FR2833741A1

FR2833741A1 - Panneau de visualisation d'images forme d'une matrice de cellules electroluminescentes a effet memoire shuntees

Info

Publication number: FR2833741A1
Application number: FR0116843A
Authority: FR
Inventors: Jean Paul Dagois; Christophe Fery
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-06-20
Also published as: JP2005513553A; WO2003054843A2; US7439673B2; DE60236455D1; EP1456831A2; KR100911275B1; CN100351885C; CN1605091A; KR20040075006A; JP4456868B2; EP1456831B1; AU2002364644A1; US20050116618A1; WO2003054843A3

Abstract

Panneau comprenant :- un réseau avant d'électrodes (18) et un réseau arrière d'électrodes (11),- une couche organique électroluminescente (16) formant, pour chaque cellule, un élément électroluminescent EEL relié à une électrode du réseau avant en A1 avec, en parallèle et selon l'invention, un élément de shunt ERS ,- une couche photoconductrice (12) formant, pour chaque cellule (1), un élément photoconducteur EPC reliée à une électrode du réseau arrière (11) en B,- des moyens de couplage optique entre l'élément électroluminescent (EEL) et l'élément photoconducteur (EPC).Grâce au shunt selon l'invention, on améliore sensiblement l'effet mémoire.

Description

PANNEAU DE VISUALISATION D'IMAGES FORME D'UNE MATRICE
DE CELLULES ELECTROLUMINESCENTES A EFFET MEMOIRE
SHUNTEES.

L'invention concerne un panneau de visualisation d'images formé d'une matrice de cellules électroluminescente, comprenant, en référence à la figure 1 : - une couche organique électroluminescente 16 susceptible d'émettre de la lumière vers l'avant dudit panneau (flèches 19 d'émission de lumière sur la figure), - à l'avant de cette couche, une couche avant transparente d'électrodes 18, -à l'arrière de cette couche, une couche photoconductrice 12, elle-même intercalée entre une couche arrière opaque d'électrodes 11 et une couche intermédiaire d'électrodes 14 au contact de la couche électroluminescente 16, des moyens de couplage optique entre ladite couche électroluminescente 16 et ladite couche photoconductrice 12, qui peuvent par exemple être formés par une couche de couplage spécifique 13 (comme sur la figure) ou formés dans la couche intermédiaire d'électrodes 14.

Les panneaux de ce type comportent également un substrat 10, à l'arrière (comme sur la figure) ou à l'avant du panneau, pour supporter l'ensemble des couches précédemment décrites ; il s'agit en général d'une plaque de verre ou de matériau polymère.

La couche photoconductrice 12 est destinée à apporter aux cellules du panneau un effet mémoire qui sera décrit ultérieurement.

Les électrodes de la couche avant 18, de la couche arrière 11 et de la couche intermédiaire 14 sont adaptées d'une manière connue en elle-même pour pouvoir commander et maintenir l'émission des cellules du panneau, indépendamment les unes des autres ; à cet effet, les électrodes de la couche avant 18 sont par exemple disposées en lignes Y et les électrodes de la couche arrière 11 sont alors disposées en colonnes X, généralement orthogonales aux lignes ; les électrodes peuvent également avoir la configuration inverse : électrodes de couche avant en colonnes et électrodes de couche arrière en

ligne ; les cellules du panneau sont situées aux intersections des électrodes lignes Y et des électrodes colonnes X, et sont donc disposées en matrice.

Pour visualiser sur un tel panneau des images partitionnées en une matrice de points lumineux, on alimente les électrodes des différentes couches de manière à faire circuler un courant électrique au travers des cellules du panneau correspondant aux points lumineux de ladite image ; le courant électrique qui circule entre une électrode X et une électrode Y pour alimenter une cellule positionnée à l'intersection de ces électrodes, traverse la couche électroluminescente 16 située à cette intersection ; la cellule ainsi excitée par ce courant émet alors de la lumière 19 vers la face avant du panneau ; l'émission de l'ensemble des cellules excitées du panneau forme l'image à visualiser.

Les documents US 4035774-IBM, US 4808880-CENT, US 6188175 B 1 - CDT décrivent des panneaux de ce type.

La couche organique électroluminescente 16, se décompose en général en trois sous-couches : une sous-couche centrale 160 électroluminescente intercalée entre une sous-couche 162 de transport de trous et une sous-couche 161 de transport d'électrons.

Les électrodes de la couche avant d'électrodes 18, au contact de la souscouche 162 de transport de trous, servent alors d'anodes ; cette couche d'électrodes 18 doit être transparente, au moins partiellement, pour laisser passer vers l'avant du panneau la lumière émise par la couche électroluminescente 16 ; les électrodes de cette couche sont généralement elles-mêmes transparentes et réalisées en oxyde mixte d'étain et d'indium ( ITO ), ou en polymère conducteur comme du polyéthylènedioxythiophène ( PDOT ).

La couche intermédiaire d'électrodes 14 doit être suffisamment transparente pour permettre un couplage optique adéquat entre la couche électroluminescente 16 et la couche photoconductrice 12, car ce couplage optique est nécessaire au fonctionnement du panneau et, notamment, à l'obtention de l'effet mémoire décrit ci-après.

