FR3115917A1 - Dispositif d’affichage à empilement technologique hybride - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un dispositif d’affichage d’images comprenant une pluralité de premiers pixels comportant chacun une diode électroluminescente inorganique. Ce dispositif comprend un premier étage (E1) dans lequel sont formés les premiers pixels et un circuit d’adressage des premiers pixels (CLED) et, superposé au premier étage (E1), un deuxième étage (E2) dans lequel est formé un circuit électronique organique. Le circuit électronique organique peut comprendre une pluralité de deuxièmes pixels comportant chacun une diode organique, par exemple une diode OLED, et un circuit d’adressage des deuxièmes pixels (COLED). Figure pour l’abrégé : Figure 3
Description
Le domaine de l’invention est celui des afficheurs d’images, notamment des micro-afficheurs, qui co-intègrent deux technologies différentes, à savoir d’une part une technologie de diodes électroluminescentes inorganiques de type LED (« Light Emitting Diode ») et, d’autre part, une technologique de diodes organiques (diodes électroluminescentes de type OLED pour « Organic Light-Emitting Diode » ou photodiodes de type OPD pour « Organic PhotoDetector » par exemple).
Les LEDs inorganiques composées de InGaN/GaN émettent efficacement dans la partie bleue du spectre visible. La réalisation de LEDs émettant dans la partie verte et rouge du spectre s’avère plus compliquée. S’il est par exemple théoriquement possible de réaliser des LEDs rouge à base d’InGaN à forte concentration en indium (In), en pratique, l’obtention de tels alliages InGaN riche en indium (In) est difficile en raison notamment de la basse température de dissociation de l'InN.
Ces problèmes de réalisation de LEDs verte et rouge efficaces se présentent déjà lorsque le mesa de cristal semi-conducteur constituant la LED possède une taille quasi millimétrique (typiquement les grosses LEDs utilisées en l’éclairage). Ces problèmes sont exacerbés lorsque l’on cherche à produire des pixels en semi-conducteurs III-V, en particulier en (In)GaN, de dimensions très réduites telles que celles requises pour la réalisation de macro-afficheurs (taille du pixel de l’ordre quelques dizaines de µm) et surtout de micro-afficheurs (taille du pixel typiquement inférieure à 10 µm). En effet, lors de la structuration du mesa de cristal semi-conducteur, par exemple lors des étapes de photolithographie/gravure, des défauts en périphérie du mesa se forment irrémédiablement.
Dans les OLEDs, ces phénomènes liés au dimensionnement ne se présentent pas car les semi-conducteurs organiques n’ont pas une structure de bandes délocalisée sur l’ensemble du mesa du semi-conducteur mais seulement des niveaux localisés au sein d’une molécule organique semi-conductrice.
Il s’avère toutefois difficile d’obtenir des diodes OLEDs aptes à émettre de la lumière bleue à des niveaux de luminance élevée et qui présentent des durées de vie importantes.
Un constat comparatif des technologies GaN et OLED conduit ainsi à imaginer que l’association des pixels bleus profonds du GaN et des pixels OLED rouge et vert pourrait pallier aux inconvénients respectifs de chacune de ces technologies et permettre ainsi de reproduire efficacement plus de 75% de l’espace colorimétrique HDR (« High Dynamic Range »).
Partant de ce constat, le brevet EP 3 529 834 B1 propose de coupler un pixel bleu GaN avec des pixels OLED d’une autre couleur de longueur d’onde supérieure. Dans ce brevet, les pixels GaN et OLED sont alimentés et pilotés par un même circuit d’adressage.
