FR3131055A1 - Ecran d'affichage comprenant des pixels d'affichage à diodes électroluminescentes - Google Patents

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Abstract

Ecran d'affichage comprenant des pixels d'affichage à diodes électroluminescentes La présente description concerne un écran d'affichage (10) comprenant - des circuits d'affichage (12i,j) comprenant chacun une diode électroluminescente, une source de courant commandable alimentant la diode électroluminescente et un circuit de pilotage adapté à fournir un signal, modulé en largeur d'impulsions, de commande de la source de courant ; - des premières, deuxièmes, et troisièmes électrodes (18i, 20i,16i) reliées aux circuits de pilotage ; - un circuit (22) de fourniture d'un signal de sélection (Comi) sur chaque première électrode ; - un circuit (24) de fourniture de signaux analogiques de données (Dataj) sur les deuxièmes électrodes ; - un circuit de fourniture d'une tension d'alimentation (Vcc, Gnd) des diodes électroluminescentes sur les troisièmes électrodes, dans lequel chaque signal de sélection ou la tension d'alimentation comprend des phases espacées contenant chacune un signal analogique périodique par intervalle utilisé pour la commande de la source de courant. Figure pour l'abrégé : Fig. 1

Description

Ecran d'affichage comprenant des pixels d'affichage à diodes électroluminescentes
La présente description concerne de façon générale un écran d'affichage ayant des pixels d'affichage comprenant des diodes électroluminescentes.
Un pixel d'une image correspond à l'élément unitaire de l'image affichée par un écran d'affichage. Pour l'affichage d'images couleur, l'écran d'affichage comprend en général pour l'affichage de chaque pixel de l'image au moins trois sources lumineuses qui émettent chacune un rayonnement lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert et le bleu). La superposition des rayonnements émis par ces trois sources lumineuses fournit à l'observateur la sensation colorée correspondant au pixel de l'image affichée. On appelle pixel d'affichage de l'écran d'affichage indifféremment l'ensemble des composants utilisés pour l'émission de tous les rayonnements lumineux permettant l'affichage d'un pixel d'une image ou seulement l'ensemble des composants utilisés pour l'émission de l'un des rayonnements lumineux permettant l'affichage d'un pixel d'une image. Les sources lumineuses des pixels d'affichage peuvent comprendre des diodes électroluminescentes.
Les pixels d'affichage peuvent être répartis de façon matricielle, chaque pixel d'affichage étant situé à l'intersection d'une rangée (ou ligne) et d'une colonne de la matrice. En général, chaque rangée de pixels d'affichage est sélectionnée successivement, et les pixels d'affichage de la rangée sélectionnée sont programmés pour afficher les pixels d'image souhaités.
Une matrice active est une architecture de pilotage d’écran permettant de maintenir toutes les lignes de pixels actives pendant toute la durée d’une image contrairement aux matrices dites passives où chaque ligne n’est active que pendant un temps T=Tframe/N (où Tframe est la durée de l’image et N le nombre de lignes de l’écran). Ceci permet d'augmenter la luminosité de l'écran d'affichage. En outre, il est possible d’envoyer de faibles niveaux de tension ou de courant sur les lignes de commande de la matrice, ce qui permet d'afficher des flux de données plus importants.
Dans le cadre d’écran à base de diodes électroluminescentes de dimensions micrométriques, la taille des diodes électroluminescentes est généralement inférieure à la surface disponible sur l’écran pour le pixel de l’image grâce à la forte luminosité intrinsèque des diodes électroluminescentes. Un procédé de fabrication d'un écran d'affichage consiste à déposer ces diodes électroluminescentes unitaires sur un support, également appelé dalle, contenant l’électronique de pilotage. Un autre procédé de fabrication consiste à utiliser des pixels d’affichage comprenant des diodes électroluminescentes et un circuit de commande des diodes électroluminescentes. On parle alors de pixels intelligents. Ceci permet notamment de simplifier la réalisation d'une matrice active, puisque l'électronique de commande des diodes électroluminescentes du pixel d'affichage est pour l'essentiel embarquée sur le pixel d'affichage. Le document WO 2018/185433 décrit un exemple de pixel intelligent.
