WO2019234340A1 - Dispositif comprenant un capteur d'images et un écran d'affichage - Google Patents

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WO2019234340A1
WO2019234340A1 PCT/FR2019/051306 FR2019051306W WO2019234340A1 WO 2019234340 A1 WO2019234340 A1 WO 2019234340A1 FR 2019051306 W FR2019051306 W FR 2019051306W WO 2019234340 A1 WO2019234340 A1 WO 2019234340A1
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WO
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optoelectronic device
photodetectors
transistors
electroluminescent
radiation
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/051306
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English (en)
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Benjamin BOUTHINON
Emeline Saracco
Jérôme JOIMEL
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Isorg
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Definitions

  • the present description generally relates to optoelectronic devices and, more particularly, to devices comprising a display screen and an image sensor.
  • An object of an embodiment is to overcome all or part of the disadvantages of known electronic devices comprising a display screen and an image sensor.
  • the image sensor is, at least in part, made with organic semiconductor materials.
  • Another object of an embodiment is to provide an optoelectronic device comprising a display screen and an image sensor easier to produce than the known display systems.
  • Another object is to reduce the thickness of the optoelectronic device.
  • Another object of an embodiment is to provide a tactile surface comprising a display screen and an image sensor.
  • Another object of an embodiment is that all or part of the optoelectronic device can be produced by successive layers of layers by printing techniques, for example by inkjet, by heliography, by screen printing, by flexography or by coating.
  • an embodiment provides an optoelectronic device comprising a display screen and an image sensor, the display screen comprising a matrix of organic electroluminescent components connected to first transistors, the image sensor. comprising a matrix of organic photodetectors connected to second transistors, the resolution of the optoelectronic device for the electroluminescent components being greater than 300 ppi and the resolution of the optoelectronic device for the photodetectors being greater than 300 ppi, the total thickness of the optoelectronic device being less than 2 mm
  • the first and second transistors comprise semiconductor regions in contact with a first electrically insulating layer.
  • the device comprises a second electrically insulating layer, all the first electrodes being in contact with the second electrically insulating layer.
  • the device comprises a second electrode connected to all the electroluminescent components and / or all the photodetectors.
  • the second electrode is in contact with all the electroluminescent components and all the photodetectors.
  • the device comprises a substrate and a stack of layers covering the substrate and containing the electroluminescent components and the photodetectors, and the photodetectors are located between the electroluminescent components and the substrate or the electroluminescent components are located between photodetectors and the substrate.
  • the photodetectors comprise at least one electrically conductive or semiconductive layer common to all the photodetectors and comprising openings, the electroluminescent components being connected to the first transistors by electrically conductive elements extending through the openings.
  • the second electrode is connected to all the electroluminescent components and comprises openings, the photodetectors being connected to the second transistors by electrically conductive elements extending through the openings.
  • At least one of the photodetectors covers more than one electroluminescent component.
  • each photodetector covers a single electroluminescent component.
  • the electrically conductive or semiconductive layer is connected to the second electrode.
  • the device further comprises first color filters covering the photodetectors.
  • the device further comprises second color filters covering the electroluminescent components.
  • the device further comprises a layer opaque to the radiation captured by the photodetectors extending between the first and second filters.
  • the device further comprises an angular filter, covering each photodetector, and adapted to block the radii of said radiation whose incidence relative to a direction orthogonal to one face of the optoelectronic device is greater than one.
  • threshold and pass radii of said radiation whose incidence relative to a direction orthogonal to the face is less than the threshold.
  • each electroluminescent component comprises a first active region which is the region from which the majority of the radiation emitted by the electroluminescent component is emitted and each photodetector comprises a second active region which is the region from which it is captured. the majority of the radiation captured by the photodetector.
  • the first and second transistors are field-effect transistors comprising grids, the optoelectronic device further comprising first conductive tracks connected to the gates of the first transistors and the second conductive tracks connected to the gates of the gates. second transistors and at least one of the first conductive tracks is also connected to the gate of one of the second transistors.
  • the electroluminescent components comprise at least first electroluminescent components adapted to emit a first radiation and second electroluminescent components adapted to emit a second radiation and the first conductive tracks connected to the gates of the first transistors connected to the first Electroluminescent components are also connected to the gates of the second transistors connected to the photodetectors adjacent to the first electroluminescent components.
  • the device further comprises an infrared filter covering the photodetectors.
  • An embodiment also provides the use of the optoelectronic device as defined above for the detection of at least one fingerprint of a user.