L’invention a pour objectif d’améliorer les performances, notamment en matière de consommation, d’un afficheur hybride co-intégrant un circuit de pixels inorganiques et un circuit de pixels organiques. Elle propose à cet effet un dispositif d’affichage d’images qui comprend un premier étage dans lequel sont formés une pluralité de premiers pixels comportant chacun une diode électroluminescente inorganique et un circuit d’adressage des premiers pixels. Ce dispositif comporte en outre, superposé au premier étage, un deuxième étage dans lequel sont formés une pluralité de deuxièmes pixels comportant chacun une diode organique et un circuit d’adressage des deuxièmes pixels.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce dispositif sont les suivants :
- il comprend une pluralité de régions élémentaires, chacune des régions élémentaires comprenant un premier pixel formé dans une région émettrice de lumière du premier étage et un deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à être superposé à ladite région émettrice de lumière du premier étage ;
- le deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à être superposé à ladite région émissive du premier étage comprend une diode électroluminescente organique ;
- la diode électroluminescente organique est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes ;
- le premier pixel formé dans la région émettrice de lumière du premier étage est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes ;
- il comprend une pluralité de régions élémentaires, chacune des régions élémentaires comprenant au moins un premier pixel formé dans une région émettrice de lumière du premier étage et un deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à n’être superposé à aucune région émettrice de lumière du premier étage ;
- le circuit d’adressage des deuxièmes pixels présente une ouverture au niveau de la région émettrice de lumière du premier étage ;
- le deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à n’être superposé à aucune région émettrice de lumière du premier étage comprend une diode électroluminescente organique ;
- la diode électroluminescente organique est apte à émettre dans une seule gamme de longueurs d’ondes ;
- le premier pixel formé dans une région émettrice de lumière du premier étage est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes ;
- la diode électroluminescente organique est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes ;
- la diode électroluminescente organique est dotée d’un filtre couleur ;
- le circuit d’adressage des deuxièmes pixels est transparent ;
- il comprend une couche de planarisation intercalée entre le premier étage et le deuxième étage ;
- les deuxièmes pixels comprennent des photodiodes organiques.
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- le premier pixel formé dans une région émettrice de lumière du premier étage est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes ;
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- la diode électroluminescente organique est dotée d’un filtre couleur ;
- le circuit d’adressage des deuxièmes pixels est transparent ;
- il comprend une couche de planarisation intercalée entre le premier étage et le deuxième étage ;
- les deuxièmes pixels comprennent des photodiodes organiques.
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
L’invention concerne un dispositif d'affichage d'images dans lequel sont co-intégrés des diodes électroluminescentes inorganiques de type LED et des diodes organiques, le dispositif d’affichage comprenant ainsi une pluralité de premiers pixels inorganiques comportant chacun une diode LED inorganique et une pluralité de deuxièmes pixels organiques comportant chacun une diode organique.
Les diodes LED sont adaptées à émettre de la lumière dans une ou plusieurs gammes de longueurs d'ondes, par exemple de la lumière bleue B (c'est-à-dire de longueur d'onde comprise entre 450 et 490 nm).
Dans un premier mode de réalisation, les diodes organiques sont des diodes électroluminescentes OLED adaptées à émettre de la lumière dans une ou plusieurs gammes de longueurs d'ondes distinctes de la ou les gammes d’émission des diodes LED. Les diodes OLED sont par exemple adaptées à émettre de la lumière verte V (c'est-à-dire de longueur d'onde comprise entre 490 et 560 nm) ou de la lumière rouge R (c'est-à-dire de longueur d'onde comprise entre 600 et 700 nm) ou de la lumière jaune J (c’est-à-dire de longueur d’onde comprise entre 560 et 590 nm) ou encore simultanément de la lumière verte et de la lumière rouge V+R. Les diodes OLEDs peuvent également être de type QD-LEDs (pour « Quantum Dots Light Emitting Diodes » en langue anglaise). Dans ce cas, la couche active émettrice peut comprendre des nanocristaux colloïdaux par exemple.
Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif d’affichage forme un écran couleur, typiquement un écran constitué de régions élémentaires d’émission de lumière de type RVB formées d’au moins un pixel bleu B, un pixel vert V et un pixel rouge R.
Dans un deuxième mode de réalisation, les diodes organiques sont des photodiodes de type OPD. Les photodiodes OPD peuvent être adaptées à absorber la lumière dans le spectre visible. Elles peuvent également être adaptées à absorber la lumière dans un spectre éloigné du ou des spectres d’émission des diodes LED, par exemple dans le proche infra-rouge. Un tel spectre éloigné s’avère préférable lorsqu’une photodiode est agencée de manière à être superposée à une diode LED.
Les photodiodes OPD peuvent par exemple, mais pas nécessairement, être réalisées à partir de couches polymères comprenant des nanocristaux (ou « Quantum Dots » en langue anglaise) colloïdaux, lorsque l’on cherche à détecter des longueurs d’onde allant jusqu’à 2 µm.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif d’affichage constitue un écran formé par les diodes LED inorganiques auquel est intégré un capteur de lumière formé par les photodiodes organiques OPD. Un tel dispositif d’affichage trouve par exemple application pour la réalisation de mesures de suivi de regard ou dans le domaine de la communication visuelle par la lumière (VLC pour « Visible Light Communication »).
