EP1500308A1 - Dispositif d affichage du type ecran electroluminescent a co uches minces - Google Patents

Dispositif d affichage du type ecran electroluminescent a co uches minces

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Publication number
EP1500308A1
EP1500308A1 EP03740644A EP03740644A EP1500308A1 EP 1500308 A1 EP1500308 A1 EP 1500308A1 EP 03740644 A EP03740644 A EP 03740644A EP 03740644 A EP03740644 A EP 03740644A EP 1500308 A1 EP1500308 A1 EP 1500308A1
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EP
European Patent Office
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layer
electrode
screen
electroluminescent
electrodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03740644A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jo[L Fournier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Controls Automotive Electronics SAS
Original Assignee
Johnson Controls Automotive Electronics SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Controls Automotive Electronics SAS filed Critical Johnson Controls Automotive Electronics SAS
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode

Definitions

  • the present invention relates to the field of thin-film electroluminescent screens. It relates in particular to their application in motor vehicles where they are used for displaying information on their operation or their condition.
  • An electroluminescent film is basically composed of a stack of several layers between two transparent protective films, a layer formed of one or more transparent electrodes before, a dielectric layer, a layer comprising the electroluminescent material, a dielectric layer, a layer comprising a or more rear electrodes.
  • the transparent electrode (s) are for example based on indium tin oxide (ITO).
  • the electroluminescent layer is made with a phosphor semiconductor material, the metal electrodes can be made of aluminum and the protective films are made of a transparent flexible material.
  • the electroluminescent material becomes emitting and a visible image is formed whose outline corresponds to that of the rear electrodes.
  • the color of the light emitted depends on the phosphor material used.
  • An active element is thus created by electrode. It is possible to combine several individually controlled elements, to display information on a dashboard of a vehicle for example.
  • thin-film luminescent screens have the advantage of offering a wider angle of view, a larger display surface, of not requiring auxiliary lighting, and of being thinner. This type of element is also used in background lighting of a dashboard of a motor vehicle.
  • FIG. 3 shows an example of display which can be produced with this means.
  • each digit is composed from a set of 7 electroluminescent elements. These elements are individually controlled as is known to those skilled in the art.
  • Each element which is energized becomes luminous in relation to the background surface and is therefore visible when it is in this state.
  • a display device of the thin-film electroluminescent screen type comprising a first layer comprising an electroluminescent material between a second layer forming a transparent front electrode and a third layer comprising at least a first rear electrode is characterized by the fact that said screen comprises, behind the third layer, a fourth layer comprising an electroluminescent material and a fifth layer with at least a second rear electrode masking an area not covered by the first electrode.
  • the second overlaps the edge of the first.
  • the first electrode covers a surface corresponding to a screen background and comprises at least one recessed area, the second electrode masking at least part of said recessed area.
  • the first electrode comprising several recessed zones, the layer comprises second electrodes of shape complementary to said recessed zones so that the first and second electrodes together mask the entire screen background.
  • the first and second electrodes are activated so as to display no information.
  • the electroluminescent layers were formed from an electroluminescent ink and in particular, the electrodes were also obtained by depositing conductive particles in suspension in a liquid support.
  • FIG. 1 is a schematic view of an electroluminescent screen according to the invention
  • FIG. 2 represents the image formed by the first electrode of the third layer
  • FIG. 3 represents the image formed by the second electrodes of the fourth layer
  • FIG. 4 shows the superposition of the first and of the second electrodes
  • Figure 5 shows an image formed by the screen.
  • FIG. 1 represents a part of the electroluminescent screen according to the invention. It consists of a plurality of layers 1 to 10. In general, the different layers are applied by screen printing. The materials are suspended in a liquid support in the manner of an ink. The ink is applied to the surface using the stencil technique where the areas which should not be inked are masked. After the liquid support has been removed, a thin layer of a few microns, from 5 to 10, remains on the substrate with gaps corresponding to the masked areas.
  • the transparent support 1 is of a quality which allows it to be printed by screen printing.
  • the common conductive layer 2, forming the front transparent electrode, is obtained by depositing on the transparent support an indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • the particles are suspended in a liquid support by means of which they are then deposited on their substrate.
  • Layer 3 is formed by the deposition by screen printing of a phosphor material which is in the form of an electroluminescent ink.
  • the masks correspond to the zones which do not comprise a phosphor.
  • the image of FIG. 2 is reproduced in the present example.