  • FIG. 1 is a sectional view, partial and schematic, of an embodiment of an optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen;
  • Figure 2 is another sectional view, partial and schematic, of the embodiment of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view, partial and schematic, similar to Figure 2 illustrating another arrangement of the display screen and the image sensor;
  • FIG. 4 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of an optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen;
  • Figure 5 is a top view, partial and schematic, of the optoelectronic device shown in Figure 4;
  • FIG. 6 is another plan view, partial and schematic, of the optoelectronic device shown in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a partial schematic sectional view of another embodiment of an optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen;
  • FIG. 8 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of a device.
  • optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen;
  • FIG. 9 is a sectional, partial and schematic view of another embodiment of an optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen;
  • FIG. 10 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of an optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen;
  • FIG. 11 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of an optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen;
  • FIG. 12 is a partial schematic sectional view of an embodiment of an angular filter of the optoelectronic device represented in FIG. 11;
  • Figure 13 is a top view, partial and schematic, of an embodiment of an angular filter of the optoelectronic device shown in Figure 11;
  • FIG. 14 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of an optoelectronic device comprising an image sensor and a display screen.
  • a pixel of an image corresponds to the unitary element of the image displayed by the display screen.
  • the display screen is a color image display screen, it generally comprises for the display of each pixel of the image at least three components of emission and / or regulation of the light intensity also called sub-display pixels, each of which emits light radiation substantially in a single color (for example, red, green and blue).
  • the superposition of the radiation emitted by these three sub-display pixels provides the observer the color sensation corresponding to the pixel of the displayed image.
  • the display pixel of the display screen is the set formed by the three display sub-pixels used for displaying a pixel of an image.
  • the display screen is a screen for displaying monochrome images, it generally comprises a single light source for displaying each pixel of the image.
  • An active region of an optoelectronic component is called the region from which the majority of the electromagnetic radiation delivered by the optoelectronic component or the region from which is captured the majority of the electromagnetic radiation received by the optoelectronic component.
  • an optoelectronic component is said to be organic when the active region of the optoelectronic component is predominantly, preferably entirely, at least one organic material or a mixture of organic materials.
  • An embodiment provides an optoelectronic device comprising a display screen and an image sensor.
  • the display screen includes an array of display subpixels each comprising an organic electroluminescent component and the image sensor comprises a matrix of organic photodetectors.
  • the active regions of the electroluminescent components of the sub-display pixels are formed substantially in the same plane as the active regions of the photodetectors.
  • the electroluminescent components and the photodetectors have a common electrode.
  • Figures 1 and 2 are respectively a side sectional view and a sectional top view, partial and schematic, of an embodiment of an optoelectronic device 5 comprising an image sensor and a display screen.
  • Figure 2 is a sectional view of Figure 1 along the line II-II.
  • the device 5 comprises from bottom to top in FIG. 1:
  • each electrode 14 being connected to one of the transistors T1 and each electrode 15 being connected to one of the transistors T2;
  • electroluminescent components 16 for example organic light-emitting diodes 16, also called OLEDs (Organic Light-Emitting Diode), each electroluminescent component 16 being in contact with one of the electrodes 14 and photodetectors 18, for example photodiodes organic 18, also called OPD (English acronym for Organic Photodiode), each photodetector 18 being in contact with one of the electrodes 15, the organic light-emitting diodes 16 and the organic photodiodes 18 being separated laterally by an electrically insulating layer 20;
  • OLEDs Organic Light-Emitting Diode
  • the resolution of the optoelectronic device for the electroluminescent components 16 is greater than 300 ppi and the resolution of the optoelectronic device for the photodetectors 18 is greater than at 300 ppi.
  • the total thickness of the optoelectronic device is less than 2 mm.
  • each organic electroluminescent diode 16 comprises an active region 30, the electrodes 14 and 22 being in contact with the active region 30.
  • each organic photodiode 18 comprises from bottom to top in FIG. 1:
  • the stack 12 comprises:
  • a layer 52 of a dielectric material covering the gate conductors 50 and the substrate 10 between the gate conductors 50 and forming the gate insulators of the transistors T1 and T2;
  • electrically conducting tracks 56 in contact with the active regions 54 and forming the drain and source contacts of the transistors T1 and T2; and a layer 58 of a dielectric material covering the active regions 54 and the electrically conductive tracks 56, the electrodes 14 resting on the layer 58 and being connected to some of the conductive tracks 56 by conductive vias 60 passing through the insulating layer 58 and the electrodes 15 resting on the layer 58 and being connected to some of the conductive tracks 56 by conducting vias 62 passing through the insulating layer 58.
  • the transistors T1 and T2 may be of the high gate type.
