EP3900039A1 - Dispositif optoelectronique pour l'acquisition d'images selon plusieurs points de vue et/ou l'affichage d'images selon plusieurs points de vue - Google Patents

Dispositif optoelectronique pour l'acquisition d'images selon plusieurs points de vue et/ou l'affichage d'images selon plusieurs points de vue

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EP3900039A1
EP3900039A1 EP19845709.5A EP19845709A EP3900039A1 EP 3900039 A1 EP3900039 A1 EP 3900039A1 EP 19845709 A EP19845709 A EP 19845709A EP 3900039 A1 EP3900039 A1 EP 3900039A1
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EP
European Patent Office
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circuit
optoelectronic
display
pix
pixels
Prior art date
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Pending
Application number
EP19845709.5A
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German (de)
English (en)
Inventor
Ivan-Christophe Robin
Frédéric MERCIER
Matthieu CHARBONNIER
Olivier JEANNIN
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Aledia
Original Assignee
Aledia
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Filing date
Publication date
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    • H04N13/349—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking

Definitions

  • Optoelectronic device for the acquisition of images from several points of view and / or the display of images from several points of view
  • the present description relates generally to an optoelectronic device for acquiring images from several points of view and / or displaying images from several points of view.
  • An example of a multi-copy film acquisition device that is to say from several points of view, comprises an array of microlenses arranged in front of a single camera comprising an array of photosensitive sensors. Images of a scene from different points of view are then captured in an interlaced manner.
  • An example of a multi-copy film display device comprises interleaved arrays of display pixels. Images of a scene from different points of view are then displayed in an interlaced manner.
  • a drawback of multi-copy image acquisition devices and known multi-copy image display devices is that the electrical connection of the display pixels allowing the display of interlaced images or the electrical connection of photosensitive sensors allowing the acquisition of interlaced images, corresponding to different viewing angles becomes complex as soon as the resolution of the images to be acquired or displayed is important.
  • Another drawback of multi-copy image acquisition devices and multi-copy image display devices is that processing of the images acquired by the multi-copy image acquisition device is generally necessary for obtain images in a format suitable for display on a multi-copy display device.
  • An embodiment overcomes all or part of the drawbacks of optoelectronic devices for the acquisition of multiscopy images and / or the display of known multiscopy images.
  • An embodiment provides an optoelectronic device for the acquisition of multiscopy images and / or the display of multiscopy images, for which the electrical connection of the display pixels allowing the display of interlaced images , or the electrical connection of photosensitive sensors allowing the acquisition of interlaced images, is simple.
  • an optoelectronic display and / or multi-copy image acquisition device comprising a support, an array of optoelectronic circuits resting on the support and lenses covering the optoelectronic circuits, each optoelectronic circuit comprising a number N of photosensitive sensors adapted to capture a pixel or pixels of an image of a scene from different points of view and / or the number N of display circuits adapted to display a pixel or pixels of an image of a scene from different points of view, N being a natural number greater than or equal to 3.
  • each optoelectronic circuit includes the number N of sensors photosensitive adapted to capture a pixel of an image of a scene from different points of view and the number N of display circuits adapted to display a pixel of an image of a scene from different points of view.
  • the photosensitive sensors and / or the display circuits are arranged in a matrix fashion.
  • each optoelectronic circuit comprises the N display circuits and an integrated circuit fixed to the support, the N display circuits being fixed to the integrated circuit, on the side of the integrated circuit opposite the support.
  • the integrated circuit comprises the N photosensitive sensors.
  • each display circuit comprises at least one light-emitting diode.
  • each photosensitive sensor comprises at least one photodiode.
  • each optoelectronic circuit is connected to less than 10 electrically conductive tracks.
  • An embodiment also provides for the method of manufacturing the optoelectronic device as defined above.
  • each optoelectronic circuit comprises the N display circuits and an integrated circuit fixed to the support, the N display circuits being fixed to the integrated circuit, on the side of the integrated circuit opposite the support, the method comprising the following successive stages: a) forming a first wafer comprising several copies of the integrated circuit and forming a second wafer comprising several copies of the display circuit;
  • step d) is preceded by a step e) of fixing the display circuits to a handle.
  • the method comprises, between steps e) and d), a step of thinning the first wafer.
  • An embodiment also provides for the use of the optoelectronic device as defined above, comprising the supply by each optoelectronic circuit of first data representative of the image pixels captured by the N photosensitive sensors of said optoelectronic circuit and / or the supply to each optoelectronic circuit of second data representative of the pixels of the image to be displayed by the N display circuits of said optoelectronic circuit.
  • the optoelectronic circuits are arranged in rows and columns, and, for each column, at least one of the optoelectronic circuits in the column is adapted to receive signals and to transmit at least in part said signals to another optoelectronic circuit of the column.
  • Figure 1 is a sectional view, partial and schematic, of an embodiment of a device for acquiring and projecting images in multiscopy;
  • Figure 2 is a top view, partial and schematic, of the optoelectronic device shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic view illustrating the principle of operation of a multi-copy image display screen
  • Figure 4 is a sectional view, partial and schematic, of a more detailed embodiment of the device for acquiring and projecting images in multiscopy shown in Figures 1 and 2;
  • Figure 5 is a sectional view, partial and schematic, of another more detailed embodiment of the device for acquiring and projecting images in multiscopy shown in Figures 1 and 2;
  • Figure 6 is a sectional view, partial and schematic, of another more detailed embodiment of the device for acquiring and projecting images in multiscopy shown in Figures 1 and 2;
  • Figure 7 shows side sectional views 7A to 7E, partial and schematic, of structures obtained in successive stages of an embodiment of a method of manufacturing the optoelectronic device shown in Figure 4;
  • Figure 8 shows side sectional views 8A to 8D, partial and schematic, of structures obtained at subsequent successive steps of an embodiment of a method of manufacturing the optoelectronic device shown in Figure 4;
  • Figure 9 shows side sectional views 9A to 9C, partial and schematic, of structures obtained in subsequent successive stages of an embodiment of a method of manufacturing the optoelectronic device shown in Figure 4;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of the electrical connections between the pixels of the optoelectronic device shown in FIGS. 1 and
  • Figure 11 is a diagram illustrating an embodiment of a method for controlling a pixel of the optoelectronic device shown in Figure 10;
  • Figure 12 is a diagram illustrating another embodiment of a method for controlling a pixel of the optoelectronic device shown in Figure 10;
  • Figure 13 is a diagram illustrating another embodiment of a method for controlling a pixel of the optoelectronic device shown in Figure 10;
  • Figure 14 shows in the form of a block diagram an embodiment of a pixel of the device shown in Figures 1 and 2;
  • FIG. 15 illustrates an embodiment of a method for controlling the pixels of the device shown in FIGS. 1 and 2.
  • the expressions “approximately”, “approximately”, “substantially”, and “of the order of” mean to within 10%, preferably to within 5%.
  • the region of the light emitting diode from which most of the electromagnetic radiation supplied by the light emitting diode is emitted is called the “active area” or “active layer” of a light emitting diode.
  • a signal which alternates between a first constant state, for example a low state, noted “0”, is called “binary signal”
  • a second constant state for example a high state, noted “1”.
  • the high and low states of different binary signals of the same electronic circuit can be different.
  • a transparent layer is a layer which is transparent to radiation emitted by the optoelectronic device or to radiation picked up by the optoelectronic device.
  • a pixel of an image corresponds to the unitary element of the image displayed by an optoelectronic display device.
  • the optoelectronic device is a color image display screen, it generally comprises, for the display of each pixel of the image, at least three components, also called display sub-pixels, which each emit light radiation. substantially in one color (for example, red, green, and blue). The superposition of the radiation emitted by these three display sub-pixels provides the observer with the colored sensation corresponding to the pixel of the displayed image.
  • the display pixel of the optoelectronic device is the assembly formed by the three display sub-pixels used for displaying a pixel of an image.
  • FIG. 1 is a section of FIG. 2 along the line II- II and FIG. 2 is a top view of the figure 1.
  • the device 10 comprises from the bottom upwards in the figure
  • a support 12 comprising opposite lower and upper faces 14, 16, preferably parallel;
  • Pix display and acquisition pixels also called display and acquisition pixel circuits thereafter, resting on the upper face 16, distributed for example in rows and columns, three rows and four columns being shown in Figure 2;
  • the microlenses 18 can be cylindrical or spherical microlenses, each microlens 18 covering for example a column of pixels Pix, two adjacent columns of pixels Pix or more than two adjacent columns of pixels Pix.
  • each microlens 18 is a cylindrical lens covering a column of pixels Pix or two adjacent columns of pixels Pix.
  • each microlens 18 can cover only a group of adjacent pixels Pix of the same column, two adjacent columns or more than two adjacent columns of pixels.
  • each microlens 18 covers a single pixel Pix.
  • Each pixel Pix includes from bottom to top in figure
  • each circuit d display 30 comprising light sources, not shown, the display circuits 30 being able to be integrated into a single optoelectronic circuit
  • each pixel Pix comprises a matrix of elementary pixels EPix, each elementary pixel EPix comprising a display circuit 30 for displaying a pixel of an image of a scene according to a point given viewpoint and a photosensitive sensor 25 for the acquisition of the pixel of an image of a scene from the same given viewpoint.
  • the elementary pixels Epix of the pixel Pix are associated with different points of view.
  • each pixel Pix comprises a matrix of at least two rows and of at least two columns of elementary pixels EPix, preferably of at least five columns and of at least five rows of elementary pixels.
  • FIG. 3 is a top view illustrating, very schematically, the operating principle of the optoelectronic device 10 for displaying images in auto-multiscopy. Images of a scene from different points of view are displayed in an interlaced manner by the optoelectronic device 10.
  • a row of pixels Pix has been represented schematically in which the display circuits for the first elementary pixels EPixl, whose hatches have the same first orientation, display pixels of an image according to a first point of view and display circuits of second elementary pixels EPix2, whose hatches have the same second orientation, display pixels of an image from a second point of view.
  • the microlenses 18 are shaped and arranged so that the light rays emitted by the display circuits of the first elementary pixels EPixl reach only the left eye of an observer and that the light rays emitted by the display circuits of the second pixels EPix2 elementaries reach only the right eye of the observer, when the observer is at a given location relative to the optoelectronic device 10. A relief effect is then perceived by the observer.
  • images corresponding to more than two points of view can be displayed simultaneously in an interlaced fashion so that the observer continues to perceive relief images while moving relative to the optoelectronic device 10.
  • the photosensitive sensors of the elementary pixels of the pixels Pix are activated.
  • the arrangement and conformation of the microlenses 18 means that images of the same scene from different points of view are acquired simultaneously by the photosensitive sensors of the elementary pixels of the pixels Pix.
  • the light rays captured by the photosensitive sensors of the first elementary pixels EPixl correspond to pixels of an image of a scene from a first point of view and the light rays captured by the photosensitive sensors of the second elementary pixels EPix2 correspond to pixels of an image of the scene from a second point of view.
  • An advantage of the optoelectronic device 10 is that the images acquired in multiscopy by the optoelectronic device 10 can be displayed in a simple manner by the same optoelectronic device 10 or by an optoelectronic device of the same structure. Indeed, there is no processing to be provided for the display, by the optoelectronic device 10, of images acquired in multiscopy by the same optoelectronic device 10 and the signals provided by the elementary pixels of each pixel for the acquisition of images in multiscopy can be supplied directly to same basic pixels for displaying multiscopy images. Without using exactly the same device, the data captured by the device 10 can be displayed by any screen operating by displaying different viewing angles.
  • Another advantage of the optoelectronic device 10 is that the field of view that can be picked up by the optoelectronic device can be significant.
  • the photosensitive sensors 25 can also be used to determine the position of the eyes of the observer who is looking at the images displayed in multiscopy. This can be used to adapt the images displayed in multiscopy taking into account the position of the eyes of the observer, for example to activate only the display circuits 30 emitting rays towards the eyes of the observer. This limits the data flow to be processed / sent, and thus reduces power consumption.
  • an image can be displayed without relief with the possibility of adjusting the focusing plane of the image.
  • each display circuit 30 comprises at least one light emitting diode.
  • each circuit display 30 comprises two light-emitting diodes or more than two light-emitting diodes
  • the active areas of all the light-emitting diodes of the display circuit 30 preferably emit light radiation substantially at the same wavelength.
  • Each light emitting diode may correspond to a so-called two-dimensional light emitting diode comprising a stack of substantially planar semiconductor layers including the active area.
  • Each light-emitting diode may comprise at least one three-dimensional light-emitting diode with a radial structure comprising a semiconductor shell covering a three-dimensional semiconductor element, in particular a microfil, a nanowire, a cone, a truncated cone, a pyramid or a truncated pyramid, the shell being formed a stack of non-planar semiconductor layers including the active area. Examples of such light-emitting diodes are described in patent applications US2014 / 0077151 and US2016 / 0218240.
  • Each light-emitting diode can comprise at least one three-dimensional light-emitting diode with an axial structure in which the shell is located in the axial extension of the semiconductor element.
  • the display circuits 30, which can be integrated into a single display circuit, can be fixed to the control and acquisition circuit 20 by direct bonding, for example by heterogeneous molecular bonding.
  • This connection provides the mechanical connection between each display circuit 30 and the control and acquisition circuit 20 and also ensures the electrical connection of the light-emitting diode or light-emitting diodes of the display circuit 30 to the control circuit. and acquisition 20.
  • the circuit display or the display circuits 30 can be fixed to the control and acquisition circuit 20 by a "Flip-Chip" type connection. Fusible conductive elements, for example solder balls or indium balls, can then connect each display circuit 30 to the control and acquisition circuit 20.
  • each elementary pixel EPix is adapted to emit a first radiation at a first wavelength and a second radiation at a second wavelength.
  • each elementary pixel EPix is, in addition, adapted to emit a third radiation at a third wavelength.
  • the first, second and third wavelengths can be different.
  • the first wavelength corresponds to blue light and is in the range of 430 nm to 490 nm.
  • the second wavelength corresponds to green light and is in the range of 510 nm to 570 nm.
  • the third wavelength corresponds to red light and is in the range of 600 nm to 720 nm.
  • each elementary pixel EPix is, moreover, adapted to emit a fourth radiation at a fourth wavelength.
  • the first, second, third and fourth wavelengths can be different.
  • the fourth wavelength corresponds to yellow light and is in the range of 570 nm to 600 nm.
  • the fourth radiation corresponds to radiation in the near infrared, in particular at a wavelength between 700 nm and 980 nm, to ultraviolet radiation, or to white light.