Il est souhaitable que les dimensions des pixels d'affichage soient les plus faibles possibles pour réduire la quantité de matériaux semiconducteurs composant les pixels d'affichage et donc réduire les coûts de fabrication de ces pixels d'affichage. Toutefois, la fixation de pixels d'affichage de petites dimensions à la dalle peut alors être difficile, en particulier pour assurer une connexion électrique convenable entre des plots conducteurs des pixels d'affichage et des pistes conductrices de la dalle. Ce problème est d'autant plus sensible au vu de la tendance actuelle à l'augmentation du nombre de pixels d'affichage de l'écran.
Pour un pixel intelligent, c'est généralement le nombre de plots conducteurs du pixel intelligent, utilisés pour la connexion électrique du pixel intelligent à la dalle, qui impose les dimensions du pixel intelligent, notamment en raison de la taille minimale de ces plots et de l'espace minimum devant être prévu entre ces plots. Il est donc souhaitable de réduire le nombre de plots conducteurs.
Il est connu de commander une diode électroluminescente par modulation de largeur d'impulsions, appelée également commande PWM (sigle anglais pour Pulse Width Modulation). Ce type de commande consiste à faire circuler des impulsions successives de courant d'intensité constante dans la diode électroluminescente, les impulsions étant répétées de façon cyclique, le rapport cyclique déterminant l'intensité lumineuse émise par la diode électroluminescente. Une telle commande permet de façon avantageuse de faire fonctionner la diode électroluminescente à son point de fonctionnement optimum où l'efficacité de la diode électroluminescente, égale au rapport entre la puissance lumineuse émise par la diode électroluminescente et la puissance électrique consommée par la diode électroluminescente, est maximale.
Un exemple de procédé de commande PWM nécessite un signal analogique de référence, généralement périodique, variant de façon continue entre une valeur minimale et une valeur maximale. Un exemple d'un tel signal analogique de référence comprend une succession de rampes de tension. La mise en oeuvre d'un tel procédé de commande PWM avec des pixels intelligents présente l'inconvénient qu'un plot conducteur supplémentaire doit être prévu pour chaque pixel intelligent pour la transmission du signal analogique de référence.
Un objet d'un mode de réalisation est de prévoir des pixel d'affichage comprenant des diodes électroluminescentes pour un écran d'affichage palliant tout ou partie des inconvénients des pixels d'affichage à diodes électroluminescentes existants.
Un autre objet d’un mode de réalisation est que les circuits de commande de l'écran d'affichage mettent en oeuvre une modulation de largeur d'impulsions.
Un objet d'un mode de réalisation est que le nombre de plots conducteurs du pixel d'affichage est réduit.
Un autre objet d’un mode de réalisation est que les pixels d'affichage ont des dimensions inférieures à 200 μm.
Un mode de réalisation prévoit un écran d'affichage comprenant :
- des circuits d'affichage, chaque circuit d'affichage comprenant une diode électroluminescente, une source de courant commandable alimentant la diode électroluminescente et un circuit de pilotage adapté à fournir un signal, modulé en largeur d'impulsions, de commande de la source de courant ;
- des premières électrodes reliées aux circuits de pilotage ;
- un circuit de fourniture d'un signal de sélection sur chaque première électrode ;
- des deuxièmes électrodes reliées aux circuits de pilotage ;
- un circuit de fourniture de signaux analogiques de données sur les deuxièmes électrodes, le circuit de pilotage de chaque circuit d'affichage comprenant un circuit de mémorisation du signal de données reçu par le circuit de pilotage et un circuit de comparaison du signal analogique de données et un signal analogique périodique par intervalle adapté à fournir le signal de commande modulé en largeur d'impulsions ;
- des troisièmes électrodes reliées aux circuits de pilotage ; et
- un circuit de fourniture d'une tension d'alimentation des diodes électroluminescentes sur les troisièmes électrodes,
dans lequel chaque signal de sélection ou la tension d'alimentation comprend des phases espacées contenant chacune le signal analogique périodique par intervalle.