  • the interface layer 40 or 44 may correspond to an electron-injecting layer or to a hole-injecting layer.
  • the output work of the interface layer 40 or 44 is adapted to block, collect or inject holes and / or electrons depending on whether this interface layer plays the role of a cathode or anode. More specifically, when the interface layer 40 or 44 plays the role of anode, it corresponds to an injector layer of holes and electron blocker.
  • the output work of the interface layer 40 or 44 is then greater than or equal to 4.5 eV, preferably greater than or equal to 5 eV.
  • the interface layer 40 or 44 acts as a cathode, it corresponds to an electron-injecting and hole-blocking layer.
  • the output work of the interface layer 40 or 44 is then less than or equal to 4.5 eV, preferably less than or equal to 4.2 eV.
  • the electrode 14 or 22 advantageously directly plays the role of an electron-injecting layer or a hole-injecting layer for the light-emitting diode 16 and it is not necessary to provide for the interface layer light-emitting diode 16 sandwiching the active region 30 and acting as an electron-injecting layer or a hole-injecting layer.
  • interface layers acting as an electron-injecting layer or a hole-injecting layer may be provided between the active region 30 and the electrodes 14, 15,
  • the substrate 10 may be a rigid substrate or a flexible substrate.
  • the substrate 10 may have a monolayer structure or correspond to a stack of at least two layers.
  • An example of a rigid substrate comprises a substrate made of silicon, germanium or glass.
  • the substrate 10 is a flexible film.
  • An example of a flexible substrate comprises a film made of PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), PI (polyimide), TAC (cellulose triacetate), COP (cycloolefin copolymer) or PEEK (polyetheretherketone).
  • the thickness of the substrate 10 may be between 5 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the substrate 10 may have a thickness of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, preferably between 75 ⁇ m and 250 ⁇ m, in particular of the order of 125 ⁇ m, and have a flexible behavior, that is to say say that the substrate 10 may, under the action of an external force, deform, including bending, without breaking or tearing.
  • the substrate 10 may comprise at least one substantially oxygen-tight and moisture-proof layer in order to protect the organic layers of the device 5. It may be a layer or layers deposited by a layer deposition process Atomic Layer Deposition (ALD), for example a layer of Al2O3.
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • the material composing the electrodes 14, 15 and the electrode 22 is chosen from the group comprising:
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO in particular ITO, a zinc oxide and aluminum oxide (AZO), a gallium zinc oxide (GZO), an acronym for Gallium Zinc Oxide
  • ITO zinc oxide and aluminum oxide
  • ZO gallium zinc oxide
  • an alloy ITO / Ag / ITO, an ITO / Mo / ITO alloy, an AZO / Ag / AZO alloy or a ZnO / Ag / ZnO alloy an alloy ITO / Ag / ITO, an ITO / Mo / ITO alloy, an AZO / Ag / AZO alloy or a ZnO / Ag / ZnO alloy;
  • a metal or a metal alloy for example silver (Ag), gold (Au), lead (Pb), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), aluminum (Al), chromium (Cr) or an alloy of magnesium and silver (MgAg);
  • the electrode 22 is MgAg
  • the electrode 14 is Al
  • the electrode 15 is ITO or ITO / Mo / ITO.
  • the electrode 22 and the coating 24 are at least partly transparent to the electromagnetic radiation emitted by the organic light-emitting diodes 16 and the electromagnetic radiation captured by the organic photodiodes 18.
  • the electrode 22 is for example MgAg.
  • the electrode 22 is then preferably semi-transparent, for example at approximately 50%, to act as an optical cavity in order to maximize light emission.
  • the electrodes 14, 15 and the substrate 10 are materials at least partly transparent to the electromagnetic radiation emitted by the organic light-emitting diodes 16 and to the electromagnetic radiation captured by the organic photodiodes 18.
  • the electrodes 14, 15 are for example TCO.
  • the electrode 22 can then be opaque to the electromagnetic radiation emitted by the organic light-emitting diodes 16 and to the electromagnetic radiation captured by the organic photodiodes 18.
  • the insulating layer 20 may have a monolayer or multilayer structure and comprise at least one layer of silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiCy) or a polymer, especially a resin.
  • the insulating layer 20 may correspond to a stack of inorganic layers, in particular SiN or SiCy, and at least one layer of a polymer.
  • the coating 24 is transparent or partially transparent to visible light.
  • the coating 24 is preferably substantially airtight and watertight.
  • the material composing the coating 24 is selected from the group consisting of a polyepoxide or a polyacrylate.