  • the luminescent ink is applied to the entire surface except in the recesses E ⁇ ... E n . These recesses have the form of digits and are grouped here in three positions of an odometer. The three groups aim to display a three-digit number.
  • Layer 4 is made of a dielectric and transparent material. This material is applied in the form of a varnish.
  • Layer 5 includes the first ELI rear electrode. This electrode continuously covers the surface of the screen, with the exception of the recesses E ⁇ ... E n , the shape of which is shown in FIG. 2, like the light-emitting layer therefore.
  • This conductive layer is advantageously applied by screen printing and the conductive material is ITO.
  • Layer 6 is a transparent dielectric produced like layer
  • Layer 7 is formed by the deposition of a phosphor material in the form of an electroluminescent ink like layer 3.
  • the pattern applied is that shown in FIG. 3. This pattern is the negative of the pattern in FIG. 2. preferably, however, the digits are slightly larger than the recesses in FIG. 2.
  • FIG. 4 shows the way in which the two patterns overlap. Due to the larger dimension of the segments in Figure 3, the edges overlap.
  • Layer 8 is a transparent dielectric produced in the same way as insulating layers 4 and 6.
  • Layer 9 includes the second metal electrodes EL2j ... EL2 n . These are in the form of digits corresponding to those of the light-emitting layer 7. Their arrangement is that of FIG. 3. Each electrode is electrically controlled independently of the others. Referring to Figure 4 where we see the relative position they occupy with respect to the first electrode and its recesses, we observe that the electrodes EL2 ⁇ ... EL2 n completely hide the recesses E] ... E n . We chose the size of the digits so that the active digits mask the recesses while overlapping the borders. The outline of active digits is shown in dotted lines.
  • Layer 10 is a transparent dielectric produced in the same way as the other insulating layers.
  • FIG. 5 shows an example of an image formed by the screen. It is the number 128. The background being completely lit, this image is obtained by extinguishing the appropriate digits. The observer in front of the screen sees the unlit figures on an illuminated background.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un dispositif d'affichage du type écran électroluminescent à couches minces comprenant une première couche (3) comportant un matériau électroluminescent entre une seconde couche (2) formant électrode avant transparente et une troisième (5) comportant au moins une première électrode arrière (EL1). Il est caractérisé par le fait que ledit écran comprend, en arrière de la troisième couche (5), une quatrième couche (7) comportant un matériau électroluminescent et une cinquième couche (9) avec au moins une seconde électrode arrière (EL2) masquant une zone non couverte par la première électrode (EL1). Grâce à l'invention, on peut faire apparaître une information dans le fond éclairé d'un dispositif d'affichage.

Description

Dispositif d'affichage du type écran électroluminescent à couches minces
La présente invention concerne le domaine des écrans électroluminescents à couches minces. Elle vise en particulier leur application dans les véhicules automobiles où ils sont utilisés pour l'affichage d'informations sur leur fonctionnement ou leur état.
Un film électroluminescent est composé fondamentalement d'un empilement de plusieurs couches entre deux pellicules protectrices transparentes, une couche formée d'une ou plusieurs électrodes transparentes avant, une couche diélectrique, une couche comprenant le matériau électroluminescent, une couche diélectrique, une couche comprenant une ou plusieurs électrodes arrières. La ou les électrodes transparentes sont par exemple à base d'oxyde d'indium et d'étain (ITO). La couche électroluminescente est réalisée avec un matériau semiconducteur luminophore, les électrodes métalliques peuvent être en aluminium et les pellicules protectrices sont réalisées dans une matière souple transparente.
Quand on applique une tension électrique suffisante entre deux électrodes présentes dans les couches avant et arrière, la matière électroluminescente devient émettrice et une image visible est formée dont le contour correspond à celui des électrodes arrières. La couleur de la lumière émise dépend du matériau luminophore utilisé. On crée ainsi un élément actif par électrode. On combine éventuellement plusieurs éléments commandés individuellement, pour afficher des informations sur un tableau de bord d'un véhicule par exemple.
Ces dispositifs présentent des avantages certains. Comparés aux afficheurs à cristaux liquides LCD par exemple, les écrans luminescents à couches minces présentent l'avantage d'offrir un angle de vue plus large, une surface d'affichage plus étendue, de ne pas requérir un éclairage auxiliaire, et d'être plus minces. On utilise aussi ce type d'élément en éclairage de fond d'un tableau de bord de véhicule automobile.