Les documents cités ci-dessus divulguent également des configurations où, à l'inverse de ce qui vient d'être décrit, d'une part, les électrodes de la

couche intermédiaire d'électrodes 14 et la sous-couche 161 servent respectivement à l'injection et au transport des trous dans la sous-couche électroluminescente 160, d'autre part, les électrodes de la couche avant d'électrodes 18 et la sous-couche 162 servent respectivement à l'injection et au transport des électrons dans la sous-couche électroluminescente 160.

Selon une autre variante, la couche avant d'électrodes 18 peut elle-même comporter plusieurs sous-couches, dont une sous-couche d'interface avec la couche organique électroluminescente 16 destinée à améliorer l'injection de trous (cas anode) ou d'électrons (cas cathode).

La couche photoconductrice 16 peut être par exemple en silicium amorphe, ou en sulfure de cadmium.

Dans les panneaux de visualisation de ce type, le rôle de la couche photoconductrice 12 est d'apporter un effet mémoire aux cellules du panneau ; en se reportant à la figure 2, chaque cellule du panneau peut être représentée par deux éléments en série : - un élément électroluminescent EEL englobant une zone de couche électroluminescente 16, et, - un élément photoconducteur Epc englobant une zone de couche photoconductrice 12 au regard de cette même zone de couche électroluminescente 16.

L'effet mémoire que l'on obtient reposerait sur un fonctionnement en boucle, tel que représenté à la figure 2 : tant qu'un élément électroluminescent
EEL d'une cellule émet de la lumière 19 dont une partie 19'parvient, par couplage optique, à l'élément photoconducteur Epc de cette même cellule, l'interrupteur formé par cet élément Epc est fermé, et tant que cet interrupteur est fermé, l'élément électroluminescent EEL est alimenté en courant entre une borne A au contact d'une électrode de la couche avant 18 et une borne B au contact d'une électrode de la couche arrière 11 ; l'élément électroluminescent
EEL émet donc de la lumière 19 dont une partie 19'excite l'élément photoconducteur Epc.

Ce fonctionnement en boucle repose donc sur un couplage optique adéquat entre la couche électroluminescente 16 et la couche photoconductrice

12 ; si le panneau de visualisation comporte une couche spécifique de couplage optique, il peut s'agir par exemple d'une couche isolante opaque percée d'ouvertures transparentes adaptées et positionnées en face de chaque élément électroluminescent EEL, c'est à dire de chaque pixel ou sous-pixel du panneau ; en l'absence de couche spécifique de couplage, on peut également utiliser, comme moyen de couplage, des ouvertures transparentes pratiquées la couche intermédiaire d'électrodes 14 ; d'autres moyens de couplage optique sont envisageables, qui sont connus de l'homme du métier et ne seront pas décrits ici en détail.

Cet effet mémoire supposé est destiné à faciliter la commande des pixels et sous-pixels du panneau pour visualiser des images et, notamment, à pouvoir utiliser un procédé dans lequel, successivement pour chaque ligne du panneau, on passe par une phase d'adressage destinée à allumer les cellules à allumer dans cette ligne, puis par une phase de maintien destinée à maintenir les cellules de cette ligne dans l'état où la phase précédente d'adressage les a mises ou laissées.

En pratique, la durée des phases de maintien permet de moduler la luminance des cellules du panneau et, notamment, de générer les niveaux de gris nécessaires à la visualisation d'une image.

La mise en oeuvre d'un tel procédé de commande des cellules du panneau passe généralement par : - lors des phases d'adressage, l'application, uniquement aux bornes A, B des cellules à allumer, d'une tension d'allumage Va ; - lors des phases de maintien, l'application aux bornes A, B de toutes les cellules d'un tension de maintien Vs, qui doit être suffisamment élevée pour que les cellules préalablement allumées restent allumées, et suffisamment faible pour ne pas risquer d'allumer les cellules préalablement non allumées.

La phase d'adressage est donc une phase sélective ; la phase de maintien n'est au contraire pas sélective, ce qui permet d'appliquer la même tension à toutes les cellules et simplifie considérablement la commande du panneau.

On va maintenant décrire plus précisément l'effet mémoire lorsqu'on applique un procédé de commande de ce type à un panneau

électroluminescent à effet mémoire du type qui vient d'être décrit, dans le cas où les zones de la couche d'électrodes intermédiaires 14 propres à chaque élément électroluminescent EEL sont isolées électriquement les unes des autres, de sorte que le potentiel électrique au point commun C de l'élément électroluminescent EEL et de l'élément photoconducteur Epc est flottant.

Toujours en référence à la figure 2, le panneau de visualisation forme un ensemble de cellules Cn, p susceptibles d'émettre de la lumière et alimentée par des lignes d'électrodes Yn, Yn+1 de la couche avant 18 reliées à des points A correspondant à une borne d'élément électroluminescent EEL et des colonnes d'électrodes Xp'Xp+1 de la couche arrière 11 reliées à des points B correspondant à une borne d'élément photoconducteur Epc ;
La figure 3 illustre, selon ce mode de commande classique : - pour une cellule Cn p, une séquence de balayage de cette ligne au temps t1, avec allumage de celle cellule qui reste allumée pour t > t1, - pour une cellule de la ligne suivante Cn+1, p, une séquence de balayage de cette ligne au temps t2, sans allumage de celle cellule qui reste éteinte pour t > t2.

