FR2485813A1 - ELECTROLUMINESCENT DIODE ASSEMBLY - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE MONOLITHIQUE DE DIODES ELECTROLUMINESCENTES. DES MONOLITHES 16 SUR LESQUELS SONT FORMEES DES REGIONS 18 DE DIODES ELECTROLUMINESCENTES SONT FIXES BOUT A BOUT DE MANIERE QUE LES DIODES SE TROUVENT DANS DEUX RANGEES PARALLELES ET QUE CELLES D'UNE RANGEE SOIENT DECALEES PAR RAPPORT A CELLES DE L'AUTRE RANGEE. UN COUVERCLE 24 DE FIBRES OPTIQUES PROTEGE LES SURFACES DES DIODES ET UN GEL 28 D'INDICE DE REFRACTION RELATIVEMENT ELEVE EST APPLIQUE ENTRE LES DIODES ET LE COUVERCLE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA FORMATION D'IMAGES XEROGRAPHIQUES, PHOTOGRAPHIQUES ET AUTRES.THE INVENTION RELATES TO A MONOLITHIC ASSEMBLY OF LIGHT-LUMINESCENT DIODES. MONOLITHS 16 ON WHICH ARE SHAPED REGIONS 18 OF LIGHT DIODES ARE FIXED END TO END SO THAT THE DIODES ARE LOCATED IN TWO PARALLEL ROWS AND THOSE OF ONE ROW ARE OFFSET WITH THOSE OF THE OTHER ROW. A COVER 24 OF OPTICAL FIBERS PROTECTS THE SURFACES OF THE DIODES AND A RELATIVELY HIGH REFRACTION INDEX GEL 28 IS APPLIED BETWEEN THE DIODES AND THE COVER. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO THE FORMATION OF XEROGRAPHIC, PHOTOGRAPHIC AND OTHER IMAGES.
Description
a présente invention concerne un ensemble mono-The present invention relates to a mono-
lithique dediodes électroluminescentes. lithic diode electroluminescent.
Les diodes électroLuminescentes ont un grand nombre d'applications, parmi lesquelles la production de lumière dans l'Industrie de l'imprimerie. Par exemple, des diodes électroluminescentes peuvent être utilisées avec des machines de reprographie xérorraphique, à film phototraplhique et similaire, dans le but d'enregistrer une imag-e d'un message qui est transmis électroniquement, Mais l'utilisation desdiodes électroluminescentes dans cette application présente certains inconvénients. Le plus important est qu'une lumière de forte intensité est Electroluminescent diodes have a large number of applications, including light production in the printing industry. For example, light-emitting diodes may be used with xerographic, phototraplastic film reprocessing machines and the like, for the purpose of recording an image of a message that is transmitted electronically, but the use of the electroluminescent diodes in this application has some disadvantages. Most importantly, a strong light is
nécessaire dans ces applications à L'imprimerie afin d'ob- necessary in these applications to the printing press in order to
tenir un bon contraste et une forte résolution, mais la lu- good contrast and resolution, but
19 mière émise par les diodes individuelles n'est pas très 19 emitted by individual diodes is not very
élevée. Par conséquent, un grand nombre de diodes électro- high. Consequently, a large number of electronic diodes
luminescentes doivent être placées dans une petite surface luminescent lights should be placed in a small area
pour obtenir la forte intensité lumineuse nécessaire. to obtain the high luminous intensity necessary.