  • each elementary pixel EPix is adapted to capture a fifth radiation at a fifth wavelength and a sixth radiation at a sixth wavelength.
  • each elementary pixel EPix is, moreover, adapted to capture a seventh radiation at a seventh wavelength.
  • the fifth, sixth and seventh wavelengths can be different.
  • the fifth wavelength corresponds to the first wavelength described above, that is to say to blue light in the range from 430 nm to 490 nm.
  • the sixth wavelength corresponds to the second wavelength described above, that is to say to green light in the range from 510 nm to 570 nm.
  • the seventh wavelength corresponds to the third wavelength described above, that is to say to red light in the range from 600 nm to 720 nm.
  • each elementary pixel EPix is, moreover, adapted to capture an eighth radiation at an eighth wavelength.
  • the fifth, sixth, seventh and eighth wavelengths can be different.
  • the eighth wavelength corresponds to the fourth wavelength described above, that is to say yellow light in the range from 570 nm to 600 nm, to radiation in the near infrared, especially at a wavelength between 700 nm and
  • Figure 4 is a sectional view, partial and schematic, of a more detailed embodiment of the device 10 for acquisition and display of images in multiscopy shown in Figures 1 and 2.
  • the device 10 comprises from bottom to top in FIG. 4: the support 12; - electrodes 32 of an electrically conductive material resting on the upper face 16, four electrodes 32 per pixel Pix being represented in FIG. 4;
  • each pixel Pix comprising two elementary pixels EPix;
  • an encapsulation layer 34 electrically insulating, covering the support 12 between the pixels Pix and covering the pixels Pix;
  • each pixel Pix can include more than two elementary EPix pixels.
  • the elementary pixels EPix have substantially the same structure, each elementary pixel EPix comprising a display circuit 30 and a part of the control and acquisition circuit 20 comprising in particular a photosensitive sensor 25.
  • the underside 22 of the control and acquisition circuit 20 is fixed to the electrodes 32, and is for example delimited by electrically conductive pads 36 electrically connected to the electrodes 32.
  • the control and d the acquisition 20 further comprises electrically conductive pads 38 on the side of the upper face 24.
  • the conductive pads 38 can be separated laterally by an electrically insulating layer 39.
  • the control and acquisition circuit 20 further comprises, for each pixel EPix elementary, the photosensitive sensor 25 on the side of the upper face 24, each photosensitive sensor 25 preferably comprising at least three PH photodiodes.
  • the control and acquisition circuit 20 further comprises transistors, not shown, on the side of the upper face 24.
  • the circuit control and acquisition 20 comprises conductive through vias 40 which connect the conductive pads 36 to semiconductor regions of the control and acquisition circuit located on the side of the upper face 24 or to some of the pads 38.
  • conductive through vias 40 which connect the conductive pads 36 to semiconductor regions of the control and acquisition circuit located on the side of the upper face 24 or to some of the pads 38.
  • FIG. 4 there is shown, for each elementary pixel EPix, a first via 40 connecting one of the pads 36 to the PH photodiodes and a second via 40 connecting another pad 36 to one of the pads 38.
  • each display circuit 30 is fixed to the upper face 24 of the control and acquisition circuit 20 of the pixel Pix.
  • Each display circuit 30 comprises a stack 42 of semiconductor layers forming the LED light-emitting diodes, preferably at least three light-emitting diodes.
  • Each display circuit 30 is electrically connected to the control and acquisition circuit 20 by electrically conductive pads 44 in contact with the conductive pads 38.
  • Each display circuit 30 comprises photoluminescent blocks 46 covering the LED emitting diodes on the opposite side to the control and acquisition circuit 20 and separated laterally by walls 48.
  • each photoluminescent block 46 is opposite one of the light-emitting diodes LED.
  • each display circuit 30 can comprise four light-emitting diodes distributed, in top view, at the corners of a square.
  • each light-emitting diode LED corresponds to a diode so-called two-dimensional electroluminescent lamp comprising a stack of substantially planar semiconductor layers, including the active zone.
  • all the light-emitting diodes LED of an elementary pixel EPix preferably emit light radiation substantially at the same wavelength.
  • the stack 42 comprises, for each light-emitting diode LED, a semiconductor layer 50 doped with a first type of conductivity, for example P-type doped, in contact with a conductive pad 44, an active layer 52 in contact with the semiconductor layer 50 and a semiconductor layer 54 doped with a second type of conductivity opposite to the first type of conductivity, for example doped with type N, in contact with the active layer 52.
  • the display circuit 30 comprises , in addition, a semiconductor layer 56 in contact with the semiconductor layers 52 of all the light-emitting diodes LED and on which the walls 48 and the photoluminescent blocks 46 rest.
  • each display circuit 30 comprises, for each light-emitting diode LED, a conductive pad 44 connecting the semiconductor layer 50 of the light-emitting diode. LED down to the control and acquisition circuit 20, and at least one conductive pad 44 connecting the semiconductor layer 56 directly to the control and acquisition circuit 20.
  • the active layer 52 may include confinement means.
  • the active layer 52 can comprise a single quantum well. It then comprises a semiconductor material different from the semiconductor material forming the semiconductor layers 50 and 54 and having a strip prohibited less than that of the material forming the semiconductor layers 50 and 54.
  • the active layer 52 may include multiple quantum wells. It then comprises a stack of semiconductor layers forming an alternation of quantum wells and barrier layers.
  • each photoluminescent block 46 is located opposite one of the light emitting diodes LED.
  • Each photoluminescent block 46 comprises luminophores adapted, when excited by the light emitted by the associated light-emitting diode LED, to emit light at a wavelength different from the wavelength of the light emitted by the diode associated LED light emitting.
  • each pixel Pix comprises at least two types of photoluminescent blocks 46.
  • the photoluminescent block 46 of the first type is adapted to convert the radiation supplied by the light-emitting diodes LEDs to emit the first radiation at the first wavelength and the photoluminescent block 46 of the second type is adapted to convert the radiation supplied by the light-emitting diodes LED to emit the second radiation at the second wavelength.
  • each pixel Pix comprises at least three types of photoluminescent blocks 46, the photoluminescent block 46 of the third type being adapted to convert the radiation supplied by the light-emitting diodes LED to emit the third radiation at the third wavelength .
  • the control and acquisition circuit 20 of a pixel Pix may include electronic components, including the PH photodiodes, and in particular transistors, not shown, used for the control of LED light-emitting diodes and PH photodiodes of the pixels.
  • Each control and acquisition circuit 20 can comprise a semiconductor substrate in which and / or on which the electronic components are formed.
  • the lower face 22 of the control and acquisition circuit 20 can then correspond to the rear face of the substrate opposite the front face 24 of the substrate on the side of which the electronic components are formed.
  • the semiconductor substrate is, for example, a silicon substrate, in particular monocrystalline silicon.
  • the structure of photodiodes is well known to those skilled in the art and is not described in more detail below.
  • the display circuits 30 only comprise light-emitting diodes and elements for connecting these light-emitting diodes, and the control and acquisition circuits 20 comprise all of the electronic components necessary for the control light-emitting diodes of the display circuits 30.
  • the display circuits 30 may also include other electronic components in addition to the light-emitting diodes.
  • the optoelectronic device 10 can comprise from 10 to 10 9 pixels Pix. Each pixel Pix can occupy a top view of an area between 1 pm 2 and 100 mm 2 . The thickness of each pixel Pix can be between 1 pm and 6 mm. The thickness of each control and acquisition circuit 20 can be between 0.5 ⁇ m and 3000 ⁇ m. The thickness of each display circuit 30 can be between 0.2 ⁇ m and 3000 ⁇ m.
  • all the electrical connections of the pixel Pix to the outside are made on the side of the lower face 22 of the control and acquisition circuit 20. Therefore, the number of electrodes 32 depends on the number of electrical connections to the outside necessary for the operation of the pixel Pix.
  • the microlenses 18 may correspond to cylindrical lenses, for example convex plane or to spherical convex plane lenses.
  • the pixels Pix can be arranged so that each pixel Pix is substantially located in the focal plane of the microlens 18 which is associated with it.
  • each pixel Pix is substantially centered at the focal point of the microlens 18 which is associated with it.
  • the relative position between the pixel Pix and the microlens 18 which is associated with it can vary as a function of the position of the pixel in the pixel matrix of the optoelectronic device.
  • a gap can be provided between the position of the pixel Pix and the focal point of the microlens 18, this gap increasing for example when 'We move away from the center of the optoelectronic device 10. This difference will make it possible to transmit / collect at different angles.
  • the support 12 may be made of an electrically insulating material, comprising for example a polymer, in particular an epoxy resin, and in particular the FR4 material used for the manufacture of printed circuits, or of a metallic material, for example aluminum.
  • the thickness of the support 12 can be between 10 ⁇ m and 10 mm.
  • Each electrode 32 preferably corresponds to a metal strip, for example aluminum, silver, copper or zinc.
  • the thickness of each electrode 32 can be between 0.5 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the insulating layer 39 can be made of a dielectric material, for example of silicon oxide (Si02), silicon nitride (Si x N y , where x is approximately equal to 3 and y is approximately equal to 4, for example S1 3 N 4 ), in silicon oxynitride (SiO x N y where x can be approximately equal to 1 / 2 and y can be approximately equal to 1, for example Si2 ⁇ 0N2), in aluminum oxide (AI2O3), or in hafnium oxide (HfCg).
  • the thickness of the insulating layer 39 can be between 0.2 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • Each conductive pad 36, 38, 44 may be at least partially made of a material chosen from the group comprising, for example copper, titanium, nickel, gold, tin, aluminum and alloys at least two of these compounds.
  • the semiconductor layers 50, 54, 56 and the layers making up the active layer 52 are, at least in part, formed from at least one semiconductor material.
  • the semiconductor material is chosen from the group comprising compounds III-V, for example a compound III-N, compounds 11-VI or semiconductors or compounds of group IV.
  • Group III elements include gallium (Ga), indium (In) or aluminum (Al).
  • III-N compounds are GaN, AIN, InN, InGaN, AlGaN or AlInGaN.
  • Other elements of group V can also be used, for example, phosphorus or arsenic.
  • group II elements include group IIA elements, including beryllium (Be) and magnesium (Mg) and group IIB elements, including zinc (Zn), cadmium (Cd) and mercury ( Hg).
  • elements from group VI include elements from group VIA, including oxygen (O) and tellurium (Te).
  • compounds II-VI are ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO, CdHgTe, CdTe or HgTe.
  • group IV semiconductor materials are silicon (Si), carbon (C), germanium (Ge), silicon carbide alloys (SiC), silicon-germanium alloys (SiGe) or carbide alloys germanium (GeC).
  • each photoluminescent block 46 comprises particles of at least one photoluminescent material.
  • An example of a photoluminescent material is yttrium aluminum garnet (YAG) activated by the trivalent cerium ion, also called YAG: Ce or YAG: Ce 3+ .
  • YAG yttrium aluminum garnet
  • Ce trivalent cerium ion
  • Ce 3+ YAG: Ce 3+
  • the average particle size of conventional photoluminescent materials is generally greater than 5 ⁇ m.
  • each photoluminescent block 46 comprises a matrix in which are dispersed nanocrystalline particles of nanometric size of a semiconductor material, also called semiconductor nanocrystals or particles of nanoluminophores thereafter.
  • the internal quantum yield QYint of a photoluminescent material is equal to the ratio between the number of photons emitted and the number of photons absorbed by the photoluminescent substance.
  • the internal quantum yield QYi nt of the semiconductor nanocrystals is greater than 5%, preferably greater than 10%, more preferably greater than 20%.
  • the average size of the nanocrystals is in the range of 0.5 nm to 1000 nm, preferably from 0.5 nm to 500 nm, even more preferably from 1 nm to 100 nm, in particular from 2 nm to 30 nm.
  • the photoconversion properties of semiconductor nanocrystals essentially depend on quantum confinement phenomena.
  • the semiconductor nanocrystals then correspond to quantum dots.
  • the semiconductor material of the semiconductor nanocrystals is chosen from the group comprising cadmium selenide (CdSe), indium phosphide (InP), cadmium sulfide (CdS), zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe), cadmium telluride (CdTe), zinc telluride (ZnTe), cadmium oxide (CdO), zinc and cadmium oxide (ZnCdO), zinc and cadmium sulfide (CdZnS), selenide zinc and cadmium (CdZnSe), silver and indium sulfide (AgInS2), perovskites of the PbScX3 type, where X is a halogen atom, in particular iodine (I), bromine (Br) or chlorine (Cl), and a mixture of at least two of these compounds.
  • CdSe cadmium selenide
  • InP indium
  • the semiconductor material of the semiconductor nanocrystals is chosen from the materials cited in the publication in the name of Le Blevenec et al. de Physica Status Solidi (RRL) - Rapid Research Letters Volume 8, No. 4, pages 349-352, April 2014.
  • the dimensions of the semiconductor nanocrystals are chosen according to the desired wavelength of the radiation emitted by the semiconductor nanocrystals.
  • CdSe nanocrystals whose average size is around 3.6 nm are suitable for converting blue light to red light and CdSe nanocrystals whose average size is around 1.3 nm are suitable for converting blue light to green light.
  • the composition of the semiconductor nanocrystals is chosen according to the desired wavelength of the radiation emitted by the semiconductor nanocrystals.
  • the matrix is made of a material at least partially transparent.
  • the matrix is, for example, made of silica.
  • the matrix is, for example, in any polymer at least partially transparent, in particular silicone, epoxy or polyacetic acid (PLA).
  • PHA polyacetic acid
  • the matrix may be made of an at least partially transparent polymer used with three-dimensional printers, such as PLA.
  • the matrix contains from 2% to 90%, preferably from 10% to 60%, by weight of nanocrystals, for example about 30% by weight of nanocrystals.
  • the thickness of the photoluminescent blocks 46 depends on the concentration of nanocrystals and on the type of nanocrystals used.
  • the height of the photoluminescent blocks 46 is preferably less than or equal to the height of the walls 48.
  • the area of each photoluminescent block 46 may correspond to the area of a square having a side measuring from 1 ⁇ m to 100 pm, preferably from 3 pm to 15 pm.
  • the walls 48 are at least partly made of at least one semiconductor, conductive or insulating material.
  • the semiconductor or metallic conductive material can be silicon, germanium, silicon carbide, a III-V compound, a II-VI compound, steel, iron, copper, aluminum, tungsten, titanium. , Hafnium, zirconium, silver, rhodium or a combination of at least two of these compounds.
  • the walls 48 are made of a reflective material.
  • the walls 48 are formed from a semiconductor material compatible with the manufacturing methods implemented in microelectronics.