Les trois chronogrammes Y n, Y n+1, Xp indiquent les tensions appliquées aux électrodes lignes Yn, Yn+1 et à l'électrode colonne Xp pour obtenir ces séquences.

Le bas de la figure 3 indique les valeurs de potentiels aux bornes A, B (figure 2) des cellules Cn, p, Cn+1, p et l'état allumé ( ON ) ou éteint ( OFF ) de ces cellules.

Pour obtenir l'état ON ou OFF indiqué au bas de cette figure, il faut donc que, en appliquant aux bornes A, B d'une cellule telle que représentée à la figure 2 : - un potentiel Va à une cellule à l'état OFF, cette cellule bascule à l'état ON ; - un potentiel Vs ou (Vs-Voff) à une cellule à l'état ON, cette cellule reste à l'état ON ; - un potentiel 0 ! a-Voff) ou Vs à une cellule à l'état OFF, cette cellule reste à l'état OFF ;

La figure 4 reprend ces différentes valeurs de potentiel en les situant par rapport : - à la tension seuil Vs EL aux bornes AC de la diode électroluminescente EEL de la cellule (figure 2), en deçà laquelle cette diode s'éteint et au delà de laquelle elle s'allume ; la caractéristique typique d'une telle diode EEL est représentée à la figure 5 (intensité lumineuse émise-en lumen-en fonction de la tension appliquée-en Volt) ; - à la tension VT aux bornes AB d'une cellule au delà de laquelle une cellule éteinte à l'état OFF s'allume et passe à l'état ON.

Pour obtenir l'effet mémoire recherché, la valeur de la tension Voff susceptible d'être appliquée aux électrodes colonnes comme Xp doit être choisie de manière à ce que la tension Va-Voff appliquée aux bornes d'une cellule ne soit pas suffisante pour l'allumer, donc que Va-Voff < VT et à ce que la tension Vs-Voff n'affecte pas l'état allumé ou éteint de la cellule, donc que Vs EL < Vs-Voff.

Comme l'illustre la figure 4, pour un bon fonctionnement du panneau, il convient donc qu'une cellule Cn, p à laquelle on a appliqué une tension Va > VT continue d'émettre une quantité de lumière importante même si la tension appliquée à ses bornes décroît jusqu'à la valeur Vs-Voff, qui reste supérieure à VS EL ; pour ce type de fonctionnement, il est nécessaire que la cellule, c'est à dire que l'élément électroluminescent EEL et l'élément photoconducteur Epc branchés en série présentent une hystérésis importante.

La caractéristique typique d'un élément photoconducteur Epc d'une cellule Cn p du panneau est représentée à la figure 6 (intensité électrique-en Ampèreen fonction de l'éclairement-en lumen-lorsque cet élément Epc est soumis à une tension de 10 V) ; compte tenu des caractéristiques déjà citées (figure 5) de l'élément électroluminescent EEL, il est maintenant possible de représenter les caractéristiques globales courant-tension de l'ensemble de ces éléments
EEL et Epc en série formant une cellule Cn, p du panneau : voir la figure 7, qui illustre, lorsqu'on applique une tension croissante de 0 à 20 V puis décroissante de 20 à 0 V aux bornes AB d'une cellule :

- la tension V Eel aux bornes AC de l'élément électroluminescent de la cellule ; - la tension V Epc aux bornes CB de l'élément photoconducteur de la cellule ; - l'intensité 1 du courant circulant dans cette cellule.

On constate qu'au cours d'un cycle de croissance jusqu'à l'allumage (intensité élevée) puis de décroissance jusqu'à l'extinction, l'évolution de l'intensité 1 du courant dans cette cellule ne manifeste aucune hystérésis, ce qui montre qu'il n'existe en réalité aucune zone de maintien (voir figure 4) de valeurs de tensions dans laquelle, la cellule ayant été préalablement allumée, celle-ci reste allumée ; on n'obtient donc pas l'effet mémoire précédemment décrit.

L'invention a pour but de pallier l'absence d'effet mémoire.

A cet effet, l'invention a pour objet un panneau de visualisation d'images formé d'une matrice de cellules électroluminescentes à effet mémoire, susceptibles d'émettre de la lumière vers l'avant dudit panneau, comprenant : - un réseau avant d'électrodes et un réseau arrière d'électrodes, les électrodes du réseau avant croisant les électrodes du réseau arrière au niveau de chacune desdites cellules, - une couche organique électroluminescente formant, pour chaque cellule, un élément électroluminescent dont une borne est reliée à une électrode dudit réseau avant, - une couche photoconductrice pour obtenir ledit effet mémoire, formant, pour chaque cellule, un élément photoconducteur dont une borne est reliée à une électrode dudit réseau arrière, - des moyens pour relier électriquement, au niveau de chaque cellule, l'autre borne de l'élément électroluminescent et l'autre borne de l'élément photoconducteur, - des moyens de couplage optique entre ledit élément électroluminescent de chaque cellule et ledit élément photoconducteur de cette même cellule, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque cellule, un élément de shunt disposé en parallèle de l'élément électroluminescent de la dite cellule.