Cela s'avère difficile à réaliser en raison des contrain- This is difficult to achieve because of the constraints
tes dimensionnelles imposées par la structure cristalline considérée. Et particulièrement, un inconvénient' majeur de l'utilisation des diodes électroluminescentes est que la longueur des monolithes dont sont faites ces diodes dimensional requirements imposed by the crystal structure considered. And particularly, a major disadvantage of the use of light-emitting diodes is that the length of the monoliths of which these diodes are made
est limitée. Il en est ainsi car les diodes électrolumi- is limited. This is so because light-emitting diodes
nescentes sont formées sur des monolithes de forme mono- nescentes are formed on mono-shaped monoliths
cristalline. En raison des procédés nécessaires pour for- crystalline. Because of the processes necessary to
mer la matière monocristalline, la dimension des mono- the monocrystalline matter, the size of mono-
lithes qui peuvent être réalisés est limitée. Les techni- lithes that can be made is limited. The techniques
ques actuelles de fabrication permettent d'obtenir une sphère monocristalline d'un diamètre de 75 mm, limitant ainsi la longueur d'un monolithe à environ 75 mm. Les spheres cristallines les plus courantes utilisées pour la Current manufacturing techniques make it possible to obtain a monocrystalline sphere with a diameter of 75 mm, thus limiting the length of a monolith to approximately 75 mm. The most common crystalline spheres used for
fabrication des diodes électroluminescentes ont un dia- electroluminescent diodes have a diode
mètre qui ne dépasse euère 25 mm, limitant ainsi encore davantage la longueur. De nombreuses techniques ont été mises en oeuvre pour essayer d'éliminer ces inconvénients mais jusqu'à présent aucune ne s'est avérée pleinement satisfaisante. meter which does not exceed 25 mm, thus further limiting the length. Many techniques have been implemented to try to eliminate these disadvantages but so far none has proved fully satisfactory.
2485 8 132485 8 13
Un autre problème associé avec l'utilisation des diodes électroluminescentes dans l'Industrie de l'imprimerie est leur nature fragile, particulièrement en ce qui concerne leurs connexions électriques. Dans le but d'assurer que la quantité de lumière émise vers ta surface réceptrice est élevée, les diodes sont placées aussi près que possible de cette surfaee. Cela aumente le risque de les endommager en raison de leur mouvement relatif par rapport à la surfaceréceptrice. Il s'est avéré qu'un ensemble de diodes électroluminescentes de forte intensité lumineuse peut être obtenue en formant les diodes dans-an monolithe, en raneées, de manière que les diodes individuelles d'une rankée soient décalées Another problem associated with the use of light-emitting diodes in the printing industry is their fragile nature, particularly with respect to their electrical connections. In order to ensure that the amount of light emitted towards the receiving surface is high, the diodes are placed as close as possible to this surface. This increases the risk of damaging them because of their relative movement with respect to the receiving surface. It has been found that a set of light-emitting diodes of high luminous intensity can be obtained by forming diodes in a monolithic state, in ranes, so that the individual diodes of a row are shifted
latéralement par rapport aux diodes de l'autre rangée. laterally to the diodes of the other row.
En outre, les extrémités des monolithes dont sontfaits ces ensembles sont coupées sous un angle, et ils sont assemblés de manière que les unités soient jointives pour obtenir la longueur voulue,s tout en formant un groupe continu de centreslumineux. De plus, un couvercle à fibres optiques est pLacé sur la surface exposée des diodes afin de transmettre la lumière par colonnes depuis des diodes vers la surface réceptrice, protégeant ainsi les diodes contre les dommag.es par contact accidentel avec la surface réceptrice de lumière. Un gel d'indice de réfraction relativement élevés appliqué entre les diodes électroluminescentes et le couvercle de fibres optiques compense les effets de l'angle de divergence In addition, the ends of the monoliths of which these sets are cut are cut at an angle, and they are assembled so that the units are joined to obtain the desired length, while forming a continuous group of bright centers. In addition, an optical fiber cover is placed on the exposed surface of the diodes to transmit light by columns from diodes to the receiving surface, thereby protecting the diodes against damage by accidental contact with the light receiving surface. A relatively high refractive index gel applied between the light-emitting diodes and the optical fiber cover compensates for the effects of the angle of divergence