  • the walls 48 can be heavily doped, lightly doped or undoped.
  • the walls 48 are formed from monocrystalline silicon.
  • the height of the walls 48 is in the range from 300 nm to 200 pm, preferably from 5 pm to 30 pm.
  • the thickness of the walls 48, measured in a direction parallel to the face 22, is in the range of 100 nm to 50 pm, preferably from 0.5 pm to 10 pm.
  • the walls 48 can be formed of a reflective material or covered with a coating reflecting the wavelength of the radiation emitted by the photoluminescent blocks 46 and / or the light emitting diodes LED.
  • the walls 48 surround the blocks photoluminescent 46. The walls 48 then reduce the crosstalk between adjacent photoluminescent blocks 46.
  • the encapsulation layer 34 can be made of an at least partially transparent insulating material.
  • the encapsulation layer 34 can be made of an at least partially transparent inorganic material.
  • the inorganic material is chosen from the group comprising silicon oxides of the SiO x type, where x is a real number between 1 and 2, and SiO yNz , where y and z are real numbers between 0 and 1, and aluminum oxides, for example AI2O3.
  • the encapsulation layer 34 can be made of an organic material that is at least partially transparent.
  • the encapsulation layer 34 is a silicone polymer, an epoxy polymer, an acrylic polymer or a polycarbonate.
  • the microlenses 18 can be made of silicon oxide, silicone, poly (methyl methacrylate)
  • each microlens 18 can be between 10 ⁇ m and 10 mm.
  • the width of each microlens 18 can vary from 10 ⁇ m to 10 mm.
  • FIG. 5 is a side view of another more detailed embodiment of the optoelectronic device 10.
  • the optoelectronic device 10 comprises all of the elements of the embodiment described above in relation to FIG. 4 with the difference that, for each display circuit 30, the semiconductor layer 56 is polarized by means of the walls 48.
  • the encapsulation layer 34 extends between Pixels but does not completely cover Pixels.
  • the optoelectronic device 10 further comprises electrically conductive strips 60, a single strip being shown in FIG. 5, forming electrodes at least partially transparent to the radiation emitted by the light-emitting diodes LED and covering the pixels Pix and the encapsulation layer 34 between the pixels Pix.
  • each conductive strip 60 is in contact with the pixels Pix of the same column or of the same row.
  • the walls 48 are electrically conductive. The walls 48 are in contact with the stack 42 and in contact with the conductive strip 60 covering the pixel Pix. This makes it possible to polarize the semiconductor layer 56 of the stack 42 and the semiconductor regions of the control and acquisition circuit 20, electrically connected to the semiconductor layer 56 by a pad 44, are electrically polarized by the conductive strip 60 covering the pixel Pix.
  • Each conductive strip 60 is adapted to allow the electromagnetic radiation emitted by the display circuits 30 and the electromagnetic radiation picked up by the photosensitive sensors 25 to pass.
  • the material forming each conductive strip 60 can be a transparent and conductive material such as indium tin oxide (or ITO, acronym for Indium Tin Oxide), zinc oxide doped with aluminum or gallium, or graphene.
  • ITO indium tin oxide
  • the minimum thickness of the conductive strip 60 on the pixels Pix can be between 0.05 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • a metal grid can be formed above each conductive and transparent strip 60 and in contact with the conductive and transparent strip 60, the pixels Pix being located at the openings of the metal grid .
  • FIG. 6 is a side view of another more detailed embodiment of the optoelectronic device 10.
  • the optoelectronic device 10 comprises all of the elements of the embodiment described above in relation to FIG. 5 and further comprises an electrically insulating layer 62 covering the sides of the pixel Pix, in particular the sides of the control and acquisition circuit 20 and the sides of each display circuit 30.
  • the minimum thickness of the insulating layer 62 can be between 2 nm and 1 mm.
  • the insulating layer 62 can be made of one of the materials described above for the insulating layer 39.
  • Each conductive strip 60 in addition to covering the upper face of each pixel Pix, can cover part of the insulating layer 62 of the pixel Pix.
  • An advantage of the embodiments shown in Figures 5 and 6 is that they reduce the number of electrical connections to the outside on the side of the lower face 24 of the control and acquisition circuit 20 of each pixel Pix.
  • FIG. 7 shows partial and schematic side sectional views 7A to 7E, of structures obtained in successive stages of an embodiment of a method for manufacturing the optoelectronic device 10 shown in FIG. 4.
  • View 7A shows the structure obtained after the formation on a support 70 of a stack 71 of semiconductor layers, comprising, from bottom to top on view 7A, a semiconductor layer 72, an active layer 74 and a layer semiconductor 76.
  • the semiconductor layer 72 can have the same composition as the semiconductor layers 54, 56 described above.
  • the active layer 74 can have the same composition as the active layer 52 described above.
  • the semiconductor layer 76 can have the same composition as the semiconductor layer 50 described above.
  • a nucleation layer may be provided between the support 70 and the semiconductor layer 72. Preferably, there is no nucleation layer between the support 70 and the semiconductor layer 72.
  • the view 7B represents the structure obtained after the delimitation of the LED light-emitting diodes of the display circuits 30 and the formation of the conductive pads 44.
  • the LED light-emitting diodes can be delimited by etching the semiconductor layer 72, the active layer 74 and the semiconductor layer 76 to delimit the semiconductor layer 54, the active layer 52 and the semiconductor layer 50, for each light-emitting diode LED of each optoelectronic circuit 30.
  • the etching implemented can be a dry etching, for example using a plasma based of chlorine and fluorine, a reactive ion etching (RIE).
  • RIE reactive ion etching
  • the conductive pads 44 can be obtained by depositing a conductive layer on the entire structure obtained and by removing the part of the conductive layer outside of the conductive pads 44.
  • An optoelectronic circuit 78 is obtained comprising several copies, not yet completed, of the display circuit 30, two copies being shown in view 7B.
  • View 7C shows the structure obtained after the manufacture of an optoelectronic circuit 80 comprising several copies, not completely completed, of the control and acquisition circuit 20 desired, in particular by conventional steps of a manufacturing process d 'an integrated circuit, and just before fixing the optoelectronic circuit 80 to the optoelectronic circuit 78.
  • the substrate of the optoelectronic circuit 78 is thicker than the substrate of the control and acquisition circuits 20 once completed.
  • Each copy, not completely completed, of the desired control and acquisition circuit 20 nevertheless includes the transistors, not shown, the photosensitive sensors 25, the conductive pads 38 and the insulating layer 39.
  • the optoelectronic circuit 78 does not include through conductive vias 40.
  • the methods of assembling the electronic circuit 80 to the optoelectronic circuit 78 may include brazing or molecular bonding operations.
  • View 7D shows the structure obtained after the formation of the walls 48 in the support 70 and after the separation of the display circuits 30.
  • the walls 48 can be formed by engraving openings 82 in the support 70.
  • the circuits d the display 30 can be separated by etching the semiconductor layer 56.
  • View 7E shows the structure obtained after the formation of the photoluminescent blocks 46 and the possible formation of insulating layers 84 on the sides of the display circuits 30.
  • the photoluminescent blocks 46 can be formed by filling certain openings 82 with a dispersion colloidal of semiconductor nanocrystals in a bonding matrix, for example by a so-called additive process, possibly by sealing certain openings 82 with resin.
  • the so-called additive process can include direct printing of the colloidal dispersion at the desired locations, for example by ink jet printing, aerosol printing, micro-buffering, photoengraving, screen printing, flexography, spray coating, or deposition of drops.
  • the photoluminescent blocks 46 can be formed before the walls 48 are formed.
  • FIG. 8 shows partial and schematic side sectional views 8A to 8D, of structures obtained at subsequent successive stages of the manufacturing process described above in relation to FIG. 7.
  • View 8A shows the structure obtained after fixing the structure shown in view 7E, on the side of the photoluminescent blocks 46, to a support 86, also called handle, using a bonding material 88.
  • View 8B shows the structure obtained after having thinned the substrate of the electronic circuit 80 on the side opposite to the handle 86 and formed the conductive vias 40 in the substrate.
  • View 8C shows the structure obtained after the formation of the conductive pads 36 of the control and acquisition circuits 20, not yet completed, on the electronic circuit 80 on the side opposite to the handle 86.
  • View 8D shows the structure obtained after the separation of the control and acquisition circuits 20 in the electronic circuit 80, a single control and acquisition circuit being shown in view 8D. Pixels Pix are thus delimited while remaining fixed to the handle 86.
  • FIG. 9 shows partial and schematic side sectional views 9A to 9C, of structures obtained in subsequent successive stages of the manufacturing process described above in relation to FIG. 8.
  • View 9A shows the structure obtained after the fixing of some of the Pix display pixels to the support 12.
  • two Pix pixels are shown attached to the handle 86 and the electrodes 32 are shown. associated with a pixel Pix on the support 12. Pixels Pix which are in contact with electrodes 32 attach to support 12. Pixels Pix which are not in contact of electrodes 32 are not fixed to the support 12.
  • each pixel Pix can be fixed to the electrodes 32 by molecular bonding of the conductive pads 36 to the electrodes 32 or by means of a bonding material, in particular an electrically conductive epoxy adhesive.
  • View 9B represents the structure obtained after the separation of the handle 86 of the pixels Pix fixed to the support 12. This separation can be carried out by laser ablation.
  • the embodiment illustrated in views 9A and 9B allows the simultaneous attachment of several pixels Pix to the support 12.
  • the pixels Pix can be separated from the handle 86 and a "pick and place" process can be implemented consisting in placing each pixel Pix separately on the support 12.
  • View 9C shows the structure obtained after the formation of the encapsulation layer 34 and of the microlenses 18.
  • the encapsulation layer 34 can be deposited by chemical vapor deposition (CVD, English acronym for Chemical Vapor Deposition) , chemical vapor deposition assisted by plasma (PECVD, acronym for Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), or sputtering.
  • the microlenses 18 can be formed by aligned lamination of microlens films after having planarized the plate onto which the pixels have been transferred. It is also possible to use transparent planarization resin etching, 3D printing, or printing of patterns. from a hard material.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of the electrical connections between the pixels Pix of the optoelectronic device 10 represented in FIGS. 1 and 2.
  • each pixel Pix comprises a matrix of elementary pixels EPix, each pixel EPix elementary allowing the display and / or the acquisition of a pixel of an image according to a point of view.
  • the elementary pixels EPix of the same pixel Pix are associated with different points of view. Therefore, a complete image according to a given point of view, displayed or acquired, can be reconstructed from each image pixel of this image according to this point of view, displayed or captured by each pixel Pix.
  • each pixel Pix is represented comprising a matrix of 5 * 5 elementary pixels EPix.
  • the pixels Pix are arranged in M rows and N columns, M and N being whole numbers, the product M * N corresponding to the desired resolution for the images captured by the device 10 and the images displayed by the device 10, for example 1920 * 1080 image pixels.
  • the device 10 comprises a row control circuit 90 and a column control circuit 92.
  • the column control circuit 92 receives a LED_Stream data stream representative of the light intensities of the pixels d image to be displayed by the device 10 and provides a PH_Stream data stream representative of the intensities of the image pixels acquired by the device 10.
  • the row control circuit 90 is adapted to supply a signal Row at each pixel Pix in the row.
  • the column control circuit 92 is adapted to supply an LED_Data signal to each pixel Pix in the column and to receive a signal PH_Data supplied by each pixel Pix in the column.
  • the operation of the optoelectronic device 10 comprises the successive selection of the pixels Pix of each row by the circuit of control of rows 90, and, for each selected row and for each column, the transmission to the pixel of the column and of the selected row, by means of the signal LED_Data, of data representative of the current and / or the voltage to be supplied to each light-emitting diode of each elementary pixel EPix of the pixel of the column and of the selected row and the reception, by means of the signal PH_Data, of data supplied by the pixel of the column and of the selected row and representative of the light intensity captured by each photodiode of each elementary pixel of the pixel of the column and of the selected row.
  • FIGS. 11 and 12 illustrate embodiments of a method for controlling a pixel of the optoelectronic device shown in FIG. 10.
  • each LED_Data signal and each PH_Data signal is an analog signal, by example an analog signal with discrete values.
  • each level of the LED_Data signal is representative of the light intensity to be emitted by one of the light-emitting diodes of one of the elementary pixels EPix of the pixel Pix of the column and of the row selected .
  • each level of the signal PH_Data is representative of the light intensity picked up by one of the photodiodes of one of the elementary pixels EPix of the pixel Pix of the column and of the row selected.
  • the row signal can also play the role of a clock signal to clock the operation of the pixel Pix.
  • the clock signal Clock is distinct from the Row selection signal and, for each column, is transmitted to each pixel Pix of the column by the column control circuit 92.
  • An advantage of the embodiments illustrated in Figures 11 and 12 is that each pixel Pix does not need to include digital / analog converters to control the light-emitting diodes of the elementary pixels EPix of the pixel Pix nor of analog / digital converters to convert the signals provided by the photodiodes of the elementary pixels EPix of the pixel Pix.
  • FIG. 13 illustrates an embodiment of a method for controlling a pixel of the optoelectronic device shown in FIG. 10 in which each LED_Data signal and each PH_Data signal is a digital signal.
  • the transmission of the LED_Data and PH_Data signals can then be carried out by a serial link of the SPI type (English acronym for Serial Peripheral Interface) which authorizes the simultaneous transmission of signals in both directions.
  • FIG. 13 shows a clock signal Clock distinct from the Row selection signal which, for each column, is transmitted to each pixel Pix of the column by the column control circuit 92.
  • the transmission of the LED_Data and PH_Data signals can implement autosynchronization data transmission protocols, for example the Manchester protocol. In this case, the Clock signal may not be present.
  • FIG. 14 represents in the form of a block diagram an embodiment of a pixel Pix of the device represented in FIGS. 1 and 2 adapted to the case where the LED_Data and PH_Data signals are digital signals.
  • Each pixel Pix includes a register 94, for example a shift register controlled by the Clock signal, in which the successive bits of the LED_Data signal are stored and a register 96, for example a shift register controlled by the Clock signal, which supplies the successive bits of the PH_Data signal.
  • the pixel Pix comprises a control circuit 98 (LED driver) of the diodes light-emitting LEDs of the display circuit 30 of the elementary pixel Epix.
  • Each control circuit 98 comprises three memories 100 (Data latch) which receive data stored in the register 94.
  • Each control circuit 98 also comprises three adapted digital / analog conversion and control circuits 102 (DAC + driver) supplying, from the binary data stored in the memories 100, analog signals R_out, G_out and B_out for controlling the light-emitting diodes LED.