De préférence, les moyens pour relier électriquement, au niveau de chaque cellule, l'autre borne de l'élément électroluminescent et l'autre borne de l'élément photoconducteur sont formés par une couche intermédiaire conductrice formant un élément conducteur au niveau de chaque cellule, lesdits éléments conducteurs de différentes cellules étant isolés électriquement les uns des autres ; d'autres moyens que cette couche intermédiaire conductrice peuvent être envisagés sans se départir de l'invention.

Ainsi, chaque élément de shunt est reliée à la même électrode du réseau avant et au même élément conducteur de la couche intermédiaire que l'élément électroluminescent EEL qu'il shunte ; on entend par élément de shunt tout moyen de shuntage : plusieurs exemples seront donnés ultérieurement.

Le schéma électrique équivalent d'une cellule quelconque du panneau selon l'invention est représenté à la figure 9 ; les références Epc, EEL renvoient respectivement à l'élément photoconducteur et à l'élément électroluminescent de cette cellule, comme sur la figure 2 précédemment décrite ; selon l'invention, cette cellule comporte en outre un élément de shunt ERS, de résistance Rs, branché en parallèle sur l'élément électroluminescent EEL
Nous allons maintenant déterminer quelle valeur il importe de donner à la résistance Rs de l'élément de shunt ERS pour tirer le meilleur parti de l'invention.

D'abord, la résistance Rs doit être choisie très inférieure à la résistance interne ROFF-EL que présente l'élément électroluminescent EEL à l'état éteint, de manière à ce que l'on puisse considérer que, lorsque la cellule est à l'état éteint
OFF, l'intensité du courant électrique qui la traverse passe essentiellement par

l'élément de shunt ERs ; on a donc Rs < ROFF-EL, de préférence Rs < 1/2 ROFF-EL-
Soit ROFF-PC la résistance de l'élément photoconducteur Epc à l'état non excité OFF ; dans les conditions de commande d'un panneau précédemment décrites en référence aux figures 3 et 4, soit, conformément à la définition déjà donnée, VT la tension aux bornes AB de cette cellule au delà de laquelle cette cellule éteinte (à l'état OFF) s'allume et passe à l'état ON ; alors, pour une tension VT - 8 très légèrement inférieure à la tension d'allumage VT (E très petit), la tension VEel aux bornes de l'élément électroluminescent EEL est très proche

de la tension de seuil précédemment définie Vs EL. de sorte que : VEel = VS E-s' (s'très petit) ; si VEPc est la tension aux bornes de l'élément photoconducteur Epc. on a alors VT-E = Vepe + Vs EL-s' ; par ailleurs, si 1 est l'intensité du courant parcourant la cellule, si l'on considère que tout ce courant passe par l'élément de shunt ERs et non pas par l'élément électroluminescent EEL parce que la cellule est éteinte, on a :

De ces deux équations, on déduit : VT = (1+ ROFF/Rs) (VS EL-s'), soit, en simplifiant : VT= (l +ROFF-Pc/Rs) VS EL ou (VTNS EL) = (1 + ROFF-pc/Rs).

En considérant le schéma des tensions de commande du panneau de la

figure 4, la largeur de la zone de maintien correspond à Vr-Vg EL ; en pratique, pour bénéficier d'une zone de maintien suffisamment large pour pouvoir piloter facilement le panneau de visualisation, il convient que la différence Vr-Vs EL soit supérieure ou égale à 8 ou 9 Volt ; dans le cas où, par exemple, la tension de seuil de déclenchement de la diode électroluminescente vaut VS EL = 9 V, il convient donc que (VT/VS EL) # 2, c'est à dire (ROFF-Pc/Rs) 1 ou Rs ROFF-PC ; dans le but de limiter les pertes, la technique des diodes électroluminescentes pour visualisation d'images s'oriente vers l'abaissement des tensions de seuil de déclenchement en deçà de la valeur de 9 Volt, ce qui implique que, pour que la largeur de la zone de maintien reste supérieure à 8 ou 9 volts, le ratio 0ITNs EL) soit strictement supérieur à 2, voire égal ou supérieur à 3 et le ratio (RoFF-pc/Rs) soit strictement supérieur à 1, voire égal ou supérieur à 2.

Ainsi, de préférence, pour chaque cellule du panneau selon l'invention, la résistance Rs de l'élément de shunt ERs de cette cellule est inférieure ou égale à la résistance RoFF-pc de l'élément photoconducteur correspondant Epc lorsqu'il n'est pas à l'état excité et est inférieure à la résistance ROFF-EL de l'élément électroluminescent correspondant EEL lorsqu'il est éteint, ce qui suppose généralement que ROFF-EL > ROFF-PC-
De préférence, la résistance Rs de l'élément de shunt ERs de cette cellule est strictement inférieure à la résistance RoFF-pc de l'élément photoconducteur

correspondant Epc lorsqu'il n'est pas à l'état excité, voire inférieure ou égale à la moitié de cette résistance.