d'émrission lumineuse par les diodes. light emitted by the diodes.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in- Other features and advantages of the
vention apparattront au cours de la description qui va will appear during the description that will
suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exem- to follow. In the attached drawing given only as an example
ple nullement limitatif: La Fiq.ure 1 représente une partie d'une paire de monolithes voisins, réalisésselon l'invention, la Figure 2 est une coupe partielle d'un ensemble de dioAes électroluminescentes réalisé selon l'invention l'ensemble représenté adressant une surface réceptrice, La Figure 3 représente une partie d'uncircuit destiné à commander les diodes de l'ensemble de la Figure 1 Les Figures 1 et 2 représentent donc un ensemble de monolithes portant des diodes électroluminescentes, DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows part of a pair of neighboring monoliths, made according to the invention. FIG. 2 is a partial section of a set of electroluminescent diodes made according to the invention. FIG. 3 represents a portion of a circuit intended to control the diodes of the assembly of FIG. 1. FIGS. 1 and 2 therefore represent a set of monoliths carrying light-emitting diodes,
espacé d'une surface 12, par exemple une bande ou un tam- spaced from a surface 12, for example a strip or a tamper
bour photoconducteur à l'oxyde de zinc, au sélénium, au sulfure de cadmium, ou similaire. L'ensemble 10 comporte un substrat 14 en matière diélectrique, par exemple en oxyrle d'aluminium A1 203 avec une matière conductrice 15 photoconductive bur with zinc oxide, selenium, cadmium sulfide, or the like. The assembly 10 comprises a substrate 14 of dielectric material, for example aluminum oxyryl A1 203 with a conductive material 15
appliquée sur des parties de sa surface. Plusieurs mono- applied to parts of its surface. Several mono-
lithes 6lb du type N sont fixés sur la matière conductrice N-type lithes 6lb are attached to the conductive material
au moyen d'un adhésif 17, par exemple une résine d'épo- by means of an adhesive 17, for example an epoxy resin
xyde à l'argent. Les monolithes 16 sont faits d'une matière telle que de l'arséniure de gallium et ils comportent un certain nombre de positions dopées pour créer des régions 18 du type P qui, en combinaison avec le monolithe, forment des diodes électroluminescentes. Le dopage est effectué de manière que les régions du type P des diodes 18 soient situées le long de deux rangées, chacune adjacente au bord longitudinal d'un monolithe 16. Les régions de diodes 18 d'une rangée sont décalées latéralement par rapport à xyde to silver. The monoliths 16 are made of a material such as gallium arsenide and have a number of doped positions to create P-type regions 18 which, in combination with the monolith, form light-emitting diodes. The doping is performed so that the P-type regions of the diodes 18 are located along two rows, each adjacent to the longitudinal edge of a monolith 16. The diode regions 18 of a row are offset laterally with respect to
celles de la rangée opposée, comme le montre la Figure 1. those of the opposite row, as shown in Figure 1.
Les régions de diodes sont représentées circulaires, mais il est bien évident que des régions non circulaires, par exemple elliptiques, peuvent être réalisées dans les cas The diode regions are represented circular, but it is obvious that non-circular regions, for example elliptical, can be realized in the cases
o une résolution non carrée est imposée. Selon l'inven- o a non-square resolution is imposed. According to the invention
tion, une longueur de 25 mmpeut recevoir huit monolithes 16 avec 32 régions de diodes sur chaque monolithe. Les monolithes sont- assemblés à leurs extrémités pour obtenir la longueur voulue de l'ensemble 10. Par exemple, si-un ensemble de 200 mm est nécessaire, 64 monolithes peuvent être assemblésbout à bout, en cascade, pour obtenir A length of 25 m can accommodate eight monoliths 16 with 32 diode regions on each monolith. The monoliths are assembled at their ends to obtain the desired length of the assembly 10. For example, if a set of 200 mm is required, 64 monoliths can be assembled end-to-end, in cascade, to obtain
2048 régions de diodes 18.2048 diode regions 18.