Dans un troisième mode de réalisation, il est possible d’utiliser à la fois des diodes LED, des diodes OLED et des diodes OPD en venant par exemple former une région élémentaire d’émission de lumière à quatre pixels constitués d’une diode LED émettant dans le bleu, d’une diode OLED émettant dans le vert, d’une diode OLED émettant dans le rouge et d’une diode OPD. Il est également possible de venir concentrer les photodiodes de type OPD sur une partie périphérique du dispositif ou encore de ne les disposer que sur une partie de la surface du dispositif.
Dans la description qui suit, on prendra l’exemple de pixels organiques de type OLED, étant entendu que celui-ci est immédiatement généralisable à tout type de pixels organiques et notamment aux pixels organiques de type OPD.
On a représenté sur la un schéma d’une réalisation possible du dispositif proposé par le brevet EP 3 529 834 B1. On y retrouve dans un même étage du dispositif un pixel LED bleu B, un pixel OLED vert V et un pixel OLED rouge R. Cet étage comprend en outre un circuit d’adressage et d’alimentation C commun aux pixels bleu, vert et rouge.
L’invention se distingue de cette architecture notamment en ce que les pixels LED et les pixels OLED ne sont pas adressés par un circuit commun. Le dispositif d’affichage selon l’invention comprend (comme représenté de manière schématique sur la qui en illustre une région élémentaire d’émission de lumière) un premier étage E1 dans lequel sont formés les pixels LED (en l’occurrence un pixel bleu B) et un circuit d’adressage des pixels LED CLED et, superposé au premier étage E1, un deuxième étage E2 dans lequel sont formés les pixels OLED (en l’occurrence un pixel rouge R et un pixel vert V) et un circuit d’adressage des pixels OLED COLED.
La superposition des deux étages E1 et E2 permet de créer deux circuits d’adressage indépendants CLED et COLED. Chacun de ces circuits présente avantageusement des gammes de performances (courant, tension) dédiées à chacune des technologies. Ainsi, le circuit d’adressage CLEDfournit un courant adapté aux pixels LED, tandis que le circuit d’adressage COLEDpilotant et alimentant les pixels OLED est adapté pour délivrer des gammes de courant inférieures, adaptées à l’alimentation des pixels OLED. Il en découle une baisse de consommation significative. On relèvera que cet empilement hybride de technologies différentes est réalisable car le premier étage E1 est suffisamment stable en température et vis-à-vis des chimies de micro-fabrication mises en œuvre dans la construction du deuxième étage E2.
On a représenté sur la une vue en coupe schématique d’un mode de réalisation possible du dispositif d’affichage selon l’invention. Ce dispositif d’affichage comprend un premier étage E1 formé sur un substrat semiconducteur 1, par exemple un substrat de silicium. Le premier étage E1 comprend un circuit d’adressage CLED de pixels LED et, rapportée sur le circuit d’adressage CLED, une première couche d’émission de lumière 2 comprenant une pluralité de pixels LED. Chaque pixel LED comprend une diode LED qui prend la forme d’un empilement vertical comprenant, par exemple, dans l’ordre depuis le circuit d’adressage CLED, une couche de matériau III-V dopé de type P, une couche émissive et une couche de matériau III-V dopé de type N. La couche émissive est par exemple constituée par un empilement d'une ou plusieurs couches émissives formant chacune un puit quantique, par exemple à base de GaN, InN, InGaN, AlGaN, AlN, AlInGaN, GaP, AlGaP, AlInGaP ou d'une combinaison d'un ou plusieurs de ces matériaux. Bien entendu, l’homme du métier est parfaitement à même de sélectionner l’empilement de couches dopées et de couche émissive adapté à la longueur d’onde d’émission considérée.
Le dispositif d’affichage comprend par ailleurs un deuxième étage E2 qui est rapporté ou élaboré sur le premier étage E1. Le deuxième étage E2 est ainsi superposé au premier étage E1. Le deuxième étage E2 comprend un circuit d’adressage de pixels OLED COLEDet, rapportée sur le circuit d’adressage COLED, une deuxième couche d’émission de lumière 3 comprenant une pluralité de pixels OLED comprenant chacun une ou plusieurs couches semiconductrices organiques.