  • the pixel Pix comprises a processing circuit 104 (LS driver) of the signals R_sense, G_sense, B_sense supplied by the photodiodes PH of the photosensitive sensor 25 of the elementary pixel Epix.
  • Each processing circuit 104 comprises three analog / digital converters 106 (ADC) adapted to supply, from the analog signals R_sense, G_sense, B_sense, digital data stored in three memories 108 (Data Latch).
  • Each processing circuit 104 is further adapted to supply the digital data stored in the memories 108 to the register 96.
  • Each pixel Pix can also receive a sense_en signal and a disp_en signal.
  • the sense_en signal makes it possible to trigger the acquisition of an image and the disp_en signal makes it possible to start switching the screen on and off globally. These signals are connected to all Pixels Pix.
  • the disp_en signal is at logic level "1”
  • the image is displayed, and when the disp_en signal is at logic level "0", the screen is off.
  • the loading of the image N + 1 can be carried out during the display of the image N, and the image N + 1 will be displayed on the next change to "1" of the signal disp_en.
  • the disp_en signal makes it possible to turn off the screen during the acquisition phases so as not to disturb the acquired image.
  • the sense_en signal also makes it possible to control the acquisition time of an image.
  • An advantage of the embodiments described above is that the number of connection terminals of each pixel Pix is reduced compared to the connection numbers which would be necessary to directly connect each elementary pixel Epix to the column control circuit 92.
  • the transmission of the LED_Data and PH_Data signals for each column is represented, schematically, by tracks which extend along the column from the column control circuit 92 and which are connected to each pixel Pix in the column.
  • tracks which extend along the column from the column control circuit 92 and which are connected to each pixel Pix in the column.
  • FIG. 15 illustrates a method for controlling an embodiment of the optoelectric device 10.
  • a column of the optoelectronic device comprising three pixels Pix at four stages of the control method.
  • the row of pixels Pix closest to the column control circuit 92 is called the first row and the last row the row of pixels Pix farthest from the column control circuit 92.
  • each pixel Pix of the column is electrically connected to the two adjacent pixels of the column by several conductive tracks.
  • the pixel Pix, located on the last row, is connected to the adjacent pixel Pix of the column and the pixel Pix, located on the first row, is connected to the column control circuit 92.
  • the transmission of a signal from the column control circuit 92 to a given pixel Pix in the column and the transmission of a signal from the given pixel Pix to the column control circuit 92 is carried out successively through each pixel Pix located between the column control circuit 92 and the given pixel Pix , each of the intermediate pixels playing the role of a transmission relay. This reduces the maximum distance between a transmitter and a receiver.
  • FIG. 15 there are four links between two adjacent pixels Pix and between the pixel Pix in the first row and the column control circuit 92. Three links are used for the transmission of the signals PH_Data, LED_Data and Clock described previously and a link is used for the transmission of a Reset signal.
  • an active link is represented by a thick line, that is to say on which a useful signal passes through and by a thin line an inactive link.
  • the LED_Data signal can correspond to a frame which contains all the data necessary for displaying the desired image pixels for the elementary pixels of the pixels of all the rows of the optoelectronic device.
  • the frame successively comprises the data relating to the elementary pixels of the pixel Pix of the last row, of the penultimate row, etc., up to the first row.
  • An embodiment of data transmission between the column control circuit 92 and the pixels Pix comprises the following steps:
  • the Clock and LED_Data signals are transmitted simultaneously by the column control circuit 92 to each pixel of the first row.
  • Each pixel of the first row further transmits the signal PH_Data, which it produced, to the column control circuit 92; 3) for each column, the Clock and LED_Data signals are transmitted via the first pixel in the first row to the pixel in the second.
  • the pixel of the second row transmits the signal PH_Data which it produced to the column control circuit 92 via the first pixel of the first row;
  • each pixel which begins to receive the LED_Data signal, transmits the PH_Data signal which it produced, this signal being relayed, pixel after pixel, to the column control circuit 92.
  • the insulating layers 62 described above for the embodiment of the optoelectronic device shown in FIG. 6 can also be provided for the embodiments of the optoelectronic device shown in FIGS. 4 and 5.

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Abstract

La présente description concerne un dispositif optoélectronique (10) d'affichage et/ou d'acquisition d'images en multiscopie, comprenant un support (12), une matrice de circuits optoélectroniques (Pix) reposant sur le support et des lentilles recouvrant les circuits optoélectroniques. Chaque circuit optoélectronique comprend un nombre N de capteurs photosensibles (25) adaptés à capter un pixel ou des pixels d'une image d'une scène selon des points de vue différents et/ou le nombre N de circuits d'affichage (30) adaptés à afficher un pixel ou des pixels d'une image d'une scène selon les points de vue différents, N étant un entier naturel supérieur ou égal à 3.

Description

DESCRIPTION
Dispositif optoélectronique pour l'acquisition d'images selon plusieurs points de vue et/ou l'affichage d'images selon plusieurs points de vue
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR18/73198 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine technique
[0001] La présente description concerne de façon générale un dispositif optoélectronique pour l'acquisition d'images selon plusieurs points de vue et/ou l'affichage d'images selon plusieurs points de vue.
Technique antérieure
[0002] Un exemple d'un dispositif d'acquisition d'un film en multiscopie, c'est-à-dire selon plusieurs points de vue, comprend une matrice de microlentilles disposées devant une seule caméra comprenant une matrice de capteurs photosensibles. Des images d'une scène selon différents points de vue sont alors captées de manière entrelacée.
[0003] Un exemple d'un dispositif d'affichage d'un film en multiscopie comprend des matrices entrelacées de pixels d'affichage. Des images d'une scène selon différents points de vue sont alors affichées de manière entrelacée.
[0004] Un inconvénient des dispositifs d'acquisition d'images en multiscopie et des dispositifs d'affichage d'images en multiscopie connus est que la connexion électrique des pixels d'affichage permettant l'affichage d'images entrelacées ou la connexion électrique des capteurs photosensibles permettant l'acquisition d'images entrelacées, correspondant à différents angles de vue devient complexe dès que la résolution des images à acquérir ou à afficher est importante . [0005] Un autre inconvénient des dispositifs d'acquisition d'images en multiscopie et des dispositifs d'affichage d'images en multiscopie est qu'un traitement des images acquises par le dispositif d'acquisition d'images en multiscopie est généralement nécessaire pour obtenir des images dans un format adapté pour leur affichage sur un dispositif d'affichage en multiscopie.
Résumé de l'invention
[0006] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des dispositifs optoélectroniques pour l'acquisition d'images en multiscopie et/ou l'affichage d'images en multiscopie connus.
[0007] Un mode de réalisation prévoit un dispositif optoélectronique pour l'acquisition d'images en multiscopie et/ou l'affichage d'images en multiscopie, pour lequel la connexion électrique des pixels d'affichage permettant l'affichage d'images entrelacées, ou la connexion électrique des capteurs photosensibles permettant l'acquisition d'images entrelacées, est simple.
[0008] Un mode de réalisation prévoit un dispositif optoélectronique d'affichage et/ou d'acquisition d'images en multiscopie, comprenant un support, une matrice de circuits optoélectroniques reposant sur le support et des lentilles recouvrant les circuits optoélectroniques, chaque circuit optoélectronique comprenant un nombre N de capteurs photosensibles adaptés à capter un pixel ou des pixels d'une image d'une scène selon des points de vue différents et/ou le nombre N de circuits d'affichage adaptés à afficher un pixel ou des pixels d'une image d'une scène selon les points de vue différents, N étant un entier naturel supérieur ou égal à 3.
[0009] Selon un mode de réalisation, chaque circuit optoélectronique comprend le nombre N de capteurs photosensibles adaptés à capter un pixel d'une image d'une scène selon des points de vue différents et le nombre N de circuits d'affichage adaptés à afficher un pixel d'une image d'une scène selon les points de vue différents.
[0010] Selon un mode de réalisation, les capteurs photosensibles et/ou les circuits d'affichage sont disposés de façon matricielle.
[0011] Selon un mode de réalisation, chaque circuit optoélectronique comprend les N circuits d'affichage et un circuit intégré fixé au support, les N circuits d'affichage étant fixés au circuit intégré, du côté du circuit intégré opposé au support.
[0012] Selon un mode de réalisation, le circuit intégré comprend les N capteurs photosensibles.
[0013] Selon un mode de réalisation, chaque circuit d'affichage comprend au moins une diode électroluminescente.
[0014] Selon un mode de réalisation, chaque capteur photosensible comprend au moins une photodiode.
[0015] Selon un mode de réalisation, chaque circuit optoélectronique est connecté à moins de 10 pistes conductrices électriquement.
[0016] Un mode de réalisation prévoit également le procédé de fabrication du dispositif optoélectronique tel que défini précédemment .
[0017] Selon un mode de réalisation, chaque circuit optoélectronique comprend les N circuits d'affichage et un circuit intégré fixé au support, les N circuits d'affichage étant fixés au circuit intégré, du côté du circuit intégré opposé au support, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a) formation d'une première plaquette comprenant plusieurs exemplaires du circuit intégré et formation d'une deuxième plaquette comprenant plusieurs exemplaires du circuit d'affichage ;
b) fixation de la deuxième plaquette à la première plaquette ; c) séparation des circuits d'affichage dans la deuxième plaquette ; et
d) séparation des circuits intégrés dans la première plaquette .
[0018] Selon un mode de réalisation, l'étape d) est précédée d'une étape e) de fixation des circuits d'affichage à une poignée .
[0019] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, entre les étapes e) et d) , une étape d'amincissement de la première plaquette.
[0020] Un mode de réalisation prévoit également l'utilisation du dispositif optoélectronique tel que défini précédemment, comprenant la fourniture par chaque circuit optoélectronique de premières données représentatives des pixels d'image captés par les N capteurs photosensibles dudit circuit optoélectronique et/ou la fourniture à chaque circuit optoélectronique de deuxièmes données représentatives des pixels de l'image à afficher par les N circuits d'affichage dudit circuit optoélectronique.
[0021] Selon un mode de réalisation, les circuits optoélectroniques sont agencés en rangées et en colonnes, et, pour chaque colonne, au moins l'un des circuits optoélectroniques de la colonne est adapté à recevoir des signaux et à transmettre au moins en partie lesdits signaux à un autre circuit optoélectronique de la colonne.
Brève description des dessins [0022] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0023] la figure 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition et de projection d'images en multiscopie ;
[0024] la figure 2 est une vue de dessus, partielle et schématique, du dispositif optoélectronique représenté sur la figure 1 ;
[0025] la figure 3 est une vue schématique illustrant le principe de fonctionnement d'un écran d'affichage d'images en multiscopie ;
[0026] la figure 4 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé du dispositif d'acquisition et de projection d'images en multiscopie représenté sur les figures 1 et 2 ;
[0027] la figure 5 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation plus détaillé du dispositif d'acquisition et de projection d'images en multiscopie représenté sur les figures 1 et 2 ;
[0028] la figure 6 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation plus détaillé du dispositif d'acquisition et de projection d'images en multiscopie représenté sur les figures 1 et 2 ;
[0029] la figure 7 représente des vues en coupe latérales 7A à 7E, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté sur la figure 4 ;
[0030] la figure 8 représente des vues en coupe latérales 8A à 8D, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives ultérieures d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté sur la figure 4 ;
[0031] la figure 9 représente des vues en coupe latérales 9A à 9C, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives ultérieures d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté sur la figure 4 ;
[0032] la figure 10 est un schéma illustrant un mode de réalisation des connexions électriques entre les pixels du dispositif optoélectronique représenté sur les figures 1 et
2 ;
[0033] la figure 11 est un schéma illustrant un mode de réalisation d'un procédé de commande d'un pixel du dispositif optoélectronique représenté en figure 10 ;
[0034] la figure 12 est un schéma illustrant un autre mode de réalisation d'un procédé de commande d'un pixel du dispositif optoélectronique représenté en figure 10 ;
[0035] la figure 13 est un schéma illustrant un autre mode de réalisation d'un procédé de commande d'un pixel du dispositif optoélectronique représenté en figure 10 ;
[0036] la figure 14 représente sous la forme d'un schéma par blocs un mode de réalisation d'un pixel du dispositif représenté sur les figures 1 et 2 ; et
[0037] la figure 15 illustre un mode de réalisation d'un procédé de commande des pixels du dispositif représenté sur les figures 1 et 2.
Description des modes de réalisation
[0038] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0039] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la structure d'une diode électroluminescente est bien connue de l'homme de l'art et n'est pas décrite en détail.
[0040] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
[0041] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures ou à un dispositif optoélectronique dans une position normale d'utilisation.
[0042] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. En outre, on appelle "zone active" ou "couche active" d'une diode électroluminescente la région de la diode électroluminescente depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par la diode électroluminescente. De plus, on appelle "signal binaire" un signal qui alterne entre un premier état constant, par exemple un état bas, noté "0", et un deuxième état constant, par exemple un état haut, noté "1". Les états haut et bas de signaux binaires différents d'un même circuit électronique peuvent être différents. En pratique, les signaux binaires peuvent correspondre à des tensions ou à des courants qui peuvent ne pas être parfaitement constants à l'état haut ou bas. Dans la suite de la description, une couche transparente est une couche qui est transparente aux rayonnements émis par le dispositif optoélectronique ou aux rayonnements captés par le dispositif optoélectronique .
[0043] Un pixel d'une image correspond à l'élément unitaire de l'image affichée par un dispositif optoélectronique d'affichage. Lorsque le dispositif optoélectronique est un écran d'affichage d'images couleur, il comprend en général pour l'affichage de chaque pixel de l'image au moins trois composants, également appelés sous-pixels d'affichage, qui émettent chacun un rayonnement lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert et le bleu) . La superposition des rayonnements émis par ces trois sous-pixels d'affichage fournit à l'observateur la sensation colorée correspondant au pixel de l'image affichée. Dans ce cas, on appelle pixel d'affichage du dispositif optoélectronique l'ensemble formé par les trois sous-pixels d'affichage utilisés pour l'affichage d'un pixel d'une image.
[0044] Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 10 d'acquisition et d'affichage d'images en multiscopie comprenant des pixels d'affichage et d'acquisition, quatre pixels d'affichage et d'acquisition étant représentés en figure 1 et douze pixels d'affichage et d'acquisition étant représentés en figure 2. La figure 1 est une coupe de la figure 2 selon la ligne II- II et la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1. [0045] Le dispositif 10 comprend du bas vers le haut en figure
1 :
- un support 12 comprenant des faces inférieure et supérieure opposées 14, 16, de préférence parallèles ;
- des pixels d'affichage et d'acquisition Pix, également appelés circuits de pixel d'affichage et d'acquisition par la suite, reposant sur la face supérieure 16, répartis par exemple en rangées et en colonnes, trois rangées et quatre colonnes étant représentées en figure 2 ; et
- des microlentilles 18, non représentées en figure 2, recouvrant les pixels Pix.