Un revêtement métallique 20 est déposé sur le monolithe 16 dans la position de chacune des régions de A metal coating 20 is deposited on the monolith 16 in the position of each of the regions of
diode 18, une partie ouverte étant formée dans chaque re- diode 18, an open portion being formed in each
vêtement pour permettre l'exposition des diodes. Un con-- garment to allow exposure of the diodes. A con--
ducteur 22 assure la connexion électrique entre la matière conductrice 15 et les revêtements métalliques 20 afin conductor 22 provides the electrical connection between the conductive material 15 and the metal coatings 20 so
de permettre d'alimenter chacune des diodes électrolumi- to enable each of the light-emitting diodes to be powered
nescentes. Les conducteurs 22 peuvent tre soudés ou col- nescentes. The conductors 22 may be welded or collared
lés à la résine d'époxyde sur la matière conductrice 15 epoxy resin on the conductive material
et les revêtements métalliques 20. Un couvercle 24 à fi- and metallic coatings 20. A cover 24 with
bres optiques est placé sur la longueur des monolithes 16 entre ces derniers et la surface photoconductrice 12. Le optical fibers is placed along the length of the monoliths 16 between the latter and the photoconductive surface 12.
couvercle 24 comporte des parties en relief 25 qui s'éten- cover 24 has raised portions 25 extending
dent sur la longueur de ce couvercle et qui sont disposées tooth on the length of this lid and which are arranged
au-dessus des endroits o les conducteurs 22 sont connec- above where drivers 22 are connected to
tés aux revtements métalliques20. Le couvercle 24 peut être en verre ou en méthylmethacrylate. Un gel 28 dont with metal coatings20. The lid 24 may be glass or methylmethacrylate. A gel 28 which
l'indice de' réfractLon est supérieur à l'unité est pppli- the refractoriness index is greater than the unit is pppli-
qué entre les diodes 1S et le couvercle 24. De préférence, le gel est un polydiméthyle de siloxane avec un indice de between the diodes 1S and the cover 24. Preferably, the gel is a polydimethyl siloxane with a
réfraction de 1,465.refraction of 1.465.
Les ensembles 10 sont réalisés avec plusieurs monoLithes l>, chacun d'entre eux est coupé en diagonale à ses deux extrémités 26. Les extrémités 26 en diagonale Sets 10 are made with several monoliths 1>, each of which is cut diagonally at both ends 26. The ends 26 diagonally
forment un angle avec les cités longitudinaux des mono- form an angle with the longitudinal cities of monopolies
lithes 16, l'angle préférable étant de l'ordre de 0O . lithes 16, the preferable angle being of the order of 0O.
L'avantage de la réalisation de la Figure 1 est qu'une forte densité lumineuse est obtenue en décalant les diodes 18 d'une rangée par rapport aux diodes de la rangées voisine. Plus particulièrement, les deux rangées de diodes 18 sont disposées dans la direction longitudinale les diodes d'une rangée étant décalées latéralement par rapport aux diodes de l'autre rangée. Cette disposition décalée donne à la surface 12 l'apparence d'une seule The advantage of the embodiment of Figure 1 is that a high light density is obtained by shifting the diodes 18 of a row with respect to the diodes of the adjacent rows. More particularly, the two rows of diodes 18 are arranged in the longitudinal direction, the diodes of one row being offset laterally with respect to the diodes of the other row. This offset arrangement gives the surface 12 the appearance of a single
ligne continue de lumière. La disposition décalée des dio- continuous line of light. The staggered arrangement of
des électroluminescentes est maintenue aux extrémités 26 du monolithe 16, afin d'obtenir un groupe contigu de centres lumineux. Plus particulièrement, après qu'une electroluminescent is held at the ends 26 of the monolith 16, to obtain a contiguous group of light centers. In particular, after a
