des différentes couches du dispositif peut être l'un quelconque de ceux représentés sur la figure 2 et sur les figures 5 à 8.
  • Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 5 et 6, les filtres optiques à base de gélatine ou de polymère classiquement utilisés sont à écarter étant donné que le filtre est déposé avant les matériaux électroluminescent et photoconducteur, lors de la fabrication du dispositif, et donc qu'ils subissent des cycles thermiques contraignants typiquement de 150 à 200°C. Ces filtres ne supportent que des températures <100°C.

Claims (10)

1. Dispositif d'affichage monochrome électro­luminescent à effet mémoire comprenant sur un substrat isolant une seule couche électroluminescente (16, 34) et une couche photoconductrice (20, 32) empilées, l'ensemble de ces deux couches étant intercalé entre un premier (36) et un second (30) systèmes d'électrodes connectés à une source de tension électrique (24) pour exciter certaines zones de la couche électroluminescente, caractérisé en ce que la couche photoconductrice (32) est telle que la zone de recouvrement du spectre de sensibilité lumineuse de cette couche photoconductrice et du spectre d'émission de l'éclairage ambiant est minimale et en ce que la couche électroluminescente (34) est telle que la zone de recouvrement dudit spectre de sensibilité et du spectre d'émission de la couche électroluminescente est maximale.
2. Dispositif selon la revendication 1, carac­térisé en ce qu'un filtre optique (40) est prévu entre la couche électroluminescente (34) et l'observateur du dispositif laissant passer la partie du spectre d'émission de la couche électroluminescente la plus utile à l'affichage et bloquant une région du spectre d'émission de l'éclairage ambiant, le spectre de sensibilité de la couche photoconductrice (32) étant essentiellement contenu dans ladite région.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche électroluminescente (34) est constituée d'un matériau à spectre d'émission large bande ou multibande.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le filtre optique (40) est un filtre passe haut, passe bas ou passe bande.
5. Dispositif selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche électro­ luminescente (16) est intercalée entre un premier (14) et un second (18) empilements de couches de diélectrique.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un troisième empilement de couches de diélectrique (21) est intercalé entre la couche photoconductrice (20) et l'un des deux systèmes d'électrodes (30, 36).
7. Dispositif selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche photo­conductrice (32) est en silicium amorphe hydrogéné et carboné de formule a-Si1-xCx:H avec 0≦x≦1.
8. Dispositif selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 7, caractérisé en ce que les systèmes d'électrodes (30, 36) sont constitués chacun de bandes conductrices parallèles entre elles, les bandes conductrices du premier système (36) étant croisées par rapport aux bandes conductrices du second système (30).
9. Dispositif selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 8, caractérisé en ce que le premier système d'électrodes (36) est transparent et placé au contact du substrat (38) qui est transparent et en ce que le second système d'électrodes (30) est réfléchissant.
10. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche photoconductrice est en silicium amorphe hydrogéné et carboné de formule a-Si1-xCx:H avec 0≦x≦0,5.
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