Grâce à l'élément de shunt ERS selon l'invention, on constate, comme l'illustre de manière plus détaillée l'exemple ci-après, que le panneau est maintenant doté d'un effet mémoire réellement exploitable par un procédé de commande classique tel que précédemment décrit, et que l'évolution de l'intensité 1 du courant dans chaque cellule du panneau manifeste une hystérésis et une zone de maintien (voir figure 4 et 10) de valeurs de tensions dans laquelle, la cellule ayant été préalablement allumée, celle-ci reste allumée.

Avantageusement, le panneau selon l'invention comprend des moyens de commande des cellules pour la visualisation d'images, adaptés pour mettre en oeuvre un procédé dans lequel, successivement pour chaque ligne de cellules du panneau, on passe par une phase sélective d'adressage destinée à allumer les cellules à allumer dans cette ligne, puis par une phase non-sélective de maintien destinée à maintenir les cellules de cette ligne dans l'état où la phase précédente d'adressage les a mises ou laissées.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description d'un mode de réalisation préférentiel, donnée à titre non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma en coupe d'une cellule d'un panneau électroluminescent à couche photoconductrice de l'art antérieur, - la figure 2 illustre le schéma équivalent électrique de la cellule de la figure 1, - la figure 3 donne trois chronogrammes des tensions appliquées à deux électrodes de ligne et à une électrode de colonne d'un panneau matriciel électroluminescent à effet mémoire, lorsqu'on utilise un procédé classique de commande de panneau adapté pour tirer parti de l'effet mémoire des cellules de ce panneau, - la figure 4 illustre le positionnement des différentes tensions appliquées aux électrodes d'un panneau lors de l'application d'un procédé de commande de la figure 3,

- les figures 5 et 6 représentent les caractéristiques typiques respectivement d'un élément électroluminescent EEL et d'un élément photoconducteur Epc d'une cellule d'un panneau telle que représentée aux figures 1 et 2 ; - la figure 7 illustre, selon l'art antérieur, la répartition des tensions VE-el et VE-pc respectivement aux bornes de l'élément électroluminescent EEL et de l'élément photoconducteur Epc d'une cellule d'un panneau telle que représentée aux figures 1 et 2, lorsqu'on applique aux bornes AB de cette cellule un cycle de tension croissante (0 à 20 V), puis décroissante (20 à 0 V) ; cette figure illustre également l'évolution de l'intensité du courant circulant dans cette cellule ; - la figure 8 est un schéma en coupe d'une cellule d'un panneau électroluminescent à couche photoconductrice selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 9 illustre le schéma équivalent électrique de la cellule de la figure 8, - la figure 10 illustre, selon l'invention, la répartition des tensions VEl et

VE-pc respectivement aux bornes de l'élément électroluminescent EEL et de EL et de l'élément photoconducteur Epc d'une cellule d'un panneau telle que représentée aux figures 8 et 9, lorsqu'on applique aux bornes AB de cette cellule un cycle de tension croissante (0 à 20 V), puis décroissante (20 à 0 V) ; cette figure illustre également l'évolution de l'intensité du courant circulant dans cette cellule ; - les figures 11 et 12 sont des coupes d'un premier mode de réalisation d'un panneau selon l'invention, respectivement selon la direction des électrodes lignes et selon la direction des électrodes colonnes, destinées à illustrer un procédé de fabrication de ce panneau ; - les figures 13 et 14 sont des coupes d'un second mode de réalisation d'un panneau selon l'invention, respectivement selon la direction des électrodes lignes et selon la direction des électrodes colonnes, destinées à illustrer une variante du procédé de fabrication de ce panneau illustré aux figures 11 et 12.

Les figures représentant des chronogrammes ne prennent pas en compte d'échelle de valeurs afin de mieux faire apparaître certains détails qui n'apparaîtraient pas clairement si les proportions avaient été respectées.

Afin de simplifier la description et de faire apparaître les différences et avantages que présente l'invention par rapport à l'état antérieur de la technique, on utilise des références identiques pour les éléments qui assurent les mêmes fonctions.

En référence à la figure 8, chaque cellule du panneau selon l'invention comprend, outre les éléments du panneau déjà décrit en référence à la figure 1 qui présentent ici les mêmes références : - des barrières 20 entourant la zone de couche électroluminescente 16 et la zone de couche intermédiaire d'électrodes 14 de cette cellule, dont la base s'appuie sur la couche photoconductrice 12, et dont le sommet parvient au moins à hauteur de la couche avant transparente d'électrodes 18 ; - un couche de shunt 21 appliquée sur le versant de ces barrières de manière à mettre en contact électrique la couche photoconductrice 12 et l'électrode transparente de la couche 18 ; cette couche de shunt 21 forme l'élément de shunt ERS selon l'invention ; la résistance Rs de cet élément de shunt ERS est proportionnelle à la largeur de la couche 21 (qui s'étend dans le sens de la hauteur des barrières) et inversement proportionnelle à son épaisseur ; le dimensionnement de cette couche de shunt, notamment son épaisseur, le matériau de cette couche de shunt 21 sont choisis de manière à ce que, au niveau de chaque cellule, la résistance Rs de cet élément de shunt ERs qu'il forme soit : - d'une part inférieure ou égale à la résistance ROFF-PC de l'élément photoconducteur Epc correspondant à la zone de couche électroluminescente 16 de cette cellule, lorsqu'elle n'est pas à l'état excité ; - d'autre part, inférieure à la résistance ROFF-EL de l'élément électroluminescent EEL qu'il shunte, correspondant à la zone de couche photoconductrice12 de cette cellule, lorsqu'elle n'est pas à l'état excité ;