sphère cristalline ait été étirée, sa forme est cylin- crystal sphere has been stretched, its shape is cylindrical
drique. Elle est alors découpée en un certain nombre de drique. It is then divided into a number of
minces plaquettes ayant la forme de disques minces. En- thin platelets in the form of thin discs. In-
suite, les régions 18 sont dopées pour obtenir les jonc- following, the regions 18 are doped to obtain the
tions du type Pet le revftement métallique 20 est déposé Pet-type metal coating 20 is deposited
autour des diodes, comme le montre la figure 1. Les dis- around the diodes, as shown in Figure 1. The
ques sont alors découpés en monolithes avec une scie qui généralement effectue une coupe de 0,05 mm. Avec la coupe en diagonale, aucune des régions 1R n'est endommagée et le monolithe lb peut ttre assemblé pour donner l'apparence d'un ensemble continu avec une distribution uniforme des diodes électroluminescentes sur toute sa longueur. Bien que deux rangées seulement de diodes 18 soient représentées il est bien évident qu'un plus grand nombre de rangées peut They are then cut into monoliths with a saw which usually cuts 0.05 mm. With the diagonal cut, none of the regions 1R is damaged and the monolith Ib can be assembled to give the appearance of a continuous assembly with a uniform distribution of light-emitting diodes along its entire length. Although only two rows of diodes 18 are shown, it is obvious that a greater number of rows may
être prévu. Une autre manière d'obtenir la coupe en dia- To be scheduled. Another way to get the cut in di-
tonale consiste à couper les monolithes par attaque au laser. En déplaçant un laser au moyen d'un moteur pas à pas commandé par un micro- processeur, plusieurs pas peuvent être formés correspondant à plusieurs pas sur un monolithe voisin. Des monolithes sont alors assemblés de la manière tonal is to cut the monoliths by laser attack. By moving a laser by means of a microprocessor controlled stepper motor, several steps may be formed corresponding to several steps on a neighboring monolith. Monoliths are then assembled in the way
déjà décrite.already described.
Un avantage apporté par l'utilisation du cou- An advantage brought by the use of
vercle 24 à fibres optiques sur la face des diodes électro- fiber-optic ring 24 on the face of the diode electrodes
luminescentes 18 est que la lumière est transmise par co- luminescent 18 is that light is transmitted by co-
lonnes, vers la' surface 12. Une source lumineuse telle qu'une diode électroluminescente tend à produire un cane to the surface 12. A light source such as a light-emitting diode tends to produce a cane.
de lumir'e divergente sous l'effet du passage de la lu- divergent light due to the passage of the light.
mière dans l'air. Gr.ce à l'utilisation du couvercle 24 et du gel 28 dont l'indice de réfraction est supérieur à first in the air. Thanks to the use of the cover 24 and the gel 28 whose refractive index is greater than
celui de l'air il s'avère que les propriétés de récupéra- that of the air, it turns out that the properties of
tion de lumière sont améliorées et que la perte précitée de lumière est réduite. En outre, le couvercle 24 apporte une certaine protection des diodes électroluminescentes qui sont assez fragiles, particulièrement à leur connexion light are improved and the aforesaid loss of light is reduced. In addition, the cover 24 provides some protection for the light-emitting diodes which are quite fragile, particularly when connected to them.
avec les conducteurs 22. Cela est particulièrement im- with drivers 22. This is particularly important
portant car les diodes doivent ttre placées près de la because the diodes should be placed near the
surface réceptrice 12 pour améliorer la résolution. receiving surface 12 to improve the resolution.