Lorsque le dispositif d’affichage prend la forme d’un macro-afficheur, il s’avère possible de réaliser le dépôt de la ou des couches semiconductrices organiques de manière individuelle pour chaque pixel OLED. Chaque pixel OLED comprend une diode OLED qui dans ce cas de figure peut être adaptée pour émettre simultanément de la lumière verte et de la lumière rouge V+R ou encore émettre de la lumière verte V, de la lumière rouge R ou de la lumière jaune J.
En revanche, lorsque le dispositif d’affichage prend la forme d’un micro-afficheur, la ou les couches semiconductrices organiques sont déposées par le biais d’ouvertures dans les pochoirs de dépôt, dans le système d’évaporation sous vide, qui correspondent la plupart du temps à la taille du micro-afficheur. La ou les couches semiconductrices organiques ne peuvent donc être formées de manière individuelle pour chaque pixel OLED et sont au contraire collectives à l’ensemble des pixels OLED. Ceci implique que la deuxième couche d’émission de lumière 3 comprend des zones actives (celles repérées par l’adressage, i.e. en vis-à-vis d’électrodes positive et négative) et des zones non actives (celles qui ne sont pas en vis-à-vis des électrodes positive et négative). Dans ce cas de figure, chaque pixel OLED comprend une diode OLED adaptée pour émettre simultanément de la lumière verte et de la lumière rouge, V+R.
Dans un mode de réalisation, le circuit d’adressage COLEDdes pixels OLED peut être réalisé dans un substrat en silicium amorphe ou polycristallin comme cela se fait habituellement dans les afficheurs OLED commerciaux. Dans ce cas cependant, il est difficile de produire un niveau d’adressage OLED transparent parce que les matériaux utilisés, Si amorphe ou Si polycristallin, et les matériaux d’électrodes (métaux) sont opaques dans le domaine visible.
Dans une variante de réalisation, on prévoit un circuit d’adressage COLEDtransparent qui permet de disposer de plus de degrés de liberté dans l’agencement du couple pixel LED - pixel OLED. En effet, les pixels LED-OLED n’étant pas construits dans le même plan, ces pixels peuvent être superposés et non plus simplement juxtaposés comme cela se fait habituellement dans les technologies d’afficheurs standards. Si les émissions des différentes couleurs viennent à être superposées, il est alors préférable que le pixel OLED (la diode OLED et son circuit d’adressage) soit le plus possible transparent dans le domaine du visible, en particulier dans la gamme du bleu, afin de laisser sortir la lumière émise par le pixel OLED situé en-dessous. La transparence du pixel OLED est surtout limitée par la construction du circuit d’adressage. En effet, la ou les couches semiconductrices organiques de la diode OLED sont formées en matériaux transparents et il est par ailleurs possible d’opter pour un matériau transparent dans le domaine visible pour en fabriquer les électrodes (par exemple un oxyde conducteur transparent tel que ZnO, AZO, SnO2 et ITO) ou pour une fine couche de métal semi-transparent (tel que Ag, Al ou Au). La réalisation d’un circuit d’adressage OLED transparent est néanmoins possible, par exemple en venant intégrer des matériaux semi-conducteurs transparents comme l’IGZO dans les transistors du circuit d’adressage. Des valeurs de transparence du deuxième étage E2 de l’ordre de 50% peuvent ainsi être atteintes.
On notera que l’on peut également opter pour un circuit d’adressage de pixels OLED COLED qui ne soit pas transparent mais qui présentent des ouvertures au niveau des pixels LED, ces ouvertures étant surmontées par des zones non actives de la deuxième couche d’émission de lumière 3.
Revenant à la , le dispositif d’affichage comprend également une couche d’encapsulation 4 superposée au deuxième étage E2, par exemple une couche d’oxyde d’aluminium Al2O3. Le cas échéant, le dispositif d’affichage comprend en outre une couche de filtres colorés 5 sur la couche d’encapsulation 4. La couche de filtres colorés 5 peut être rendue nécessaire comme cela sera détaillé par la suite pour que chacune des régions élémentaires d’émission de lumière du dispositif soit subdivisée en sous-régions de différentes couleurs (typiquement trois ou quatre couleurs dont le bleu, le vert et le rouge) qui coopèrent pour que la région élémentaire d’émission de lumière correspondante émette un point lumineux de couleur voulue.