Les barrières 20 forment alors un réseau bidimensionnel de délimitation des cellules du panneau ; le dimensionnement de ces barrières, notamment leur hauteur, le matériau de ces barrières sont choisis de manière à ce que, au niveau de chaque cellule, la résistance électrique de ces barrières, mesurée entre leur base et leur sommet, soit largement supérieure à celle Rs de l'élément de shunt ERs de cette cellule ; ainsi, ces barrières isolent électriquement les cellules du panneau les une des autres ; ainsi, - les éléments de shunt ERS sont isolés les uns des autres, - les zones de la couche d'électrodes intermédiaires 14, propres à chaque cellule, sont isolées électriquement les unes des autres, de sorte que le potentiel électrique au point commun de l'élément électroluminescent EEL et de l'élément photoconducteur Epc de cette cellule est flottant.

Selon une variante de l'invention non représentée, la couche de shunt présente des discontinuités sur le pourtour des barrières d'une cellule, de sorte que, par exemple, seules les barrières d'un seul côté de chaque cellule sont recouvertes de cette couche de shunt ; par contre, il est évidemment essentiel que cette couche de shunt 21 mette en contact électrique la couche photoconductrice 12 et l'électrode transparente de la couche 18.

Selon une variante non représentée, ce contact électrique peut être assuré indirectement par l'intermédaire les électrodes de la couche intermédiaire 14.

En se reportant à la figure 9, chaque cellule du panneau peut être représentée par les éléments suivants : - un élément électroluminescent EEL englobant une zone de couche électroluminescente 16, et, - en série avec l'élément électroluminescent EEL, un élément photoconducteur Epc englobant une zone de couche photoconductrice 12 au regard de cette même zone de couche électroluminescente 16.

- en parallèle avec l'élément électroluminescent EEL. un élément de shunt
ERS, formé par la couche de shunt 21 de cette cellule.

Sur la base des caractéristiques électriques typiques précédemment décrites en référence aux figures 5 et 6 de l'élément électroluminescent EEL et de l'élément photoconducteur Epc, et en choisissant Rs= 25 kQ environ égal à 1/4 RoFF-pc (avec ROFF-PC = 100 kQ environ), on examine les caractéristiques globales courant-tension de cette cellule selon l'invention : voir la figure 10, qui illustre, lorsqu'on applique une tension croissante de 0 à 20 V puis décroissante de 20 à 0 V aux bornes AB d'une cellule : - la tension V Eel aux bornes AC de l'élément électroluminescent EEL de la cellule et de l'élément de shunt ERS ; - la tension V Epc aux bornes CB de l'élément photoconducteur Epc de la cellule ; - l'intensité 1 du courant circulant dans l'élément électroluminescent EEL.

On constate qu'au cours d'un cycle de croissance jusqu'à l'allumage (intensité élevée) puis de décroissance jusqu'à l'extinction, l'évolution de l'intensité 1 du courant dans cette cellule manifeste une hystérésis importante, grâce à l'adjonction de l'élément de shunt ERS selon l'invention.

Il est alors possible d'utiliser, pour la commande des cellules du panneau et la visualisation d'images, un procédé dans lequel, successivement pour chaque ligne du panneau, on passe par une phase sélective d'adressage destinée à allumer les cellules à allumer dans cette ligne, puis par une phase non-sélective de maintien destinée à maintenir les cellules de cette ligne dans l'état où la phase précédente d'adressage les a mis ou laissés.

En reprenant les définitions précédentes de Va, Vs, Voff en référence aux figures 3 et 4, pour appliquer ce procédé de commande : - il suffit de choisir Va (tension d'allumage de la cellule) supérieur ou égal à la tension VT ; la tension VT est celle qui, appliquée aux bornes d'une cellule éteinte à l'état OFF, provoque son allumage et son passage à l'état ON ; la valeur de VT est reportée à la figure 10 ; - il suffit de choisir Vs (tension de maintien de la cellule) et Voff tels que la valeur (Vs-Voff) soit supérieure ou égale à la tension Vs EL ; la tension Vs EL est celle qui appliquée aux bornes d'un élément électroluminescent EEL, provoque son allumage (V > Vs EL) ou son

extinction (V < Vs EL) ; la valeur de Vs EL est également reportée sur la figure 10.

Comme expliqué précédemment, on a en outre VT = (1+ ROFF-pc/Rs) VS EL
Contrairement à l'art antérieur, on constate qu'il existe une zone de maintien (voir figure 4 et 10) de valeurs de tensions dans laquelle, la cellule du panneau ayant été préalablement allumée, celle-ci reste allumée ; grâce à l'élément de shunt ERS propre à l'invention, on obtient donc l'effet mémoire précédemment décrit pour toutes les cellules du panneau.