LTa Fiàure 3 représente une partie du circuit Figure 3 represents part of the circuit
utilisé pour l'entrée de commande des diodes électro- used for the control input of the diodes
luminescentes 18 sur une base sélective. Un groupe de conducteurs omnibus d'anodes 30 est représenté, avec les luminescent 18 on a selective basis. An omnibus group of anode conductors 30 is shown, with the
conducteurs ou bandes individuelles 22 assurant la con- conductors or individual strips 22 ensuring the con-
nexion entre les lignes omnibus et les diodes électro- between the bus lines and the electronic diodes
luminescentes 1% une ligne omnibus étant prévue pour luminescent 1% a bus line is planned to
2 4 8 5 8 132 4 8 5 8 13
chaque diode d'un monolithe. Un groupe de conducteurs omnibus de cathode 32 est également prévu, chaque liane omnibus 32 étant connectée en parallèle sur toutes les each diode of a monolith. A group of cathode omnibus conductors 32 is also provided, each bus liana 32 being connected in parallel on all
diodes 1R d'un monolithe 16 donné. Des commandes apprc- diodes 1R of a given monolith 16. Approval orders
priées peuvent être utilisées pour autoriser sélectivement les régions de diode IR, mais ces commandes ne font pas may be used to selectively allow IR diode regions, but these commands do not
partie de l'invention et ne seront pas décrites. part of the invention and will not be described.
REVEV'DI CATI ONSREVEV'DI CATI ONS
1 - Ensemble de plusieurs diodes électroluminescentes tes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs monolithes (16) s'étendant dans une direction longitudinale et fixés 1 - Set of several light-emitting diodes, characterized in that it comprises several monoliths (16) extending in a longitudinal direction and fixed
en cascade, chacun desdits monolithes comportant des ex- in cascade, each of said monoliths comprising exponents
trémités opposées (2-) dans la direction longitudinale for- opposing trenches (2-) in the longitudinal direction
mantun angle par rapport aux côtés latéraux dudit mono- angle with respect to the lateral sides of the said mono-
lithe, lesdits monolithes comportant deux rangées de ré- lithe, said monoliths comprising two rows of rows
gions (1R) de diodes électroluminescentes, opposées laté- (1R) of electroluminescent diodes, opposite
ralement et dans la direction longitudinale, les régions and in the longitudinal direction, the regions
de diodes électroluminescentes d'une rangée étant déca- electroluminescent diodes of one row being
lées latéralement par rapport aux régions de diodes électroluminescentes de l'autre rangée, de manière que laterally in relation to the light-emitting diode regions of the other row, so that
lorsque lesdits monolithes sont assemblés, ils définis- when said monoliths are assembled, they define
sent un groupe continu de centres de régions de diodes a continuous group of diode region centers
électroluminescentes.emitting.
2 - Ensemble selon la-revendication 1, caractéri- 2 - Set according to claim 1, characterized
sé en ce qu'il comporte un couvercle (24) de fibres op- in that it comprises a lid (24) of fibers
tiques espacé des régions des diodes électrolumines- ticks spaced from the light-emitting diode regions
centes.Centes.
3 - Ensemble selon la revendication 1, caractéri- 3 - assembly according to claim 1, characterized
sé en ce qu'il comporte un gel (28) d'indice de réfrac- in that it comprises a gel (28) of refractive index
tion supérieur à l'unité appliqué entre lesdites ré- greater than the unity applied between the said
rions de diodes électroluminescentes et ledit couvercle optique. electroluminescent diodes and said optical cover.
23 4 - Ensemble longitudinal de diodes électrolumi- 23 4 - Longitudinal assembly of light-emitting diodes
nescentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux rangées de régions(18) de diodes électroluminescentes disposées dans la direction longitudinale sur les côtés latéraux nescentes, characterized in that it comprises two rows of regions (18) of light emitting diodes arranged in the longitudinal direction on the lateral sides
opposés dudit ensemble, les régions de diodes électro- opposed to said set, the electron diode regions
luminescentes d'une rangée étant décalées latéralement par rapport aux régions de diodes électroluminescentes de l'autre rangée, un couvercle (24) de fibres optiques of one row being laterally offset from the light-emitting diode regions of the other row, a cover (24) of optical fibers
étant espacé desdites régions de diodes électrolumines- being spaced from said light-emitting diode regions
- centes et un gel(28) dont l'indice de réfraction est supérieur à l'unité étant appliqué entre les régions and a gel (28) having a refractive index greater than unity being applied between the regions
de diodes électroluminescentes et le couvercle optique. electroluminescent diodes and the optical cover.
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