  • the material constituting the coating 24 may be chosen from the group comprising bisphenol A epoxy resins, in particular the diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and the diglycidyl ether of bisphenol A and tetrabromobisphenol A, the bisphenol F epoxy resins.
  • epoxy novolac resins in particular epoxy-phenol-novolac resins (EPN) and epoxy-cresol-novolak resins (ECN)
  • aliphatic epoxy resins in particular epoxy resins with glycidyl groups and cycloaliphatic epoxides
  • epoxy glycidylamine resins including glycidyl ethers of methylene dianiline (TGMDA), and a mixture of at least two of these compounds.
  • the material making up the coating 24 can be made from monomers comprising acrylic acid, methylmethacrylate, acrylonitrile, methacrylates, methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-chloroethyl vinyl ether, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and derivatives thereof.
  • the coating 24 may comprise at least one SiN layer, for example deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and / or an aluminum oxide layer (Al2O3). ), for example deposited by ALD.
  • the coating 24 may comprise a multilayer structure comprising an organic layer between two layers of SiN, the organic layer acting as a moisture absorption layer.
  • the thickness of the coating 24 is between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m, preferably between 5 ⁇ m and 40 ⁇ m, in particular of the order of 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating 24 is between 100 nm and 300 nm.
  • the thickness of the coating 24 is between 1 nm and 50 nm.
  • the active region 30 of the light emitting diode 16 is for example an electroluminescent material.
  • the electroluminescent material may be a polymeric electroluminescent material, as described in the publication entitled “Progress with Light-Emitting Polymers” by MT Bernius, M. Inbasekaran, J. O'Brien and W. Wu (Advanced Materials, 2000, Volume 12 , Issue 23, pages 1737-1750) or a low molecular weight electroluminescent material such as trisquinoline aluminum, as described in US Pat. No. 5,294,869.
  • the electroluminescent material may comprise a mixture of electroluminescent material and a fluorescent dye or may comprise a layered structure of a material electroluminescent and a fluorescent dye.
  • Light-emitting polymers include polyfluorene, polybenzothlazole, polytriarylamine, poly (phenylenevinylene) and polythophene.
  • Preferred light emitting polymers include homopolymers and copolymers of 9, 9-di-n-octylfluorene (F8), N, N-bis (phenyl) -4-sec-butylphenylamine (TFB), benzothiadiazole (BT) and 4,4'-N, N '-dicarbazole-biphenyl (CBP) doped with iridium tris (2-phenylpyridine) (Ir (ppy) 3).
  • the thickness of the active region 30 is between 1 nm and 100 nm.
  • the material constituting the interface layer 40 or 44 is chosen from the group comprising:
  • a metal oxide especially a titanium oxide or a zinc oxide
  • a doped conductive or semiconductive polymer for example the PEDOT: Tosylate polymer which is a mixture of poly (3,4) -ethylenedioxythiophene and tosylate;
  • a carbonate for example CsCCg
  • a polyelectrolyte for example poly [9,9-bis (3 '- (N, N-dimethylamino) propyl) -2,7-fluorene-alt-2,7- (9,9-dioctylfluorene)] (PFN) , poly [3- (6-trimethylammoniumhexyl) thiophene] (P3TMAHT) or poly [9,9-bis (2-ethylhexyl) fluorene] -b-poly [3- (6-trimethylammoniumhexyl) thiophene (PF2 / 6- b-P3TMAHT); a polyethyleneimine polymer (PEI) or an ethoxylated polyethyleneimine polymer (PEIE) polymer, propoxylated and / or butoxylated;
  • PEI polyethyleneimine polymer
  • PEIE ethoxylated polyethyleneimine polymer
  • the lower interface layer 40 plays the role of an electron-injecting layer and is made of ethoxylated polyethyleneimine polymer.
  • the material constituting the interface layer 40 or 44 may be chosen from the group comprising:
  • a doped conductive or semiconductive polymer in particular the materials marketed under the names Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 by Sigma-Aldrich, the polymer PEDOT: PSS, which is a mixture of poly (3,4) - ethylenedioxythiophene and sodium polystyrene sulfonate, or polyaniline;
  • a polyelectrolyte for example Nafion
  • a metal oxide for example a molybdenum oxide, a vanadium oxide, ITO, or a nickel oxide;
  • NPB Bis [(1-naphthyl) -N-phenyl] benzidine
  • TPD triarylamines
  • the material constituting the interface layer 40 or 44 is a doped conductive or semiconductor polymer.
  • the upper interface layer 44 acts as a hole-injecting layer and is made of PEDOT: PSS.
  • PEDOT: PSS is that it can be easily deposited by printing techniques, for example by ink jet, by heliography, by screen printing or by coating.