Pour fabriquer les panneaux électroluminescent de visualisation selon l'invention, on utilise des méthodes de dépôt et de gravure de couches classiques pour l'homme du métier de ce type de panneaux ; on va maintenant décrire un procédé de fabrication d'un tel panneau en référence aux figures 11 et 12 qui sont des coupes du panneau respectivement selon la direction des électrodes lignes et selon la direction des électrodes colonnes.

Sur un substrat 10 formé par exemple par une plaque de verre, on dépose une couche homogène d'aluminium par pulvérisation cathodique ou par évaporation sous vide ( PVD ) puis on grave la couche obtenue de manière à former un réseau d'électrodes parallèles ou électrodes de colonnes Xp, Xp+i : on obtient ainsi la couche arrière opaque d'électrodes 11.

Sur cette couche d'électrodes de colonne 11, on dépose ensuite une couche homogène de matériau photoconducteur 12 : par exemple du silicium amorphe par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ( PECVD , ou Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition en langue anglaise), ou un matériau photoconducteur organique par dépôt chimique en phase vapeur ( CVD ) ou dépôt par centrifugation ( spin-coating en langue anglaise).

On applique ensuite la couche de couplage optique 13, comprenant, pour chaque future cellule électroluminescentes Cn, p, un élément de couplage 25 formée d'une portion de couche opaque d'aluminium percée en son centre d'une ouverture 26 destinée à laisser passer de la lumière vers la couche photoconductrice 12 : on procède par dépôt d'une couche homogène d'aluminium 25 puis gravure des ouvertures 26 de couplage optique,

positionnées au centre des futures cellules du panneau ainsi que gravure des zones définissant les futures barrières 20 destinées à partitionner le panneau en cellules.

On applique ensuite, par pulvérisation cathodique sous vide, une couche mince et conductrice 14 d'oxyde mixte d'étain et d'indium ( ITO ), destinée à former des électrodes intermédiaires de connexion entre les éléments photoconducteurs de la couche photoconductrice 12 et les éléments électroluminescents de chaque cellule. Cette couche est ensuite gravée, toujours pour définir les zones sur lesquelles les barrières 20 seront posées.

Puis on forme le réseau bidimensionnel de barrières 20 destinées à partitionner le panneau en cellules électroluminescentes Cn, p et à isoler électriquement les éléments de shunt ERs de chaque cellule : à cet effet, on dépose d'abord une couche homogène de résine organique de barrière par centrifugation ( spin-coating en langue anglaise), puis on grave cette couche de manière à former le réseau bidimensionnel de barrières 20.

Ensuite le matériau servant au shuntage selon l'invention est déposé en une couche pleine homogène sur toute la surface active du panneau ; cette couche épouse les reliefs que présente la surface du panneau à cette étape du procédé ; les éléments de shunt ERS selon l'invention sont ensuite obtenus par gravure anisotrope pleine plaque de manière à ne laisser une couche de shuntage d'épaisseur égale à l'épaisseur initiale du dépôt que sur les parois des barrières 20 ; en se repérant sur la figure, la gravure n'opère donc que dans le sens vertical et n'enlève que les parties horizontales de la couche de shuntage ; on obtient alors la couche de shuntage 21 et les éléments de shunt ERS selon l'invention pour chaque cellule ; par exemple le matériau de shuntage peut être du nitrure de titane (TiN) obtenu par dépôt chimique en phase vapeur ( CVD ) ; la gravure anisotrope peut être faite dans une enceinte de gravure plasma haute densité en utilisant une chimie adaptée connue en elle-même. Pour une cellule de 500x500 m2, il faudrait entre 2 nm et 100 nm d'épaisseur de nitrure de titane (TiN-matériau dont la résistivité est ajustable de 2. 10-4 Q. cm à 10-2 Q. cm) pour obtenir une résistance de shunt Rs autour de 5kQ susceptible d'apporter le fonctionnement en mode bi-stable à effet mémoire selon l'invention.

En se référant à la figure 12, perpendiculairement aux électrodes colonnes Xp, Xp+1 et entre les futures cellules, on peut alors monter, sur les barrières 20, un réseau de séparateurs 20'perpendiculaires aux électrodes colonnes Xp, Xp+1 : à cet effet, on dépose d'abord une couche homogène de résine organique de barrière par centrifugation ( spin-coating en langue anglaise), puis on grave cette couche de manière à former le réseau de séparateurs 20'. ; la hauteur des séparateurs, c'est à dire l'épaisseur de la couche déposée, doit être largement supérieure à l'épaisseur des couches encore à déposer dans les phases ultérieures du procédé, comme illustré sur la figure 12.

Entre les barrières 20 revêtues de la couche de shunt 21 selon l'invention, on dépose ensuite les couches organiques 161,160, 162 destinées à former les éléments électroluminescents EEL de la couche électroluminescente 16 ; ces couches organiques 161,160, 162 sont connues en elles-mêmes et ne sont pas décrites ici en détail ; d'autres variantes peuvent être envisagées sans se départir de l'invention, notamment l'utilisation de matériaux électroluminescents minéraux.