Le dispositif d’affichage peut par ailleurs comporter une couche de planarisation 6 intercalée entre le premier étage E1 et le deuxième étage E2. Cette couche de planarisation 6 permet d’assurer une rugosité suffisamment faible à la surface de départ sur laquelle est formé le deuxième étage E2 et ainsi de garantir la qualité de ce deuxième étage. La couche de planarisation 6 peut être une couche de SiO2déposée par exemple par PECVD (pour « Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition » désignant un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma) et soumise à un polissage mécano-chimique CMP (pour « Chemical Mechanical Polishing »). Alternativement, la couche de planarisation 6 peut être formée par enduction centrifuge d’un polymère stable aux températures de construction du deuxième étage E2, typiquement un polymère présentant une température de transition vitreuse supérieure à 300°C, par exemple un polyimide de grade optique (indice similaire SiO2) utilisé dans les technologies des écrans flexibles.
On a décrit dans ce qui précède la construction monolithique du deuxième étage sur le premier étage. L’invention s’étend toutefois également à la fabrication indépendante des deux étages puis à leur assemblage par report du deuxième étage E2 sur le premier étage E1. Dans ce cas de figure, le deuxième étage peut être fabriqué sur un substrat souple avant laminage sur le premier étage.
L’empilement des deux étages E1 et E2 proposé par l’invention offre la possibilité de concevoir différents schémas d’afficheurs selon l’agencement des pixels LED et OLED, notamment selon qu’ils émettent de manière superposée ou non-superposée. Les circuits d’adressage CLEDet COLEDétant par ailleurs élaborés différemment, l’invention offre également la possibilité de concevoir des pixels LED et OLED présentant des géométries différentes, avec par exemple un pixel LED bleu entouré de pixels OLED de surface plus importante pour augmenter la luminance dans les gammes de longueur d’ondes du rouge et du vert.
Des exemples d’agencements des pixels LED et OLED rendus possibles par l’invention sont détaillés ci-après.
Selon une réalisation possible de l’invention, chacune des régions élémentaires d’émission de lumière du dispositif d’affichage comprend un premier pixel (pixel LED) formé dans une région émettrice de lumière du premier étage et un deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à être superposé à ladite région émettrice de lumière du premier étage.
Par superposé, on entend que le deuxième pixel est agencé en regard du premier pixel dans l’empilement constituant le dispositif d’affichage, cet agencement concourant à une émission de lumière cumulée du premier et du deuxième pixel dans une direction d’émission de la lumière.
Selon une autre réalisation possible de l’invention, chacune des régions élémentaires d’émission de lumière du dispositif d’affichage comprend au moins un premier pixel (pixel LED) formé dans une région émettrice de lumière du premier étage et au moins un deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à n’être superposé à aucune région émettrice de lumière du premier étage.
Ces deux réalisations possibles ne sont pas exclusives l’une de l’autre et peuvent ainsi être combinées comme en attestent les exemples suivants. Chacune des régions élémentaires d’émission de lumière du dispositif d’affichage peut ainsi comprendre au moins deux premiers pixels (pixels LED) chacun formé dans une région émettrice de lumière du premier étage et deux deuxièmes pixels formés dans le deuxième étage, l’un des deux deuxièmes pixels étant superposé à la région émettrice de lumière de l’un des au moins deux premiers pixels et l’autre des deux deuxièmes pixels n’étant superposé à aucune des régions émettrice de lumière des au moins deux premiers pixels.
D’une manière générale, les dispositions suivantes peuvent être adoptées seules ou, lorsque techniquement possible, en combinaison. Le deuxième pixel formé dans le deuxième étage peut comprendre une diode électroluminescente organique. La diode électroluminescente organique peut être apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes ou au contraire dans une seule gamme de longueurs d’ondes. La diode électroluminescente organique peut être dotée d’un filtre couleur. Le premier pixel formé dans la région émettrice de lumière du premier étage peut être apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes ou au contraire dans une seule gamme de longueurs d’ondes. Le circuit d’adressage des deuxièmes pixels peut être transparent et/ou présenter une ouverture au niveau d’au moins une région émettrice de lumière du premier étage.