[0046] Les microlentilles 18 peuvent être des microlentilles cylindriques ou sphériques, chaque microlentille 18 recouvrant par exemple une colonne de pixels Pix, deux colonnes adjacentes de pixels Pix ou plus de deux colonnes adjacentes de pixels Pix. De préférence, chaque microlentille 18 est une lentille cylindrique recouvrant une colonne de pixels Pix ou deux colonnes adjacentes de pixels Pix. A titre de variante, chaque microlentille 18 peut recouvrir seulement un groupe de pixels Pix adjacents d'une même colonne, de deux colonnes adjacentes ou de plus de deux colonnes adjacentes de pixels. Selon un mode de réalisation, chaque microlentille 18 recouvre un seul pixel Pix.
[0047] Chaque pixel Pix comprend du bas vers le haut en figure
1 :
[0048] - un premier circuit optoélectronique 20, appelé circuit de commande et d'acquisition par la suite, comprenant une face inférieure 22 faisant face au support 12 et une face supérieure 24 opposée à la face inférieure 22, les faces 22, 24 étant de préférence parallèles, le circuit de commande et d'acquisition 20 comprenant des capteurs photosensibles 25 du côté de la face supérieure, chaque capteur photosensible 25 comprenant par exemple des photodiodes ou des photorésistances, quatre capteurs photosensibles 25 étant représentés par pixel Pix en figure 2 ; et
- des deuxièmes circuits optoélectroniques 30, appelé circuits d'affichage par la suite, fixés à la face supérieure 24 du circuit de commande et d'acquisition 20, quatre circuits d'affichage 30 étant représentés par pixel Pix en figure 2, chaque circuit d'affichage 30 comprenant des sources lumineuses, non représentées, les circuits d'affichage 30 pouvant être intégrés dans un unique circuit optoélectronique
[0049] Selon un mode de réalisation, chaque pixel Pix comprend une matrice de pixels élémentaires EPix, chaque pixel élémentaire EPix comprenant un circuit d'affichage 30 pour l'affichage d'un pixel d'une image d'une scène selon un point de vue donné et un capteur photosensible 25 pour l'acquisition du pixel d'une image d'une scène selon le même point de vue donné. Pour chaque pixel Pix, les pixels élémentaires Epix du pixel Pix sont associés à des points de vue différents. Selon un mode de réalisation, chaque pixel Pix comprend une matrice d'au moins deux rangées et d'au moins deux colonnes de pixels élémentaires EPix, de préférence d'au moins cinq colonnes et d'au moins cinq rangées de pixels élémentaires.
[0050] La figure 3 est une vue de dessus illustrant, de façon très schématique, le principe de fonctionnement du dispositif optoélectronique 10 pour l'affichage d'images en auto- multiscopie. Des images d'une scène selon différents points de vue sont affichées de façon entrelacée par le dispositif optoélectronique 10. En figure 3, on a représentée de façon schématique une rangées de pixel Pix dans laquelle les circuits d'affichage de premiers pixels élémentaires EPixl, dont les hachures ont une même première orientation, affichent des pixels d'une image selon un premier point de vue et des circuits d'affichage de deuxièmes pixels élémentaires EPix2, dont les hachures ont une même deuxième orientation, affichent des pixels d'une image selon un deuxième point de vue. Les microlentilles 18 sont conformées et disposées de façon que les rayons lumineux émis par les circuits d'affichage des premiers pixels élémentaires EPixl atteignent seulement l'oeil gauche d'un observateur et que les rayons lumineux émis par les circuits d'affichage des deuxièmes pixels élémentaires EPix2 atteignent seulement l'oeil droit de l'observateur, lorsque l'observateur est à un emplacement donné par rapport au dispositif optoélectronique 10. Un effet de relief est alors perçu par l'observateur. En pratique, des images correspondant à plus de deux points de vue peuvent être affichées simultanément de façon entrelacée pour que l'observateur continue à percevoir des images en relief tout en se déplaçant par rapport au dispositif optoélectronique 10.
[0051] Lors d'une étape d'acquisition d'images d'une scène, les capteurs photosensibles des pixels élémentaires des pixels Pix sont activés. L'agencement et la conformation des microlentilles 18 fait que des images de la même scène selon différents points de vue sont acquises simultanément par les capteurs photosensibles des pixels élémentaires des pixels Pix. A titre d'exemple, en relation avec la figure 3, les rayons lumineux captés par les capteurs photosensibles des premiers pixels élémentaires EPixl correspondent à des pixels d'une image d'une scène selon un premier point de vue et les rayons lumineux captés par les capteurs photosensibles des deuxièmes pixels élémentaires EPix2 correspondent à des pixels d'une image de la scène selon un deuxième point de vue.
[0052] Un avantage du dispositif optoélectronique 10 est que les images acquises en multiscopie par le dispositif optoélectronique 10 peuvent être affichés de façon simple par le même dispositif optoélectronique 10 ou par un dispositif optoélectronique de même structure. En effet, il n'y a pas de traitement à prévoir pour l'affichage, par le dispositif optoélectronique 10, des images acquises en multiscopie par le même dispositif optoélectronique 10 et les signaux fournis par les pixels élémentaires de chaque pixel pour l'acquisition d'images en multiscopie peuvent être fournis directement aux mêmes pixels élémentaires pour l'affichage d'images en multiscopie. Sans utiliser exactement le même dispositif, les données captées par le dispositif 10 peuvent être affichées par n'importe quel écran fonctionnant par affichage de différents angles de vue.
[0053] Un autre avantage du dispositif optoélectronique 10 est que le champ de vue pouvant être capté par le dispositif optoélectronique peut être important.
[0054] Selon un mode de réalisation, lors de l'affichage d'un film en multiscopie, les capteurs photosensibles 25 peuvent être en outre utilisés pour déterminer la position des yeux de l'observateur qui regarde les images affichées en multiscopie. Ceci peut être utilisé pour adapter les images affichées en multiscopie en tenant compte de la position des yeux de l'observateur, par exemple pour activer seulement les circuits d'affichage 30 émettant des rayons en direction des yeux de l'observateur. Cela permet de limiter le flux de données à traiter/envoyer, et diminue ainsi la consommation électrique .
[0055] Selon un mode de réalisation, lorsque les images acquises en multiscopie par le dispositif 10 doivent être affichées sur un écran d'affichage qui n'est pas adapté à l'affichage d'images en multiscopie, on peut afficher une image sans relief avec la possibilité d'ajuster le plan de mise au point de l'image.
[0056] Selon un mode de réalisation, chaque circuit d'affichage 30 comprend au moins une diode électroluminescente. Dans le cas où chaque circuit d'affichage 30 comprend deux diodes électroluminescentes ou plus de deux diodes électroluminescentes, les zones actives de toutes les diodes électroluminescentes du circuit d'affichage 30 émettent de préférence un rayonnement lumineux sensiblement à la même longueur d'onde.
[0057] Chaque diode électroluminescente peut correspondre à une diode électroluminescente dite bidimensionnelle comprenant un empilement de couches semiconductrices sensiblement planes incluant la zone active. Chaque diode électroluminescente peut comprendre au moins une diode électroluminescente tridimensionnelle à structure radiale comprenant une coque semiconductrice recouvrant un élément semiconducteur tridimensionnel, notamment un microfil, un nanofil, un cône, un tronc de cône, une pyramide ou une pyramide tronquée, la coque étant formée d'un empilement de couches semiconductrices non planes incluant la zone active. Des exemples de telles diodes électroluminescentes sont décrits dans les demandes de brevet US2014/0077151 et US2016/0218240. Chaque diode électroluminescente peut comprendre au moins une diode électroluminescente tridimensionnelle à structure axiale dans laquelle la coque est située dans le prolongement axial de l'élément semiconducteur .
[0058] Pour chaque pixel Pix, les circuits d'affichage 30, qui peuvent être intégrés dans un unique circuit d'affichage, peuvent être fixés au circuit de commande et d'acquisition 20 par collage direct, par exemple par collage moléculaire hétérogène. Cette connexion assure la liaison mécanique entre chaque circuit d'affichage 30 et le circuit de commande et d'acquisition 20 et assure, en outre, la connexion électrique de la diode électroluminescente ou des diodes électroluminescentes du circuit d'affichage 30 au circuit de commande et d'acquisition 20. A titre de variante, le circuit d'affichage ou les circuits d'affichage 30 peuvent être fixés au circuit de commande et d'acquisition 20 par une liaison de type "Flip-Chip" . Des éléments conducteurs fusibles, par exemple des billes de soudure ou des billes d'indium, peuvent alors relier chaque circuit d'affichage 30 au circuit de commande et d'acquisition 20.
[0059] Selon un mode de réalisation, chaque pixel élémentaire EPix est adapté à émettre un premier rayonnement à une première longueur d'onde et un deuxième rayonnement à une deuxième longueur d'onde. Selon un mode de réalisation, chaque pixel élémentaire EPix est, en outre, adapté à émettre un troisième rayonnement à une troisième longueur d'onde. Les première, deuxième et troisième longueurs d'ondes peuvent être différentes. Selon un mode de réalisation, la première longueur d'onde correspond à de la lumière bleue et est dans la plage de 430 nm à 490 nm. Selon un mode de réalisation, la deuxième longueur d'onde correspond à de la lumière verte et est dans la plage de 510 nm à 570 nm. Selon un mode de réalisation, la troisième longueur d'onde correspond à de la lumière rouge et est dans la plage de 600 nm à 720 nm.
[0060] Selon un mode de réalisation, chaque pixel élémentaire EPix est, en outre, adapté à émettre un quatrième rayonnement à une quatrième longueur d'onde. Les première, deuxième, troisième et quatrième longueurs d'ondes peuvent être différentes. Selon un mode de réalisation, la quatrième longueur d'onde correspond à de la lumière jaune et est dans la plage de 570 nm à 600 nm. Selon un autre mode de réalisation, le quatrième rayonnement correspond à un rayonnement dans le proche infrarouge, notamment à une longueur d'onde entre 700 nm et 980 nm, à un rayonnement ultraviolet, ou à de la lumière blanche.
[0061] Selon un mode de réalisation, chaque pixel élémentaire EPix est adapté à capter un cinquième rayonnement à une cinquième longueur d'onde et un sixième rayonnement à une sixième longueur d'onde. Selon un mode de réalisation, chaque pixel élémentaire EPix est, en outre, adapté à capter un septième rayonnement à une septième longueur d'onde. Les cinquième, sixième et septième longueurs d'ondes peuvent être différentes. Selon un mode de réalisation, la cinquième longueur d'onde correspond à la première longueur d'onde décrite précédemment, c'est-à-dire à de la lumière bleue dans la plage de 430 nm à 490 nm. Selon un mode de réalisation, la sixième longueur d'onde correspond à la deuxième longueur d'onde décrite précédemment, c'est-à-dire à de la lumière verte dans la plage de 510 nm à 570 nm. Selon un mode de réalisation, la septième longueur d'onde correspond à la troisième longueur d'onde décrite précédemment, c'est-à-dire à de la lumière rouge dans la plage de 600 nm à 720 nm.
[0062] Selon un mode de réalisation, chaque pixel élémentaire EPix est, en outre, adapté à capter un huitième rayonnement à une huitième longueur d'onde. Les cinquième, sixième, septième et huitième longueurs d'ondes peuvent être différentes. Selon un mode de réalisation, la huitième longueur d'onde correspond à la quatrième longueur d'onde décrite précédemment, c'est-à-dire à de la lumière jaune dans la plage de 570 nm à 600 nm, à un rayonnement dans le proche infrarouge, notamment à une longueur d'onde entre 700 nm et
980 nm, ou à un rayonnement ultraviolet.
[0063] La figure 4 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé du dispositif 10 d'acquisition et d'affichage d'images en multiscopie représenté sur les figures 1 et 2. Dans le présent mode de réalisation, le dispositif 10 comprend du bas vers le haut en figure 4 : le support 12 ; - des électrodes 32 en un matériau conducteur électriquement reposant sur la face supérieure 16, quatre électrodes 32 par pixel Pix étant représentées en figure 4 ;
- les pixels Pix, reposant sur les électrodes 32 et au contact des électrodes 32, deux pixels Pix étant représentés en figure 4, chaque pixel Pix comprenant deux pixels élémentaires EPix ;
- une couche d'encapsulation 34, isolante électriquement, recouvrant le support 12 entre les pixels Pix et recouvrant les pixels Pix ; et
- les microlentilles 18.
[0064] De façon générale, chaque pixel Pix peut comprendre plus de deux pixels élémentaires EPix. Selon un mode de réalisation, les pixels élémentaires EPix ont sensiblement la même structure, chaque pixel élémentaire EPix comprenant un circuit d'affichage 30 et une partie du circuit de commande et d'acquisition 20 comprenant notamment un capteur photosensible 25.
[0065] Pour chaque pixel Pix, la face inférieure 22 du circuit de commande et d'acquisition 20 est fixée aux électrodes 32, et est par exemple délimitée par des plots conducteurs électriquement 36 reliés électriquement aux électrodes 32. Le circuit de commande et d'acquisition 20 comprend en outre des plots conducteurs électriquement 38 du côté de la face supérieure 24. Les plots conducteurs 38 peuvent être séparés latéralement par une couche isolante électriquement 39. Le circuit de commande et d'acquisition 20 comprend en outre, pour chaque pixel élémentaire EPix, le capteur photosensible 25 du côté de la face supérieure 24, chaque capteur photosensible 25 comprenant de préférence au moins trois photodiodes PH. Le circuit de commande et d'acquisition 20 comprend, en outre, des transistors, non représentés, du côté de la face supérieure 24. Le circuit de commande et d'acquisition 20 comprend des vias conducteurs 40 traversants qui relient les plots conducteurs 36 à des régions semiconductrices du circuit de commande et d'acquisition situées du côté de la face supérieure 24 ou à certains des plots 38. A titre d'exemple, en figure 4, on a représenté, pour chaque pixel élémentaire EPix, un premier via 40 reliant l'un des plots 36 aux photodiodes PH et un deuxième via 40 reliant un autre plot 36 à l'un des plots 38.