Ceci permet de réduire le nombre d'électrodes connectées aux circuits d'affichage et donc le nombre de plots de connexion à prévoir par circuit d'affichage.
Selon un mode de réalisation, chaque signal de sélection comprend des impulsions successives, chaque circuit d'affichage comprenant en outre un circuit de détection configuré pour détecter chaque impulsion du signal de sélection que le circuit d'affichage reçoit et le circuit de mémorisation du circuit d'affichage est configuré pour mémoriser le signal de données reçu par le circuit de pilotage à la détection de chaque impulsion. La mémorisation du signal de données est ainsi commandée par les impulsions du signal de sélection.
Selon un mode de réalisation, chaque signal de sélection comprend les phases intercalées dans le temps entre deux impulsions successives. Le signal de sélection comprend à la fois les impulsions utilisées pour la sélection des circuits d'affichage et le signal analogique périodique par intervalle utilisé pour la commande par modulation en largeur d'impulsions des diodes électroluminescentes. Ceci permet de conserver une tension d'alimentation sensiblement constante pendant le fonctionnement de l'écran d'affichage.
Selon un mode de réalisation, le circuit de détection est configuré pour différencier, dans le signal de sélection, les impulsions du signal analogique périodique par intervalle. La distinction entre les impulsions et le signal analogique périodique par intervalle est de façon avantageuse réalisée en interne par chaque circuit d'affichage.
Selon un mode de réalisation, l'amplitude maximale des impulsions du signal de sélection est supérieure à l'amplitude maximale du signal analogique périodique par intervalle. La distinction entre les impulsions et le signal analogique périodique par intervalle peut de façon avantageuse être réalisée par une ou des opérations de comparaisons.
Selon un mode de réalisation, le circuit de détection comprend deux inverseurs successifs ayant des seuils d'inversion différents. La structure du circuit de détection est avantageusement particulièrement simple.
Selon un mode de réalisation, la période du signal analogique périodique par intervalle sur chaque intervalle est différente de la durée de chaque impulsion. La distinction entre les impulsions et le signal analogique périodique par intervalle n'est ainsi pas ou peu dépendante des variations des niveaux des impulsions et du signal analogique périodique.
Selon un mode de réalisation, la forme d'onde des impulsions du signal de sélection est différente de la forme d'onde du signal analogique périodique par intervalle sur une période du signal analogique périodique par intervalle. La distinction entre les impulsions et le signal analogique périodique par intervalle n'est ainsi pas ou peu dépendante des variations des niveaux des impulsions et du signal analogique périodique.
Selon un mode de réalisation, le circuit de détection comprend un filtre passe-haut ou un filtre passe-bas.
Selon un mode de réalisation, chaque circuit de pilotage comprend un circuit de fourniture d'un signal binaire contenant des impulsions simultanées aux impulsions du signal de sélection.
Selon un mode de réalisation, les impulsions et les phases de signal analogique périodique par intervalle sont de signes opposés par rapport à une valeur de référence. La distinction entre les impulsions et le signal analogique périodique par intervalle est ainsi facilitée.
Selon un mode de réalisation, le signal périodique par intervalle est triangulaire.
Selon un mode de réalisation, le signal périodique par intervalle contient seulement des rampes ascendantes successives ou seulement des rampes descendantes successives.
Selon un mode de réalisation, le circuit de pilotage est configuré pour fournir le signal de commande à un premier état lorsque le signal analogique de données est supérieur au signal analogique périodique par intervalle et à fournir le signal de commande à un deuxième état lorsque le signal analogique de données est inférieur au signal analogique périodique par intervalle.