L'image reproduite sur la figure 3 montre un exemple d'affichage que l'on peut réaliser avec ce moyen. Dans cet exemple d'affichage numérique à trois positions, chaque chiffre est composé à partir d'un ensemble de 7 éléments électroluminescents. Ces éléments sont commandés individuellement comme cela est connu de l'homme du métier.
Chaque élément qui est mis sous tension devient lumineux par rapport à la surface de fond et est donc visible quand il est dans cet état.
Lorsqu'on utilise un écran de ce type en éclairage de fond de tout ou partie du tableau de bord pour éclairer les instruments, il se pose un problème quand on veut afficher des informations au moyen de ce même écran. En effet, dans la mesure où ils sont commandés et alimentés indépendamment les uns des autres, on dispose les différents éléments de façon à ménager au minimum un interstice entre les électrodes. Cet interstice doit être d'au moins 5/10 de mm pour éviter les problèmes électriques. Sur la figure 3, on voit très bien les interstices qui existent entre les éléments en forme de bâtonnets. Il n'est pas possible de les resserrer davantage. Dans l'hypothèse où l'on souhaiterait combiner dans un même écran un éclairage de fond avec l'affichage, cet interstice poserait problème car il s'ensuivrait la persistance d'une trace dessinant le contour de l'élément indicateur lumineux. La présence d'une telle trace permanente ne serait pas satisfaisante du point de vue de la clarté de présentation des indicateurs et du confort visuel de l'observateur.
La demanderesse s'est donc fixé comme objectif de trouver une solution à ce problème.
Conformément à l'invention, un dispositif d'affichage du type écran électroluminescent à couches minces comprenant une première couche comportant un matériau électroluminescent entre une seconde couche formant électrode avant transparente et une troisième couche comportant au moins une première électrode arrière est caractérisé par le fait que ledit écran comprend, en arrière de la troisième couche, une quatrième couche comportant un matériau électroluminescent et une cinquième couche avec au moins une seconde électrode arrière masquant une zone non couverte par la première électrode. Notamment la seconde chevauche le bord de la première. Ainsi, selon l'invention, en plaçant dans des plans différents deux éléments actifs d'un écran, on s'affranchit de la contrainte d'avoir à ménager des interstices entre les électrodes.
Conformément à une autre caractéristique, la première électrode recouvre une surface correspondant à un fond d'écran et comporte au moins une zone évidée, la seconde électrode masquant au moins une partie de ladite zone évidée. Selon un mode de réalisation particulier, la première électrode comportant plusieurs zones évidées, la couche comporte des secondes électrodes de forme complémentaire aux dites zones évidées de telle sorte que les première et secondes électrodes ensemble masquent tout le fond d'écran.
Conformément à une autre caractéristique, on active les première et deuxième électrodes pour n'afficher aucune information.
Globalement, grâce à la solution de l'invention, on peut faire apparaître une image dans tout ou partie d'un dispositif d'affichage dont le fond est éclairé par un écran électroluminescent à couches minces. On dissimule les éléments d'affichage dans la façade quand ils ne sont pas actifs. Ils sont invisibles à l'œil nu tant qu'ils ne sont pas sollicités. Le fond de la portion de surface considérée apparaît uniformément éclairée.
Avantageusement, les couches électroluminescentes ont été formées à partir d'une encre électroluminescente et en particulier, les électrodes ont été aussi obtenues par dépôt de particules conductrices en suspension dans un support liquide.
On décrit, ci-après, un mode de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une vue schématique d'un écran électroluminescent conforme à l'invention, la figure 2 représente l'image formée par la première électrode de la troisième couche, la figure 3 représente l'image formée par les secondes électrodes de la quatrième couche, la figure 4 montre la superposition de la première et des secondes électrodes,
La figure 5 montre une image formée par l'écran.
La figure 1 représente une partie de l'écran électroluminescent conforme à l'invention. Il est constitué d'une pluralité de couches 1 à 10. D'une façon générale, on applique les différentes couches par sérigraphie. Les matériaux sont mis en suspension dans un support liquide à la manière d'une encre. L'encre est appliquée sur la surface selon la technique du pochoir où l'on masque les zones qui ne doivent pas être encrées. Après que le support liquide a été éliminé, une fine couche de quelques microns, de 5 à 10, subsiste sur le substrat avec des manques correspondant aux zones masquées.
. Le support transparent 1 est d'une qualité qui permet son impression par sérigraphie.
La couche conductrice commune 2, formant l'électrode transparente avant, est obtenue par le dépôt sur le support transparent d'un oxyde d'indium et d'étain (ITO). Les particules sont mises en suspension dans un support liquide par le moyen duquel elles sont ensuite déposées sur leur substrat.