[0066] Pour chaque pixel élémentaire EPix, le circuit d'affichage 30 est fixé à la face supérieure 24 du circuit de commande et d'acquisition 20 du pixel Pix. Chaque circuit d'affichage 30 comprend un empilement 42 de couches semiconductrices formant les diodes électroluminescentes LED, de préférence au moins trois diodes électroluminescentes. Chaque circuit d'affichage 30 est relié électriquement au circuit de commande et d'acquisition 20 par des plots conducteurs électriquement 44 au contact des plots conducteurs 38. Chaque circuit d'affichage 30 comprend des blocs photoluminescents 46 recouvrant les diodes électroluminescentes LED du côté opposé au circuit de commande et d'acquisition 20 et séparés latéralement par des murs 48. De préférence, chaque bloc photoluminescent 46 est en vis-à- vis de l'une des diodes électroluminescentes LED. En figure 4, les diodes électroluminescentes LED et les blocs photoluminescents 46 de chaque pixel élémentaire EPix ont été représentés de façon alignée. Toutefois, il est clair que la disposition des diodes électroluminescentes LED et des blocs photoluminescents 46 peut être différente. A titre d'exemple, chaque circuit d'affichage 30 peut comprendre quatre diodes électroluminescentes réparties, en vue de dessus, aux coins d'un carré.
[0067] Dans le présent mode de réalisation, chaque diode électroluminescente LED correspond à une diode électroluminescente dite bidimensionnelle comprenant un empilement de couches semiconductrices sensiblement planes, dont la zone active. Selon un mode de réalisation, toutes les diodes électroluminescentes LED d'un pixel élémentaire EPix émettent de préférence un rayonnement lumineux sensiblement à la même longueur d'onde.
[0068] Plus précisément, l'empilement 42 comprend, pour chaque diode électroluminescente LED, une couche semiconductrice 50 dopée d'un premier type de conductivité, par exemple dopé de type P, au contact d'un plot conducteur 44, une couche active 52 au contact de la couche semiconductrice 50 et une couche semiconductrice 54 dopée d'un deuxième type de conductivité opposé au premier type de conductivité, par exemple dopée de type N, au contact de la couche active 52. Le circuit d'affichage 30 comprend, en outre, une couche semiconductrice 56 au contact des couches semiconductrices 52 de toutes les diodes électroluminescentes LED et sur laquelle repose les murs 48 et les blocs photoluminescents 46. La couche semiconductrice 56 est, par exemple, du même matériau que les couches semiconductrices 54. Selon un mode de réalisation, chaque circuit d'affichage 30 comprend, pour chaque diode électroluminescente LED, un plot conducteur 44 reliant la couche semiconductrice 50 de la diode électroluminescente LED au circuit de commande et d'acquisition 20, et au moins un plot conducteur 44 reliant la couche semiconductrice 56 directement au circuit de commande et d'acquisition 20.
[0069] Pour chaque diode électroluminescente LED, la couche active 52 peut comporter des moyens de confinement. A titre d'exemple, la couche active 52 peut comprendre un puits quantique unique. Elle comprend alors un matériau semiconducteur différent du matériau semiconducteur formant les couches semiconductrices 50 et 54 et ayant une bande interdite inférieure à celle du matériau formant les couches semiconductrices 50 et 54. La couche active 52 peut comprendre des puits quantiques multiples. Elle comprend alors un empilement de couches semiconductrices formant une alternance de puits quantiques et de couches barrières.
[0070] Selon un mode de réalisation, chaque bloc photoluminescent 46 est situé en vis-à-vis de l'une des diodes électroluminescentes LED. Chaque bloc photoluminescent 46 comprend des luminophores adaptés, lorsqu'ils sont excités par la lumière émise par la diode électroluminescente LED associée, à émettre de la lumière à une longueur d'onde différente de la longueur d'onde de la lumière émise par la diode électroluminescente LED associée. Selon un mode de réalisation, chaque pixel Pix comprend au moins deux types de blocs photoluminescents 46. Le bloc photoluminescent 46 du premier type est adapté à convertir le rayonnement fourni par les diodes électroluminescentes LED pour émettre le premier rayonnement à la première longueur d'onde et le bloc photoluminescent 46 du deuxième type est adapté à convertir le rayonnement fourni par les diodes électroluminescentes LED pour émettre le deuxième rayonnement à la deuxième longueur d'onde. Selon un mode de réalisation, chaque pixel Pix comprend au moins trois types de blocs photoluminescents 46, le bloc photoluminescent 46 du troisième type étant adapté à convertir le rayonnement fourni par les diodes électroluminescentes LED pour émettre le troisième rayonnement à la troisième longueur d'onde.
[0071] Le circuit de commande et d'acquisition 20 d'un pixel Pix peut comprendre des composants électroniques, dont les photodiodes PH, et notamment des transistors, non représentés, utilisés pour la commande des diodes électroluminescentes LED et des photodiodes PH des pixels élémentaires EPix du pixel Pix. Chaque circuit de commande et d'acquisition 20 peut comprendre un substrat semiconducteur dans lequel et/ou sur lequel sont formés les composants électroniques. La face inférieure 22 du circuit de commande et d'acquisition 20 peut alors correspondre à la face arrière du substrat opposée à la face avant 24 du substrat du côté de laquelle sont formés les composants électroniques. Le substrat semiconducteur est, par exemple, un substrat en silicium, notamment en silicium monocristallin. La structure de photodiodes est bien connue de l'homme du métier et n'est pas décrite plus en détail par la suite.
[0072] Selon un mode de réalisation, les circuits d'affichage 30 comprennent seulement des diodes électroluminescentes et des éléments de connexion de ces diodes électroluminescentes, et les circuits de commande et d'acquisition 20 comprennent la totalité des composants électroniques nécessaires à la commande des diodes électroluminescentes des circuits d'affichage 30. Selon un autre mode de réalisation, les circuits d'affichage 30 peuvent également comprendre d'autres composants électroniques en plus des diodes électroluminescentes .
[0073] Le dispositif optoélectronique 10 peut comprendre de 10 à 109 pixels Pix. Chaque pixel Pix peut occuper en vue de dessus une surface comprise entre 1 pm2 et 100 mm2. L'épaisseur de chaque pixel Pix peut être comprise entre 1 pm et 6 mm. L'épaisseur de chaque circuit de commande et d'acquisition 20 peut être comprise entre 0,5 pm et 3000 pm. L'épaisseur de chaque circuit d'affichage 30 peut être comprise entre 0,2 pm et 3000 pm.
[0074] Dans le présent mode de réalisation, toutes les connexions électriques du pixel Pix vers l'extérieur sont réalisées du côté de la face inférieure 22 du circuit de commande et d'acquisition 20. De ce fait, le nombre d'électrodes 32 dépend du nombre de connexions électriques vers l'extérieur nécessaires au fonctionnement du pixel Pix.
[0075] Les microlentilles 18 peuvent correspondre à des lentilles cylindriques, par exemple plan convexe ou à des lentilles sphériques plan convexe. Selon un mode de réalisation, les pixels Pix peuvent être agencés de façon que chaque pixel Pix soit sensiblement situé dans le plan focal de la microlentille 18 qui lui est associé. Selon un mode de réalisation, chaque pixel Pix est sensiblement centré au point focal de la microlentille 18 qui lui est associée. A titre de variante, la position relative entre le pixel Pix et la microlentille 18 qui lui est associée peut varier en fonction de la position du pixel dans la matrice de pixels du dispositif optoélectronique. En particulier, même si le pixel Pix est disposé sensiblement dans le plan focal de la microlentille 18 qui lui est associée, on peut prévoir un écart entre la position du pixel Pix et le point focal de la microlentille 18, cet écart augmentant par exemple lorsqu'on s'éloigne du centre du dispositif optoélectronique 10. Cet écart va permettre d émettre/de collecter selon différents angles .
[0076] Le support 12 peut être en un matériau isolant électriquement, comprenant par exemple un polymère, notamment une résine époxy, et en particulier le matériau FR4 utilisé pour la fabrication de circuits imprimés, ou en un matériau métallique, par exemple de l'aluminium. L'épaisseur du support 12 peut être comprise entre 10 pm et 10 mm.
[0077] Chaque électrode 32 correspond, de préférence à une bande métallique, par exemple en aluminium, en argent, en cuivre ou en zinc. L'épaisseur de chaque électrode 32 peut être comprise entre 0,5 pm et 1000 pm.
[0078] La couche isolante 39 peut être en un matériau diélectrique, par exemple en oxyde de silicium (Si02), en nitrure de silicium (SixNy, où x est environ égal à 3 et y est environ égal à 4, par exemple du S13N4) , en oxynitrure de silicium (SiOxNy où x peut être environ égal à 1/2 et y peut être environ égal à 1, par exemple du Si2<0N2) , en oxyde d'aluminium (AI2O3) , ou en oxyde d'hafnium (HfCg) . L'épaisseur de la couche isolante 39 peut être comprise entre 0,2 pm et 1000 pm.
[0079] Chaque plot conducteur 36, 38, 44 peut être au moins en partie en un matériau choisi dans le groupe comprenant par exemple le cuivre, le titane, le nickel, l'or, l'étain, l'aluminium et les alliages d'au moins deux de ces composés.
[0080] Les couches semiconductrices 50, 54, 56 et les couches composant la couche active 52 sont, au moins en partie, formées à partir d'au moins un matériau semiconducteur. Le matériau semiconducteur est choisi parmi le groupe comprenant les composés III-V, par exemple un composé III-N, les composés 11-VI ou les semiconducteurs ou composés du groupe IV. Des exemples d'éléments du groupe III comprennent le gallium (Ga) , l'indium (In) ou l'aluminium (Al) . Des exemples de composés III-N sont GaN, AIN, InN, InGaN, AlGaN ou AlInGaN. D'autres éléments du groupe V peuvent également être utilisés, par exemple, le phosphore ou l'arsenic. Des exemples d'éléments du groupe II comprennent des éléments du groupe IIA, notamment le béryllium (Be) et le magnésium (Mg) et des éléments du groupe IIB, notamment le zinc (Zn), le cadmium (Cd) et le mercure (Hg) . Des exemples d'éléments du groupe VI comprennent des éléments du groupe VIA, notamment l'oxygène (O) et le tellure (Te) . Des exemples de composés II-VI sont ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO, CdHgTe, CdTe ou HgTe . Des exemples de matériaux semiconducteurs du groupe IV sont le silicium (Si), le carbone (C) , le germanium (Ge) , les alliages de carbure de silicium (SiC), les alliages silicium-germanium (SiGe) ou les alliages de carbure de germanium (GeC) . [0081] Selon un mode de réalisation, chaque bloc photoluminescent 46 comprend des particules d'au moins un matériau photoluminescent. Un exemple d'un matériau photoluminescent est le grenat d'yttrium et d'aluminium (YAG) activé par l'ion cérium trivalent, également appelé YAG:Ce ou YAG:Ce3+. La taille moyenne des particules des matériaux photoluminescents classiques est généralement supérieure à 5 pm.
[0082] Selon un mode de réalisation, chaque bloc photoluminescent 46 comprend une matrice dans laquelle sont dispersées des particules monocristallines de taille nanométrique d'un matériau semiconducteur, également appelées nanocristaux semiconducteurs ou particules de nanoluminophores par la suite. Le rendement quantique interne QYint d'un matériau photoluminescent est égal au rapport entre le nombre de photons émis et le nombre de photons absorbés par la substance photoluminescente. Le rendement quantique interne QYint des nanocristaux semiconducteurs est supérieur à 5 %, de préférence supérieur à 10 %, plus préférentiellement supérieur à 20 %. Selon un mode de réalisation, la taille moyenne des nanocristaux est dans la plage de 0,5 nm à 1000 nm, de préférence de 0,5 nm à 500 nm, encore plus préférentiellement de 1 nm à 100 nm, notamment de 2 nm à 30 nm. Pour des dimensions inférieures à 50 nm, les propriétés de photoconversion des nanocristaux semiconducteurs dépendent essentiellement de phénomènes de confinement quantique. Les nanocristaux semiconducteurs correspondent alors à des boîtes quantiques .
[0083] Selon un mode de réalisation, le matériau semiconducteur des nanocristaux semiconducteurs est choisi parmi le groupe comprenant le séléniure de cadmium (CdSe) , le phosphure d'indium (InP), le sulfure de cadmium (CdS), le sulfure de zinc (ZnS), le séléniure de zinc (ZnSe), le tellurure de cadmium (CdTe) , le tellurure de zinc (ZnTe), l'oxyde de cadmium (CdO) , l'oxyde de zinc et de cadmium (ZnCdO), le sulfure de zinc et de cadmium (CdZnS), le séléniure de zinc et de cadmium (CdZnSe) , le sulfure d'argent et d'indium (AgInS2) , les pérovskites du type PbScX3, où X est un atome d'halogène, notamment l'iode (I), le brome (Br) ou le chlore (Cl), et un mélange d'au moins deux de ces composés. Selon un mode de réalisation, le matériau semiconducteur des nanocristaux semiconducteurs est choisi parmi les matériaux cités dans la publication au nom de Le Blevenec et al. de Physica Status Solidi (RRL) - Rapid Research Letters Volume 8, No. 4, pages 349-352, avril 2014.
[0084] Selon un mode de réalisation, les dimensions des nanocristaux semiconducteurs sont choisies selon la longueur d'onde recherchée du rayonnement émis par les nanocristaux semiconducteurs. A titre d'exemple, des nanocristaux de CdSe dont la taille moyenne est de l'ordre de 3,6 nm sont adaptés à convertir de la lumière bleue en lumière rouge et des nanocristaux de CdSe dont la taille moyenne est de l'ordre de 1,3 nm sont adaptés à convertir de la lumière bleue en lumière verte. Selon un autre mode de réalisation, la composition des nanocristaux semiconducteurs est choisie selon la longueur d'onde recherchée du rayonnement émis par les nanocristaux semiconducteurs .
[0085] La matrice est en un matériau au moins en partie transparent. La matrice est, par exemple, en silice. La matrice est, par exemple, en n'importe quel polymère au moins en partie transparent, notamment en silicone, en époxy ou en acide polyacétique (PLA) . La matrice peut être en un polymère au moins en partie transparent utilisé avec les imprimantes tridimensionnelles, tels que le PLA. Selon un mode de réalisation, la matrice contient de 2 % à 90 %, de préférence de 10 % à 60 %, en poids de nanocristaux, par exemple environ 30 % en poids de nanocristaux.