Un mode de réalisation prévoit également un système électronique de fourniture de signaux destinés à une matrice de circuits d'affichage, chaque circuit d'affichage comprenant une diode électroluminescente, une source de courant commandable alimentant la diode électroluminescente et un circuit de pilotage adapté à fournir un signal, modulé en largeur d'impulsions, de commande de la source de courant, la matrice comprenant en outre des premières, deuxièmes, et troisièmes électrodes reliées aux circuits de pilotage, le système comprenant :
- un circuit de fourniture d'un signal de sélection sur chaque première électrode ;
- un circuit de fourniture de signaux analogiques de données sur les deuxièmes électrodes, le circuit de pilotage de chaque circuit d'affichage comprenant un circuit de mémorisation du signal de données reçu par le circuit de pilotage et un circuit de comparaison du signal analogique de données et un signal analogique périodique par intervalle adapté à fournir le signal de commande modulé en largeur d'impulsions ; et
- un circuit de fourniture d'une tension d'alimentation des diodes électroluminescentes sur les troisièmes électrodes,
dans lequel chaque signal de sélection ou la tension d'alimentation comprend des phases espacées contenant chacune le signal analogique périodique par intervalle.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la représente, de façon partielle et schématique, un exemple d'écran d'affichage ;
la est une vue en coupe très schématique d'un exemple de pixel d'affichage ;
la est une vue de dessous du pixel d'affichage de la ;
la représente un exemple de schéma par blocs du pixel d'affichage de la ;
la représente des exemples de chronogrammes de signaux du pixel d'affichage de la pour une rangée de pixels d'affichage selon un mode de réalisation d'un procédé de fonctionnement de l'écran d'affichage ;
la représente des exemples de chronogrammes de signaux du pixel d'affichage de la pour trois rangées successives de pixels d'affichage selon un mode de réalisation d'un procédé de fonctionnement de l'écran d'affichage ;
la représente un exemple de chronogramme d'un signal du pixel d'affichage de la illustrant un mode de réalisation d'un procédé de détection d'impulsions du signal ;
la représente un exemple de chronogramme d'un signal du pixel d'affichage de la illustrant un autre mode de réalisation d'un procédé de détection d'impulsions du signal ;
la représente un exemple de chronogramme d'un signal du pixel d'affichage de la illustrant un autre mode de réalisation d'un procédé de détection d'impulsions du signal ;
la représente un schéma électrique d'un mode de réalisation d'une partie du pixel d'affichage illustré en ;
la représente un schéma électrique d'un mode de réalisation d'une autre partie du pixel d'affichage illustré en ;
la représente des exemples de chronogrammes de signaux du pixel d'affichage de la pour une rangée de pixels d'affichage selon un autre mode de réalisation d'un procédé de fonctionnement de l'écran d'affichage ;
la représente des exemples de chronogrammes de signaux du pixel d'affichage de la pour une rangée de pixels d'affichage selon un autre mode de réalisation d'un procédé de fonctionnement de l'écran d'affichage ;
la représente un schéma électrique d'un autre mode de réalisation d'une partie du pixel d'affichage illustré en ;
la représente des exemples de chronogrammes de signaux du pixel d'affichage de la pour une rangée de pixels d'affichage selon un autre mode de réalisation d'un procédé de fonctionnement de l'écran d'affichage ;
la représente un schéma électrique d'un autre mode de réalisation d'une source de courant du pixel d'affichage illustré en ;
la représente un schéma électrique d'un autre mode de réalisation d'une partie du pixel d'affichage illustré en ;
la représente un chronogramme obtenu par simulation d'un signal de l'écran d'affichage pendant une première phase de fonctionnement ;
la représente un chronogramme obtenu par simulation d'autres signaux de l'écran d'affichage pendant la première phase de fonctionnement ;
la représente un chronogramme obtenu par simulation d'un signal de l'écran d'affichage pendant une deuxième phase de fonctionnement ;
la représente un chronogramme obtenu par simulation d'autres signaux de l'écran d'affichage pendant la deuxième phase de fonctionnement ;
la est une figure analogue à la lors de l'émission d'un rayonnement d'intensité minimale par le pixel d'affichage ;
la est une figure analogue à la lors de l'émission d'un rayonnement d'intensité minimale par le pixel d'affichage ;
la est une figure analogue à la lors de l'émission d'un rayonnement d'intensité maximale par le pixel d'affichage ; et
la est une figure analogue à la lors de l'émission d'un rayonnement d'intensité maximale par le pixel d'affichage.