Entre les barrières sur-élevées 20'perpendiculaires aux électrodes de colonnes Xp, Xi,.,, on dépose ensuite la couche conductrice transparente 18 de manière à former des lignes d'électro, des Yn, Yn+1 : de préférence, cette couche comprend la cathode et une couche d'ITO. Il faut que les conditions de dépôt soient telles que la tranche des éléments de shunt ERs de chaque cellule soit recouverte par cette couche transparente 18. On obtient ainsi un panneau de visualisation d'images selon l'invention.

En référence aux figures 13 et 14, on va maintenant décrire une variante de procédé de fabrication du panneau selon l'invention ; le procédé reste le même que le procédé précédemment décrit, à la différence près qu'on va utiliser la couche superficielle des versants des barrières 20 comme élément de shunt ERS selon l'invention, à la place de la couche de shunt 21 ; à cet effet, on va doper les barrières en surface pour en rendre la couche superficielle plus conductrice ; ce procédé est avantageux car il permet d'éviter de déposer une couche de shunt spécifique ; étant données les dimensions usuelles des barrières (de l'ordre de 1 p. m d'épaisseur pour 40p, m de largeur), la fuite

générée par le dopage superficiel des barrières sera suffisante pour obtenir l'effet de shunt souhaité entre les électrodes aux bornes des éléments électroluminescents EEL au sein de chaque cellule ; le dopage conducteur des barrières n'étant que superficiel, on conserve la même isolation électrique que précédemment entre les cellules du panneau.

Selon une troisième variante, la fonction de shunt selon l'invention est assurée par un dopage de la multicouche organique électroluminescente 16 adapté pour créer des canaux parallèles de transport non recombinatoire de charges au travers de cette couche.

La présente invention s'applique à tout type de panneaux matriciels électroluminescents, qu'ils utilisent des matériaux électroluminescents organiques ou des matériaux électroluminescents inorganiques.

Claims

REVENDICATIONS

1.-Panneau de visualisation d'images formé d'une matrice de cellules électroluminescentes à effet mémoire (1), susceptibles d'émettre de la lumière vers l'avant dudit panneau, comprenant : - un réseau avant d'électrodes (18) et un réseau arrière d'électrodes (11), les électrodes du réseau avant croisant les électrodes du réseau arrière au niveau de chacune desdites cellules (1), - une couche organique électroluminescente (16) formant, pour chaque cellule (1), un élément électroluminescent (EEL) dont une borne (A) est reliée à une électrode dudit réseau avant (18), - une couche photoconductrice (12) pour obtenir ledit effet mémoire, formant, pour chaque cellule (1), un élément photoconducteur Epc dont une borne (B) est reliée à une électrode dudit réseau arrière (11), - des moyens pour relier électriquement, au niveau de chaque cellule (1),

l'autre borne de l'élément électroluminescent (EEL) et l'autre borne de l'élément photoconducteur (Epc), - des moyens de couplage optique entre ledit élément électroluminescent (EEL) de chaque cellule (1) et ledit élément photoconducteur (Epc) de cette même cellule (1), caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque cellule (1), un élément de shunt (ERS) (21) disposé en parallèle de l'élément électroluminescent (EEL) de la dite cellule.

2. - Panneau selon la revendication 1 caractérisé en ce que, pour chaque cellule, la résistance (Rs) de l'élément de shunt (ERS) de cette cellule est inférieure ou égale à la résistance (RoFF-pc) de l'élément photoconducteur correspondant (Epc) lorsqu'il n'est pas à l'état excité et est inférieure à la résistance (ROFF-EL) de l'élément électroluminescent correspondant (EEL) lorsqu'il est éteint.

3. - Panneau selon la revendication 2 caractérisé en ce que la résistance (Rs) de l'élément de shunt (ERS) de cette cellule est strictement inférieure à la

résistance (ROFF-Pc) de l'élément photoconducteur correspondant (Epc) lorsqu'il n'est pas à l'état excité.

4. - Panneau selon la revendication 3 caractérisé en ce que la résistance (Rs) de l'élément de shunt (ERS) de cette cellule est inférieure ou égale à la moitié de la résistance (RoFF-pc) de l'élément photoconducteur correspondant (Epc) lorsqu'il n'est pas à l'état excité.

5. - Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens pour relier électriquement, au niveau de chaque cellule (1), l'autre borne de l'élément électroluminescent (EEL) et l'autre borne de l'élément photoconducteur (Epc) sont formés par une couche intermédiaire conductrice (14) formant un élément conducteur au niveau de chaque cellule, lesdits éléments conducteurs de différentes cellules (1, 1') étant isolés électriquement les uns des autres, 6. - Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande des cellules pour la visualisation d'images, adaptés pour mettre en oeuvre un procédé dans lequel, successivement pour chaque ligne de cellules du panneau, on passe par une phase sélective d'adressage destinée à allumer les cellules à allumer dans cette ligne, puis par une phase non-sélective de maintien destinée à maintenir les cellules de cette ligne dans l'état où la phase précédente d'adressage les a mises ou laissées.