La couche 3 est formée par le dépôt par sérigraphie d'un matériau luminophore qui se présente sous la forme d'une encre électroluminescente. Les masques correspondent aux zones qui ne comportent pas de luminophore. On reproduit dans le présent exemple l'image de la figure 2. L'encre luminescente est appliquée sur toute la surface sauf dans les évidements Eι...En. Ces évidements ont la forme de digits et sont regroupés ici en trois positions d'un compteur kilométrique. Les trois groupes visent à afficher un nombre à trois chiffres.
La couche 4 est réalisée dans un matériau diélectrique et transparent. Ce matériau est appliqué sous la forme d'un vernis. La couche 5 comprend la première électrode arrière ELI . Cette électrode recouvre continûment la surface de l'écran, à l'exception des évidements Eι ...En dont la forme est représentée sur la figure 2, comme la couche électroluminescente donc. Cette couche conductrice est avantageusement appliquée par sérigraphie et le matériau conducteur est l'ITO.
La couche 6 est un diélectrique transparent réalisé comme la couche
4.
La couche 7 est formée par le dépôt d'un matériau luminophore sous la forme d'une encre électroluminescente comme la couche 3. Le motif appliqué est celui représenté sur la figure 3. Ce motif est le négatif du motif de la figure 2. De préférence cependant, les digits sont légèrement plus grands que les évidements de la figure 2. On a représenté sur la figure 4 la façon dont les deux motifs se superposent. En raison de la dimension supérieure des segments de la figure 3, les bords se chevauchent.
La couche 8 est un diélectrique transparent réalisé de la même manière que les couches isolantes 4 et 6.
La couche 9 comprend les secondes électrodes métalliques EL2j ... EL2n. Celles-ci sont en forme de digits correspondant à ceux de la couche électroluminescente 7. Leur agencement est celui de la figure 3. Chaque électrode est commandée électriquement indépendamment des autres. En se reportant à la figure 4 où l'on voit la position relative qu'elles occupent par rapport à la première électrode et ses évidements, on observe que les électrodes EL2ι ...EL2n masquent complètement les évidements E] ... En. On a choisi la dimension des digits de telle sorte que les digits actifs masquent les évidements tout en en chevauchant les bordures. Le contour de digits actifs est représenté en pointillés.
La couche 10 est un diélectrique transparent réalisé de la même façon que les autres couches isolantes. On a représenté sur la figure 5, un exemple d'image formée par l'écran. Il s'agit du nombre 128. Le fond étant complètement allumé, on obtient cette image, en éteignant les digits appropriés. L'observateur placé devant l'écran aperçoit les chiffres non éclairés sur un fond éclairé.
D'autres agencements sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
Pour faire apparaître les chiffres, on peut aussi ne pas éclairer la première couche électroluminescente (3) et éclairer les digits de la seconde couche électroluminescente (7) qui forment le nombre. On passe ainsi d'un affichage de type "négatif à un affichage de type "positif.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Dispositif d'affichage du type écran électroluminescent à couches minces comprenant une première couche (3) comportant un matériau électroluminescent entre une seconde couche (2) formant électrode avant transparente et une troisième couche (5) comportant au moins une première électrode arrière (ELI), caractérisé par le fait que ledit écran comprend, en arrière de la troisième couche (5), une quatrième couche (7) comportant un matériau électroluminescent et une cinquième couche (9) avec au moins une seconde électrode arrière (EL2) masquant une zone non couverte par la première électrode (ELI).
2.- Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la seconde électrode (EL2) chevauche le bord de la première électrode (ELI).
3.-. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première électrode (ELI) recouvre une surface correspondant à un fond d'écran et comporte au moins une zone évidée (Ei, En), la seconde électrode (EL2) masquant au moins une partie de ladite zone évidée.
4.- Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la première électrode comportant plusieurs zones évidées, la cinquième couche (9) comporte des secondes électrodes (EL2) de forme complémentaire aux dites zones évidées (Eι...En) de telle sorte que les première et secondes électrodes ensemble masquent tout le fond d'écran.
5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on active la première et la deuxième électrode pour n'afficher aucune information.
6.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel les couches électroluminescentes ont été formées à partir d'une encre électroluminescente.
7.- Dispositif selon la revendication précédente dans lequel les électrodes ont été obtenues par dépôt de particules conductrices en suspension dans un support liquide.
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