Claims (23)

  1. Ecran d'affichage (10) comprenant :
    - des circuits d'affichage (12i,j), chaque circuit d'affichage comprenant une diode électroluminescente (LED), une source de courant commandable (CS) alimentant la diode électroluminescente et un circuit de pilotage (40) adapté à fournir un signal (VCS), modulé en largeur d'impulsions, de commande de la source de courant ;
    - des premières électrodes (18i) reliées aux circuits de pilotage ;
    - un circuit (22) de fourniture d'un signal de sélection (Comi) sur chaque première électrode ;
    - des deuxièmes électrodes (20j) reliées aux circuits de pilotage (40) ;
    - un circuit (24) de fourniture de signaux analogiques de données (Dataj) sur les deuxièmes électrodes, le circuit de pilotage (40) de chaque circuit d'affichage (12i,j) comprenant un circuit de mémorisation (48) du signal analogique de données reçu par le circuit de pilotage et un circuit de comparaison (COMP) du signal analogique de données et un signal analogique périodique par intervalle (PWM) adapté à fournir le signal de commande (VCS) modulé en largeur d'impulsions ;
    - des troisièmes électrodes (16j) reliées aux circuits de pilotage (40) ; et
    - un circuit de fourniture d'une tension d'alimentation (Vcc, Gnd) des diodes électroluminescentes sur les troisièmes électrodes,
    dans lequel chaque signal de sélection (Comi) ou la tension d'alimentation (Vcc, Gnd) comprend des phases (P2_ON) espacées contenant chacune le signal analogique périodique par intervalle.
  2. Ecran d'affichage selon la revendication 1, dans lequel chaque signal de sélection (Comi) comprend des impulsions successives, chaque circuit d'affichage (12i,j) comprenant en outre un circuit de détection (44) configuré pour détecter chaque impulsion du signal de sélection que le circuit d'affichage reçoit et dans lequel le circuit de mémorisation (48) du circuit d'affichage est configuré pour mémoriser le signal analogique de données (Dataj) reçu par le circuit de pilotage à la détection de chaque impulsion.
  3. Ecran d'affichage selon la revendication 2, dans lequel chaque signal de sélection (Comi) comprend les phases (P2_ON) intercalées dans le temps entre deux impulsions successives.
  4. Ecran d'affichage selon la revendication 3, dans lequel le circuit de détection (44) est configuré pour différencier, dans le signal de sélection (Comi), les impulsions du signal analogique périodique par intervalle (PWM).
  5. Ecran d'affichage selon la revendication 4, dans lequel l'amplitude maximale (Vmax_pulse) des impulsions du signal de sélection (Comi) est supérieure à l'amplitude maximale (Vmax_sawtooth) du signal analogique périodique par intervalle (PWM).
  6. Ecran d'affichage selon la revendication 6, dans lequel le circuit de détection (44) comprend deux inverseurs (INV2, INV3) successifs ayant des seuils d'inversion différents.
  7. Ecran d'affichage selon la revendication 4, dans lequel la période du signal analogique périodique par intervalle (PMW) sur chaque intervalle est différente de la durée de chaque impulsion.
  8. Ecran d'affichage selon la revendication 4, dans lequel la forme d'onde des impulsions du signal de sélection (Comi) est différente de la forme d'onde du signal analogique périodique par intervalle (PWM) sur une période du signal analogique périodique par intervalle.