[0086] L'épaisseur des blocs photoluminescents 46 dépend de la concentration de nanocristaux et du type de nanocristaux utilisé. La hauteur des blocs photoluminescents 46 est de préférence inférieure ou égale à la hauteur des murs 48. En vue de dessus, l'aire de chaque bloc photoluminescent 46 peut correspondre à l'aire d'un carré ayant un côté mesurant de 1 pm à 100 pm, de préférence de 3 pm à 15 pm.
[0087] Selon un mode de réalisation, les murs 48 sont au moins en partie en au moins un matériau semiconducteur, conducteur ou isolant. Le matériau semiconducteur ou conducteur métallique peut être le silicium, le germanium, le carbure de silicium, un composé III-V, un composé II-VI, l'acier, le fer, le cuivre, l'aluminium, le tungstène, le titane, 1 'hafnium, le zirconium, l'argent, le rhodium ou une combinaison d'au moins deux de ces composés. Selon un mode de réalisation, les murs 48 sont en un matériau réfléchissant. De préférence, les murs 48 sont formés en un matériau semiconducteur compatible avec les procédés de fabrication mis en oeuvre en microélectronique. Les murs 48 peuvent être fortement dopés, légèrement dopés ou non dopés. De préférence, les murs 48 sont formés en silicium monocristallin. La hauteur des murs 48, mesurée selon une direction perpendiculaire à la face 22, est dans la plage de 300 nm à 200 pm, de préférence de 5 pm à 30 pm. L'épaisseur des murs 48, mesurée selon une direction parallèle à la face 22, est dans la plage de 100 nm à 50 pm, de préférence de 0,5 pm à 10 pm. Selon un mode de réalisation, les murs 48 peuvent être formés d'un matériau réfléchissant ou recouverts d'un revêtement réfléchissant à la longueur d'onde du rayonnement émis par les blocs photoluminescents 46 et/ou les diodes électroluminescentes LED. De préférence, les murs 48 entourent les blocs photoluminescents 46. Les murs 48 réduisent alors la diaphonie entre blocs photoluminescents 46 adjacents.
[0088] La couche d'encapsulation 34 peut être réalisée en un matériau isolant au moins partiellement transparent. La couche d'encapsulation 34 peut être réalisée en un matériau inorganique au moins partiellement transparent. A titre d'exemple, le matériau inorganique est choisi parmi le groupe comprenant les oxydes de silicium du type SiOx, où x est un nombre réel compris entre 1 et 2, et SiOyNz, où y et z sont des nombres réels compris entre 0 et 1, et les oxydes d'aluminium, par exemple AI2O3. La couche d'encapsulation 34 peut être réalisée en un matériau organique au moins partiellement transparent. A titre d'exemple, la couche d'encapsulation 34 est un polymère silicone, un polymère époxyde, un polymère acrylique ou un polycarbonate .
[0089] Les microlentilles 18 peuvent être réalisées en oxyde de silicium, en silicone, en poly (méthacrylate de méthyle)
(PMMA) ou en résine transparente. L'épaisseur maximale de chaque microlentille 18 peut être comprise entre 10 pm et 10 mm. La largeur de chaque microlentille 18 peut varier de 10 pm à 10 mm.
[0090] La figure 5 est une vue de côté d'un autre mode de réalisation plus détaillé du dispositif optoélectronique 10. Dans ce mode de réalisation, le dispositif optoélectronique 10 comprend l'ensemble des éléments du mode de réalisation décrit précédemment en relation avec la figure 4 à la différence que, pour chaque circuit d'affichage 30, la polarisation de la couche semiconductrice 56 est réalisée par l'intermédiaire des murs 48. Dans le présent mode de réalisation, la couche d'encapsulation 34 s'étend entre les pixels Pix mais ne recouvre pas complètement les pixels Pix. Le dispositif optoélectronique 10 comprend en outre des bandes conductrices électriquement 60, une seule bande étant représentée en figure 5, formant des électrodes au moins partiellement transparentes aux rayonnements émis par les diodes électroluminescentes LED et recouvrant les pixels Pix et la couche d'encapsulation 34 entre les pixels Pix. A titre d'exemple, chaque bande conductrice 60 est au contact des pixels Pix d'une même colonne ou d'une même rangée. Pour chaque circuit d'affichage 30, les murs 48 sont conducteurs électriquement. Les murs 48 sont au contact de l'empilement 42 et au contact de la bande conductrice 60 recouvrant le pixel Pix. Ceci permet de polariser la couche semiconductrice 56 de l'empilement 42 et les régions semiconductrices du circuit de commande et d'acquisition 20, reliées électriquement à la couche semiconductrice 56 par un plot 44, sont polarisées électriquement par la bande conductrice 60 recouvrant le pixel Pix.
[0091] Chaque bande conductrice 60 est adaptée à laisser passer le rayonnement électromagnétique émis par les circuits d'affichage 30 et le rayonnement électromagnétique capté par les capteurs photosensibles 25. Le matériau formant chaque bande conductrice 60 peut être un matériau transparent et conducteur tel que de l'oxyde d'indium-étain (ou ITO, acronyme anglais pour Indium Tin Oxide), de l'oxyde de zinc dopé à l'aluminium ou au gallium, ou du graphène. L'épaisseur minimale de la bande conductrice 60 sur les pixels Pix peut être comprise entre 0,05 pm et 1000 pm.
[0092] Selon un mode de réalisation, une grille métallique peut être formée au-dessus de chaque bande conductrice et transparente 60 et en contact avec la bande conductrice et transparente 60, les pixels Pix étant situés au niveau d'ouvertures de la grille métallique. Ceci permet d'améliorer la conduction électrique sans entraver le rayonnement émis et reçu par les pixels Pix. [0093] La figure 6 est une vue de côté d'un autre mode de réalisation plus détaillé du dispositif optoélectronique 10. Dans ce mode de réalisation, le dispositif optoélectronique 10 comprend l'ensemble des éléments du mode de réalisation décrit précédemment en relation avec la figure 5 et comprend en outre une couche isolante électriquement 62 recouvrant les flancs du pixel Pix, notamment les flancs du circuit de commande et d'acquisition 20 et les flancs de chaque circuit d'affichage 30. L'épaisseur minimale de la couche isolante 62 peut être comprise entre 2 nm et 1 mm. La couche isolante 62 peut être en l'un des matériaux décrits précédemment pour la couche isolante 39. Chaque bande conductrice 60, en plus de recouvrir la face supérieure de chaque pixel Pix, peut recouvrir une partie de la couche isolante 62 du pixel Pix.
[0094] Un avantage des modes de réalisation représentés sur les figures 5 et 6 est qu'ils permettent de réduire le nombre de connexions électriques vers l'extérieur du côté de la face inférieure 24 du circuit de commande et d'acquisition 20 de chaque pixel Pix.
[0095] La figure 7 représente des vues en coupe latérales 7A à 7E, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique 10 représenté sur la figure 4.
[0096] La vue 7A représente la structure obtenue après la formation sur un support 70 d'un empilement 71 de couches semiconductrices , comprenant, du bas vers le haut sur la vue 7A, une couche semiconductrice 72, une couche active 74 et une couche semiconductrice 76. La couche semiconductrice 72 peut avoir la même composition que les couches semiconductrices 54, 56 décrites précédemment. La couche active 74 peut avoir la même composition que la couche active 52 décrite précédemment. La couche semiconductrice 76 peut avoir la même composition que la couche semiconductrice 50 décrite précédemment. Une couche de nucléation peut être prévue entre le support 70 et la couche semiconductrice 72. De préférence, il n'y a pas de couche de nucléation entre le support 70 et la couche semiconductrice 72.
[0097] La vue 7B représente la structure obtenue après la délimitation des diodes électroluminescentes LED des circuits d'affichage 30 et la formation des plots conducteurs 44. Les diodes électroluminescentes LED peuvent être délimitées en gravant la couche semiconductrice 72, la couche active 74 et la couche semiconductrice 76 pour délimiter la couche semiconductrice 54, la couche active 52 et la couche semiconductrice 50, pour chaque diode électroluminescente LED de chaque circuit optoélectronique 30. La gravure mise en oeuvre peut être une gravure sèche, par exemple utilisant un plasma à base de chlore et de fluor, une gravure ionique réactive (RIE) . La partie non gravée de la couche semiconductrice 72 forme la couche semiconductrice 56 décrite précédemment. Les plots conducteurs 44 peuvent être obtenus en déposant une couche conductrice sur l'ensemble de la structure obtenue et en retirant la partie de la couche conductrice en dehors des plots conducteurs 44. On obtient un circuit optoélectronique 78 comprenant plusieurs exemplaires, non encore achevés, du circuit d'affichage 30, deux exemplaires étant représentés sur la vue 7B.
[0098] La vue 7C représente la structure obtenue après la fabrication d'un circuit optoélectronique 80 comprenant plusieurs exemplaires, non complètement achevés, du circuit de commande et d'acquisition 20 souhaité, notamment par des étapes classiques d'un procédé de fabrication d'un circuit intégré, et juste avant la fixation du circuit optoélectronique 80 au circuit optoélectronique 78. Le substrat du circuit optoélectronique 78 est plus épais que le substrat des circuits de commande et d'acquisition 20 une fois achevés. Chaque exemplaire, non complètement achevé, du circuit de commande et d'acquisition 20 souhaité comprend néanmoins les transistors, non représentés, les capteurs photosensibles 25, les plots conducteurs 38 et la couche isolante 39. En outre, le circuit optoélectronique 78 ne comprend pas les vias conducteurs traversants 40. Les méthodes d'assemblage du circuit électronique 80 au circuit optoélectronique 78 peuvent comprendre des opérations de brasage ou de collage moléculaire.
[0099] La vue 7D représente la structure obtenue après la formation des murs 48 dans le support 70 et après la séparation des circuits d'affichage 30. Les murs 48 peuvent être formés en gravant des ouvertures 82 dans le support 70. Les circuits d'affichage 30 peuvent être séparés en gravant la couche semiconductrice 56.
[0100] La vue 7E représente la structure obtenue après la formation des blocs photoluminescents 46 et la formation éventuelle de couches isolantes 84 sur les flancs des circuits d'affichage 30. Les blocs photoluminescents 46 peuvent être formés en remplissant certaines ouvertures 82 avec une dispersion colloïdale de nanocristaux semiconducteurs dans une matrice de liaison, par exemple par un procédé dit additif, éventuellement en obturant certaines ouvertures 82 avec de la résine. Le procédé dit additif peut comprendre l'impression directe de la dispersion colloïdale aux emplacements souhaités, par exemple par impression par jet d'encre, impression par aérosol, microtamponnage, photogravure, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation, ou dépôt de gouttes. Selon un autre mode de réalisation, les blocs photoluminescents 46 peuvent être formés avant la formation des murs 48. [0101] La figure 8 représente des vues en coupe latérales 8A à 8D, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives ultérieures du procédé de fabrication décrit précédemment en relation avec la figure 7.
[0102] La vue 8A représente la structure obtenue après la fixation de la structure représentée sur la vue 7E, du côté des blocs photoluminescents 46, à un support 86, également appelé poignée, en utilisant un matériau de liaison 88.
[0103] La vue 8B représente la structure obtenue après avoir aminci le substrat du circuit électronique 80 du côté opposé à la poignée 86 et formé les vias conducteurs 40 dans le substrat .
[0104] La vue 8C représente la structure obtenue après la formation des plots conducteurs 36 des circuits de commande et d'acquisition 20, non encore achevés, sur le circuit électronique 80 du côté opposé à la poignée 86.
[0105] La vue 8D représente la structure obtenue après la séparation des circuits de commande et d'acquisition 20 dans le circuit électronique 80, un seul circuit de commande et d'acquisition étant représenté sur la vue 8D. Les pixels Pix sont ainsi délimités tout en restant fixés à la poignée 86.
[0106] La figure 9 représente des vues en coupe latérales 9A à 9C, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives ultérieures du procédé de fabrication décrit précédemment en relation avec la figure 8.
[0107] La vue 9A représente la structure obtenue après la fixation de certains des pixels d'affichage Pix au support 12. Dans le présent mode de réalisation, on a représenté deux pixels Pix fixés à la poignée 86 et on a représenté les électrodes 32 associées à un pixel Pix sur le support 12. Les pixels Pix qui sont en contact avec des électrodes 32 se fixent au support 12. Les pixels Pix qui ne sont pas au contact d'électrodes 32 ne sont pas fixés au support 12. A titre d'exemple, chaque pixel Pix peut être fixé aux électrodes 32 par collage moléculaire des plots conducteurs 36 aux électrodes 32 ou par l'intermédiaire d'un matériau de collage, notamment une colle époxy conductrice électriquement.
[0108] La vue 9B représente la structure obtenue après la séparation de la poignée 86 des pixels Pix fixés au support 12. Cette séparation peut être réalisée par ablation laser. Le mode de réalisation illustré sur les vues 9A et 9B permet la fixation simultanée de plusieurs pixels Pix au support 12. A titre de variante, après l'étape illustrée sur la vue 9B, les pixels Pix peuvent être séparés de la poignée 86 et un procédé "pick and place" peut être mis en oeuvre consistant à placer séparément chaque pixel Pix sur le support 12.
[0109] La vue 9C représente la structure obtenue après la formation de la couche d'encapsulation 34 et des microlentilles 18. La couche d'encapsulation 34 peut être déposée par dépôt chimique en phase vapeur (CVD, sigle anglais pour Chemical Vapor Déposition) , dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD, sigle anglais pour Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition) , ou pulvérisation cathodique. Les microlentilles 18 peuvent être formées par lamination alignée de films de microlentilles après avoir planarisé la plaque sur laquelle ont été transférés les pixels On peut aussi utiliser une gravure de résine transparente de planarisation, de l'impression 3D, ou de l'impression de motifs à partir d'un matériau dur.
[0110] La figure 10 est un schéma illustrant un mode de réalisation des connexions électriques entre les pixels Pix du dispositif optoélectronique 10 représenté sur les figures 1 et 2.
[0111] Comme cela a été décrit précédemment, chaque pixel Pix comprend une matrice de pixels élémentaires EPix, chaque pixel élémentaire EPix permettant l'affichage et/ou l'acquisition d'un pixel d'une image selon un point de vue. Les pixels élémentaires EPix d'un même pixel Pix sont associés à des points de vue différents. De ce fait, une image complète selon un point de vue donné, affichée ou acquise, peut être reconstituée à partir de chaque pixel d'image de cette image selon ce point de vue, affiché ou capté par chaque pixel Pix. A titre d'exemple, en figure 10, chaque pixel Pix est représenté comprenant une matrice de 5*5 pixels élémentaires EPix.