La illustre une région élémentaire d’émission de lumière constituée de quatre sous-régions arrangées sous forme matricielle 2*2 où chaque sous-région comprend un pixel OLED POLED superposé à un pixel LED PLED. Alternativement, on peut prévoir une région élémentaire d’émission de lumière constituée de trois sous-régions arrangées sous la forme d’une bande où chaque sous-région comprend un pixel OLED superposé à un pixel LED. Les diodes des pixels OLED sont ici aptes à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes, par exemple dans le rouge et le vert (on parle alors de diodes R+V) lorsque les diodes des pixels LED émettent dans le bleu. L’émission de chaque sous-région est donc une émission blanche notée W (B+V+R) sur la . L’obtention des couleurs primaires est alors obtenue par le biais de filtres colorés déposés sur les sous-régions et aptes chacun à transmettre une partie du spectre de la lumière émise par la superposition des pixels LED et OLED, à savoir au moins un filtre apte à transmettre uniquement la lumière verte (dit filtre vert par la suite), un filtre apte à transmettre uniquement la lumière rouge (dit filtre rouge par la suite) et un filtre apte à transmettre uniquement la lumière bleue (dit filtre bleu par la suite). On notera qu’une sous-région peut être dénuée de filtre coloré et ainsi émettre de la lumière blanche de manière à augmenter la luminance et l’efficacité du dispositif d’affichage. Alternativement on peut prévoir que deux sous-régions soient dotées du même type de filtre coloré pour émettre la même couleur, par exemple pour émettre toutes les deux du rouge.
Dans une alternative, les diodes OLED émettent dans une seule gamme de longueur d’ondes, par exemple le jaune. Le blanc obtenu par la superposition de l’émission bleue des pixels LED et de l’émission jaune des pixels OLED est un blanc large bande qui présente un niveau de luminance supérieur à celui observé avec des pixels OLED R+V.
La illustre une variante dans laquelle le nombre de pixels LED dans la région élémentaire d’émission de lumière est réduit afin de diminuer la consommation électrique du dispositif d’affichage. Dans cet exemple, on retrouve deux pixels LED PLED1 et PLED2 et trois pixels OLED dont l’un POLED2 est superposé à l’un des pixels LED et dont les deux autres POLED1 et POLED3 ne sont superposés avec aucun des pixels LED.
Les diodes des pixels OLED émettent ici simultanément dans le rouge et le vert et les diodes des pixels LED émettent dans le bleu. En dotant respectivement les pixels POLED 1et POLED 3d’un filtre rouge et d’un filtre vert, la région élémentaire d’émission de lumière comprend une sous-région émettant dans le bleu B via le pixel PLED1, une sous-région émettant une lumière blanche W (B+V+R) via la superposition du pixel POL ED 2avec le pixel PLED 2, une sous-région émettant dans le rouge R (R+V+CFR) via la superposition du pixel POL ED 1avec le pixel PLED 1et la présence du filtre rouge CFR et une sous-région émettant dans le vert V (R+V+CFV) via la superposition du pixel POL ED 3avec le pixel PLED 3et la présence du filtre vert CFv.
Deux exemples de réalisation de cette variante peuvent être distingués selon que le dispositif d’affichage forme un macro-afficheur ou un micro-afficheur.
Pour un macro-afficheur, il est possible de réaliser le dépôt des couches semiconductrices organiques de manière individuelle sans qu’elles ne recouvrent les pixels LED sous-jacents. Les pixels OLED ainsi formés peuvent en outre émettre exclusivement du vert ou du rouge. Il s’avère ainsi possible de ne pas avoir recours à des filtres colorés et ainsi de fortement augmenter la luminance du macro-afficheur.
Pour un micro-afficheur, le dépôt des couches semiconductrices organiques est réalisé sur toute la surface mais les différentes zones actives ne sont repérées qu’à l’endroit de l’adressage des diodes OLED au moyen d’un circuit d’adressage des diodes OLED présentant dans l’exemple une ouverture au niveau du pixel LED1. Les diodes OLED sont par ailleurs du type à émission simultanée R+V ce qui nécessite d’avoir recours à des filtres colorés.
Selon d’autres exemples de réalisation de l’invention illustrés par les figures 6 et 7, aucune des diodes OLED du deuxième étage n’est superposée à une diode LED du premier étage. Dans ces exemples, la surface élémentaire d’émission de lumière comprend quatre diodes LED émettant dans le bleu B dans le premier étage et des diodes OLED R+V qui sont agencées dans le deuxième étage de manière complémentaire aux diodes LED (i.e. non-superposées). Des filtres rouge et vert permettent de définir les sous-régions émissives verte V (R+V+CFV) et rouge R (R+V+CFR).