  9. Ecran d'affichage selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le circuit de détection (44) comprend un filtre passe-haut ou un filtre passe-bas.
  10. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel chaque circuit de pilotage (40) comprend un circuit de fourniture d'un signal binaire (Prog) contenant des impulsions simultanées aux impulsions du signal de sélection (Comi).
  11. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, dans lequel les impulsions et les phases de signal analogique périodique par intervalle sont de signes opposés par rapport à une valeur de référence.
  12. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le signal périodique par intervalle (PWM) est triangulaire.
  13. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le signal périodique par intervalle (PWM) contient seulement des rampes ascendantes successives ou seulement des rampes descendantes successives.
  14. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le circuit de pilotage (40) est configuré pour fournir le signal de commande (VCS) à un premier état lorsque le signal analogique de données (Dataj) est supérieur au signal analogique périodique par intervalle (PWM) et à fournir le signal de commande (VCS) à un deuxième état lorsque le signal analogique de données est inférieur au signal analogique périodique par intervalle (PWM).
  15. Système électronique de fourniture de signaux destinés à une matrice de circuits d'affichage (12i,j), chaque circuit d'affichage comprenant une diode électroluminescente (LED), une source de courant commandable (CS) alimentant la diode électroluminescente et un circuit de pilotage (40) adapté à fournir un signal (VCS), modulé en largeur d'impulsions, de commande de la source de courant, la matrice comprenant en outre des premières, deuxièmes, et troisièmes électrodes (18i, 20j, 16j) reliées aux circuits de pilotage, le système comprenant :
    - un circuit (22) de fourniture d'un signal de sélection (Comi) sur chaque première électrode ;
    - un circuit (24) de fourniture de signaux analogiques de données (Dataj) sur les deuxièmes électrodes, le circuit de pilotage (40) de chaque circuit d'affichage (12i,j) comprenant un circuit de mémorisation (48) du signal analogique de données reçu par le circuit de pilotage et un circuit de comparaison (COMP) du signal analogique de données et un signal analogique périodique par intervalle (PWM) adapté à fournir le signal de commande (PWM) modulé en largeur d'impulsions ; et
    - un circuit de fourniture d'une tension d'alimentation (Vcc, Gnd) des diodes électroluminescentes sur les troisièmes électrodes,
    dans lequel chaque signal de sélection (Comi) ou la tension d'alimentation (Vcc, Gnd) comprend des phases (P2_ON) espacées contenant chacune le signal analogique périodique par intervalle.
  16. Système électronique selon la revendication 15, dans lequel chaque signal de sélection (Comi) comprend des impulsions successives.
  17. Système électronique selon la revendication 16, dans lequel chaque signal de sélection (Comi) comprend les phases (P2_ON) intercalées dans le temps entre deux impulsions successives.
  18. Système électronique selon la revendication 17, dans lequel la forme d'onde des impulsions du signal de sélection (Comi) est différente de la forme d'onde du signal analogique périodique par intervalle (PWM) sur une période.
  19. Système électronique selon la revendication 16, dans lequel l'amplitude maximale (Vmax_pulse) des impulsions du signal de sélection (Comi) est supérieure à l'amplitude maximale (Vmax_sawtooth) du signal analogique périodique par intervalle (PWM).
  20. Système électronique selon la revendication 16, dans lequel la période du signal analogique périodique par intervalle (PMW) sur chaque intervalle est différente de la durée de chaque impulsion.
  21. Système électronique selon la revendication 16 à 20, dans lequel les impulsions et les phases de signal analogique périodique par intervalle sont de signes opposés par rapport à une valeur de référence.
  22. Système électronique selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, dans lequel le signal périodique par intervalle (PWM) est triangulaire.
  23. Système électronique selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, dans lequel le signal périodique par intervalle (PWM) contient seulement des rampes ascendantes successives ou seulement des rampes descendantes successives.
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US20190306945A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Facebook Technologies, Llc Pulse-width-modulation control of micro light emitting diode

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