[0112] Selon un mode de réalisation, les pixels Pix sont agencés selon M rangées et N colonnes, M et N étant des nombres entiers, le produit M*N correspondant à la résolution souhaitée pour les images captées par le dispositif 10 et les images affichées par le dispositif 10, par exemple 1920*1080 pixels d'image.
[0113] Selon le présent mode de réalisation, le dispositif 10 comprend un circuit de commande de rangées 90 et un circuit de commande de colonnes 92. Le circuit de commande de colonnes 92 reçoit un flux de données LED_Stream représentatives des intensités lumineuses des pixels d'image à afficher par le dispositif 10 et fournit un flux de données PH_Stream représentatives des intensités des pixels d'image acquis par le dispositif 10. Pour chaque rangée de pixels Pix, le circuit de commande de rangées 90 est adapté à fournir un signal Row à chaque pixel Pix de la rangée. Pour chaque colonne de pixels Pix, le circuit de commande de colonnes 92 est adapté à fournir un signal LED_Data à chaque pixel Pix de la colonne et à recevoir un signal PH_Data fourni par chaque pixel Pix de la colonne.
[0114] Selon un mode de réalisation, le fonctionnement du dispositif optoélectronique 10 comprend la sélection successive des pixels Pix de chaque rangée par le circuit de commande de rangées 90, et, pour chaque rangée sélectionnée et pour chaque colonne, la transmission au pixel de la colonne et de la rangée sélectionnée, par l'intermédiaire du signal LED_Data, de données représentatives du courant et/ou de la tension à fournir à chaque diode électroluminescente de chaque pixel élémentaire EPix du pixel de la colonne et de la rangée sélectionnée et la réception, par l'intermédiaire du signal PH_Data, de données fournies par le pixel de la colonne et de la rangée sélectionnée et représentatives de l'intensité lumineuse captée par chaque photodiode de chaque pixel élémentaire du pixel de la colonne et de la rangée sélectionnée .
[0115] Les figures 11 et 12 illustrent des modes de réalisation d'un procédé de commande d'un pixel du dispositif optoélectronique représenté en figure 10. Dans ces modes de réalisation, chaque signal LED_Data et chaque signal PH_Data est un signal analogique, par exemple un signal analogique à valeurs discrètes. A titre d'exemple, pour chaque colonne, chaque niveau du signal LED_Data est représentatif de l'intensité lumineuse à émettre par l'une des diodes électroluminescentes de l'un des pixels élémentaires EPix du pixel Pix de la colonne et de la rangée sélectionnée. A titre d'exemple, pour chaque colonne, chaque niveau du signal PH_Data est représentatif de l'intensité lumineuse captée par l'une des photodiodes de l'un des pixels élémentaires EPix du pixel Pix de la colonne et de la rangée sélectionnée. Dans le mode de réalisation illustré en figure 11, le signal Row peut en outre jouer le rôle d'un signal d'horloge pour cadencer le fonctionnement du pixel Pix. Dans le mode de de réalisation illustré en figure 12, le signal d'horloge Clock est distinct du signal de sélection Row et, pour chaque colonne, est transmis à chaque pixel Pix de la colonne par le circuit de commande de colonnes 92. Un avantage des modes de réalisation illustrés sur les figures 11 et 12 est que chaque pixel Pix n'a pas besoin de comprendre de convertisseurs numérique/analogique pour commander les diodes électroluminescentes des pixels élémentaires EPix du pixel Pix ni de convertisseurs analogique/numérique pour convertir les signaux fournis par les photodiodes des pixels élémentaires EPix du pixel Pix.
[0116] La figure 13 illustre un mode de réalisation d'un procédé de commande d'un pixel du dispositif optoélectronique représenté en figure 10 dans lequel chaque signal LED_Data et chaque signal PH_Data est un signal numérique. La transmission des signaux LED_Data et PH_Data peut alors être réalisée par une liaison série du type SPI (acronyme anglais pour Serial Peripheral Interface) qui autorise la transmission simultanée de signaux dans les deux sens. En figure 13, on a représenté un signal d'horloge Clock distinct du signal de sélection Row qui, pour chaque colonne, est transmis à chaque pixel Pix de la colonne par le circuit de commande de colonnes 92. Selon un autre mode de réalisation, la transmission des signaux LED_Data et PH_Data peut mettre en oeuvre des protocoles de transmission de données à autosynchronisation, par exemple le protocole Manchester. Dans ce cas, le signal Clock peut ne pas être présent.
[0117] La figure 14 représente sous la forme d'un schéma par blocs un mode de réalisation d'un pixel Pix du dispositif représenté sur les figures 1 et 2 adapté au cas où les signaux LED_Data et PH_Data sont des signaux numériques.
[0118] Chaque pixel Pix comprend un registre 94, par exemple un registre à décalage commandé par le signal Clock, dans lequel sont stockés les bits successifs du signal LED_Data et un registre 96, par exemple un registre à décalage commandé par le signal Clock, qui fournit les bits successifs du signal PH_Data. Pour chaque pixel élémentaire EPix, le pixel Pix comprend un circuit de commande 98 (LED driver) des diodes électroluminescentes LED du circuit d'affichage 30 du pixel élémentaire Epix. Chaque circuit de commande 98 comprend trois mémoires 100 (Data latch) qui reçoivent des données stockées dans le registre 94. Chaque circuit de commande 98 comprend, en outre, trois circuits de conversion numérique/analogique et de commande 102 (DAC + driver) adaptés à fournir, à partir des données binaires stockées dans les mémoires 100, des signaux R_out, G_out et B_out analogiques de commande des diodes électroluminescentes LED. De plus, pour chaque pixel élémentaire EPix, le pixel Pix comprend un circuit de traitement 104 (LS driver) des signaux R_sense, G_sense, B_sense fournis par les photodiodes PH du capteur photosensible 25 du pixel élémentaire Epix. Chaque circuit de traitement 104 comprend trois convertisseurs analogique/numérique 106 (ADC) adaptés à fournir, à partir des signaux analogiques R_sense, G_sense, B_sense, des données numériques stockées dans trois mémoires 108 (Data Latch) . Chaque circuit de traitement 104 est, en outre, adapté à fournir les données numériques stockées dans les mémoires 108 au registre 96.
[0119] Chaque pixel Pix peut en outre recevoir un signal sense_en et un signal disp_en. Le signal sense_en permet de déclencher l'acquisition d'une image et le signal disp_en permet de déclencher l'allumage et l'extinction de l'écran de façon globale. Ces signaux sont connectés à tous les pixels Pix. Lorsque le signal disp_en est au niveau logique "1", l'image est affichée, et lorsque le signal disp_en est au niveau logique "0", l'écran est éteint. Le chargement de l'image N+l peut s'effectuer pendant l'affichage de l'image N, et l'image N+l sera affiché lors du prochain passage à "1" du signal disp_en. De plus, le signal disp_en permet d'éteindre l'écran pendant les phases d'acquisition afin de ne pas perturber l'image acquise. Le signal sense_en permet en outre de contrôler le temps d'acquisition d'une image. [0120] Un avantage des modes de réalisation décrits précédemment est que le nombre de bornes de connexion de chaque pixel Pix est réduit par rapport aux nombres de connexion qui serait nécessaire pour connecter directement chaque pixel élémentaire Epix au circuit de commande de colonnes 92.
[0121] Dans le mode de réalisation illustré en figure 10, la transmission des signaux LED_Data et PH_Data pour chaque colonne est représentée, de façon schématique, par des pistes qui s'étendent selon la colonne depuis le circuit de commande de colonnes 92 et qui sont connectées à chaque pixel Pix de la colonne. Toutefois, il peut être difficile d'assurer l'intégrité des signaux transmis lorsque la distance entre certains pixels Pix et le circuit de commande de colonnes 92 devient trop importante.
[0122] La figure 15 illustre un procédé de commande d'un mode de réalisation du dispositif optoélectrique 10. En figure 15, on a représenté de façon schématique une colonne du dispositif optoélectronique comprenant trois pixels Pix à quatre étapes du procédé de commande. Par la suite, on appelle première rangée la rangée de pixels Pix la plus proche du circuit de commande de colonnes 92 et dernière rangée la rangée de pixels Pix la plus éloignée du circuit de commande de colonnes 92. Dans le présent mode de réalisation, pour chaque colonne, chaque pixel Pix de la colonne, à l'exception des pixels Pix situés aux extrémités de la colonne, est connecté électriquement aux deux pixels adjacents de la colonne par plusieurs pistes conductrices. Le pixel Pix, situé sur la dernière rangée, est connecté au pixel Pix adjacent de la colonne et le pixel Pix, situé sur la première rangée, est connecté au circuit de commande de colonnes 92. Dans le présent mode de réalisation, pour chaque colonne, la transmission d'un signal du circuit de commande de colonnes 92 à un pixel Pix donné de la colonne et la transmission d'un signal du pixel Pix donné au circuit de commande de colonnes 92 est réalisée en passant successivement par chaque pixel Pix situé entre le circuit de commande de colonnes 92 et le pixel Pix donné, chacun des pixels intermédiaires jouant le rôle d'un relai de transmission. Ceci permet de réduire la distance maximale entre un émetteur et un récepteur.
[0123] En figure 15, il y a quatre liaisons entre deux pixels Pix adjacents et entre le pixel Pix de la première rangée et le circuit de commande de colonnes 92. Trois liaisons sont utilisées pour la transmission des signaux PH_Data, LED_Data et Clock décrits précédemment et une liaison est utilisée pour la transmission d'un signal Reset. En figure 15, on a représenté par un trait épais une liaison active, c'est-à- dire sur laquelle transite un signal utile et par un trait fin une liaison inactive. Le signal LED_Data peut correspondre à une trame qui contient toutes les données nécessaires à l'affichage des pixels d'image souhaités pour les pixels élémentaires des pixels de toutes les rangées du dispositif optoélectronique. A titre d'exemple, la trame comprend successivement les données relatives aux pixels élémentaires du pixel Pix de la dernière rangée, de l'avant-dernière rangée, etc, jusqu'à la première rangée.
[0124] Un mode de réalisation de transmission de données entre le circuit de commande de colonnes 92 et les pixels Pix comprend les étapes suivantes :
1) une impulsion du signal Reset est transmise simultanément à tous les pixels Pix de toutes les colonnes ;
2) les signaux Clock et LED_Data sont transmis simultanément par le circuit de commande de colonnes 92 à chaque pixel de la première rangée. Chaque pixel de la première rangée transmet en outre le signal PH_Data, qu'elle a produit, au circuit de commande de colonnes 92 ; 3) pour chaque colonne, les signaux Clock et LED_Data sont transmis via le premier pixel de la première rangée au pixel de la deuxième. Inversement, le pixel de la deuxième rangée transmet le signal PH_Data qu'il a produit au circuit de commande de colonnes 92 via le premier pixel de la première rangée ; et
4) les signaux Clock et LED_Data progressent ainsi de rangée en rangée jusqu'à la dernière rangée. Parallèlement, chaque pixel, qui commence à recevoir le signal LED_Data, transmet le signal PH_Data qu'il a produit, ce signal étant relayé, pixel après pixel, jusqu'au circuit de commande de colonnes 92.
[0125] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les couches isolantes 62 décrites précédemment pour le mode de réalisation du dispositif optoélectronique représenté en figure 6 peuvent être prévues également pour les modes de réalisation du dispositif optoélectronique représentés sur les figures 4 et 5.
[0126] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci- dessus .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optoélectronique (10) d'affichage et/ou d'acquisition d'images en multiscopie, comprenant un support (12), une matrice de circuits optoélectroniques (Pix) reposant sur le support et des lentilles recouvrant les circuits optoélectroniques, chaque circuit optoélectronique comprenant un nombre N de capteurs photosensibles (25) adaptés à capter un pixel ou des pixels d'une image d'une scène selon des points de vue différents et/ou le nombre N de circuits d'affichage (30) adaptés à afficher un pixel ou des pixels d'une image d'une scène selon les points de vue différents, N étant un entier naturel supérieur ou égal à 3, dans lequel chaque circuit optoélectronique (Pix) comprend le nombre N de capteurs photosensibles (25) adaptés à capter un pixel d'une image d'une scène selon des points de vue différents et le nombre N de circuits d'affichage (30) adaptés à afficher un pixel d'une image d'une scène selon les points de vue différents.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les capteurs photosensibles (25) et/ou les circuits d'affichage (30) sont disposés de façon matricielle.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque circuit optoélectronique (Pix) comprend les N circuits d'affichage (30) et un circuit intégré (20) fixé au support (12), les N circuits d'affichage étant fixés au circuit intégré, du côté du circuit intégré opposé au support .
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le circuit intégré (20) comprend les N capteurs photosensibles (25).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, dans lequel chaque circuit d'affichage (30) comprend au moins une diode électroluminescente.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, dans lequel chaque capteur photosensible (25) comprend au moins une photodiode.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, dans lequel chaque circuit optoélectronique est connecté à moins de 10 pistes conductrices électriquement.
8. Procédé de fabrication du dispositif optoélectronique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel chaque circuit optoélectronique (Pix) comprend les N circuits d'affichage (30) et un circuit intégré (20) fixé au support (12), les N circuits d'affichage étant fixés au circuit intégré, du côté du circuit intégré opposé au support, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : a) formation d'une première plaquette (80) comprenant plusieurs exemplaires du circuit intégré et formation d'une deuxième plaquette (78) comprenant plusieurs exemplaires du circuit d'affichage (30) ;
b) fixation de la deuxième plaquette à la première plaquette ;
c) séparation des circuits d'affichage dans la deuxième plaquette ; et
d) séparation des circuits intégrés dans la première plaquette .
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape d) est précédée d'une étape e) de fixation des circuits d'affichage (30) à une poignée (86).
11. Procédé selon la revendication 10, comprenant, entre les étapes e) et d) , une étape d'amincissement de la première plaquette (80).
12. Utilisation du dispositif optoélectronique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant la fourniture par chaque circuit optoélectronique (Pix) de premières données (PH_Data) représentatives des pixels d'image captés par les N capteurs photosensibles (25) dudit circuit optoélectronique et/ou la fourniture à chaque circuit optoélectronique (Pix) de deuxièmes données (LED_Data) représentatives des pixels de l'image à afficher par les N circuits d'affichage (30) dudit circuit optoélectronique .
13. Utilisation selon la revendication 12, dans laquelle les circuits optoélectroniques (Pix) sont agencés en rangées et en colonnes, et dans laquelle, pour chaque colonne, au moins l'un des circuits optoélectroniques de la colonne est adapté à recevoir des signaux et à transmettre au moins en partie lesdits signaux à un autre circuit optoélectronique de la colonne.
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