Dans ces exemples, la surface des diodes OLED est modulée par la taille des diodes LED. Comme représenté sur la , il est possible de prévoir des diodes LED de très petites dimensions, par exemple de l’ordre de 1 µm de côté dans une surface élémentaire de 5 ou 10 µm de côté, ce qui offre une grande surface d’émission pour les diodes OLED et augmente d’autant leurs luminances respectives.
Dans ces exemples, il est possible de prévoir un nombre plus réduit de pixels LED, par exemple un seul, afin de diminuer la consommation électrique.
Dans ce qui précède, on a pris l’exemple de pixels LED monocouleur, typiquement bleus. L’invention s’étend toutefois à un dispositif qui comprend des pixels LED bicouleur dans le premier étage (par exemple rouge et bleu ou vert et bleu) et des pixels OLED monocouleur dans le deuxième étage (respectivement vert ou rouge).
D’une manière générale, il est également à noter que l’homme du métier est à même de choisir les matériaux composant les pixels superposés, notamment en fonction de leurs bandes d’énergies interdites, de façon à ce que les pixels du deuxième étage n’absorbent pas ou peu la lumière émise par les pixels du premier étage.
Claims (15)
- Dispositif d’affichage d’images comprenant une pluralité de premiers pixels comportant chacun une diode électroluminescente inorganique, caractérisé en ce qu’il comprend un premier étage (E1) dans lequel sont formés les premiers pixels et un circuit d’adressage des premiers pixels (CLED) et, superposé au premier étage (E1), un deuxième étage (E2) dans lequel sont formés une pluralité de deuxièmes pixels comportant chacun une diode organique et un circuit d’adressage des deuxièmes pixels (COLED).
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 1, comprenant une pluralité de régions élémentaires, chacune des régions élémentaires comprenant un premier pixel (PLED) formé dans une région émettrice de lumière du premier étage et un deuxième pixel (POLED) formé dans le deuxième étage de manière à être superposé à ladite région émettrice de lumière du premier étage.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 2, dans lequel le deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à être superposé à ladite région émissive du premier étage comprend une diode électroluminescente organique.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 3, dans lequel la diode électroluminescente organique est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 3, dans lequel le premier pixel formé dans la région émettrice de lumière du premier étage est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 1, comprenant une pluralité de régions élémentaires, chacune des régions élémentaires comprenant au moins un premier pixel (PLED1, PLED 2) formé dans une région émettrice de lumière du premier étage (E1) et un deuxième pixel (POLED1, POLED3) formé dans le deuxième étage (E2) de manière à n’être superposé à aucune région émettrice de lumière du premier étage.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 6, dans lequel le circuit d’adressage des deuxièmes pixels (COLED) présente une ouverture au niveau de la région émettrice de lumière du premier étage.
- Dispositif d’affichage d’images selon l’une des revendications 6 et 7, dans lequel le deuxième pixel formé dans le deuxième étage de manière à n’être superposé à aucune région émettrice de lumière du premier étage comprend une diode électroluminescente organique.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 8, dans lequel la diode électroluminescente organique est apte à émettre dans une seule gamme de longueurs d’ondes.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 9, dans lequel le premier pixel formé dans une région émettrice de lumière du premier étage est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes.
- Dispositif d’affichage d’images selon la revendication 8, dans lequel la diode électroluminescente organique est apte à émettre simultanément dans deux gammes de longueurs d’ondes distinctes.
- Dispositif d’affichage d’images selon l’une des revendications 4, 5, 10 et 11, dans lequel la diode électroluminescente organique est dotée d’un filtre couleur.
- Dispositif d’affichage d’images selon l’une des revendications 1, 2, 6 et 7 dans lequel les deuxièmes pixels comprennent des photodiodes organiques.
- Dispositif d’affichage d’images selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel le circuit d’adressage des deuxièmes pixels (COLED) est transparent.
- Dispositif d’affichage d’images selon l’une des revendications 1 à 14, comprenant une couche de planarisation (6) intercalée entre le premier étage (E1) et le deuxième étage (E2).
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