  • the thickness of the lower interface layer 40 is between a monolayer and 10 ⁇ m, preferably between a monolayer and 60 nm, in particular of the order of 10 nm.
  • the thickness of the upper interface layer 44 covering the active region 42 is between 10 nm and 20 ⁇ m, preferably between 50 nm and 500 nm, in particular of the order of 100 nm.
  • the active region 42 comprises at least one organic material and may comprise a stack or a mixture of several organic materials. Active region 42 may comprise a mixture of an electron donor polymer and an electron acceptor molecule.
  • the functional area of the active region 42 is delimited by the overlap between the lower interface layer 40 and the upper interface layer 44.
  • the currents flowing through the functional zone of the active region 42 can vary from a few femtoamperes to a few microamperes.
  • the thickness of the active region 42 covering the lower interface layer 40 may be between 50 nm and 5 ⁇ m, preferably between 300 nm and 2 ⁇ m, for example of the order of 500 nm.
  • the active region 42 may comprise small molecules, oligomers or polymers. It can be organic or inorganic materials.
  • the active region 42 may comprise an ambipolar semiconductor material, or a mixing an N-type semiconductor material and a P-type semiconductor material, for example in the form of superimposed layers or intimate mixing at the nanoscale so as to form a heterojunction in volume.
  • P-type semiconductor polymers suitable for producing the active region 42 are poly (3-hexylthiophene) (P3HT), poly [N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt- 5- [4- (4,7-di-2-thienyl-2 ', 1', 3'-benzothiadiazole)] (PCDTBT), Poly [(4,8-bis (2-ethylhexyloxy) -benzo [1] , 2-b; 4,5-b '] dithiophene) -2,6-diyl-alt- (4- (2-ethylhexanoyl) thie-no [3,4-b] thiophene) -2,6 diyl]; 4, 5-b '] dithi-ophene) -2,6-diyl-alt- (5,5'-bis (2-thienyl) -4,4-dininyl-2,2'-bithiazole) -5'
  • N type semiconductor materials suitable for producing the active region 42 are fullerenes, especially C60, methyl [6, 6] -phenyl-C61-butanoate ([60] PCBM), Methyl [6, 6] -phenyl-C71-butanoate ([70] PCBM), perylene diimide, zinc oxide (ZnO) or nanocrystals allowing the formation of quantum dots, in English quantum dots or small molecules .
  • the thickness of the stack comprising the lower interface layer 40, the active region 42 and the upper interface layer 44 is between 500 nm and 4 ⁇ m, preferably between 500 nm and 1 ⁇ m.
  • the conductive tracks 50, 56 may be of the same material as the electrodes 14, 15 and / or 22.
  • the active regions 54 may be polycrystalline silicon, in particular deposited polycrystalline silicon at low temperature (LTPS), in amorphous silicon (aSi), in zinc oxide-gallium-indium (IGZO), in polymer or in small molecules used in known manner for producing transistors organic thin film (OTFT) for Organic Thin Film Transistor.
  • LTPS deposited polycrystalline silicon at low temperature
  • aSi amorphous silicon
  • IGZO zinc oxide-gallium-indium
  • OTFT organic thin film
  • the active regions 54 of transistors T1 and T2 may be of different materials.
  • the active region 54 of the transistor T2 connected to the photodiode may be IGZO or aSi and the active region 54 of the transistor T1 connected to the light emitting diode may be in LTPS.
  • the insulating layer 52 may be SiN, SiO 2 or an organic polymer.
  • the insulating layer 52 may have a thickness of between 10 nm and 4 ⁇ m.
  • the insulating layer 52 may be SiN, Si0 2 or an organic polymer.
  • the insulating layer 52 may have a thickness of between 10 nm and 4 ⁇ m.
  • the insulating layer 58 may be SiN, Si0 2 or organic polymer.
  • the insulating layer 58 may have a thickness of between 10 nm and 4 ⁇ m.
  • the device 5 may further comprise a polarizing filter, arranged for example on the coating 24.
  • the device 5 may further comprise color filters vis-à-vis the photodetectors 18 to obtain a selection in length. radiation wave reaching the photodetectors 18.
  • each active region 30 of a light emitting diode 16 is shown square and each active region 42 of a photodiode 18 is shown in rectangular shape.
  • the shape of the active regions 30, 42 may be different, for example polygonal.
  • the area occupied by the active region 42 of a photodiode 18 is smaller than the area of the active region 30 of a light emitting diode 16.
  • the areas of the regions The active light-emitting diodes 16 and active regions 42 of the photodiodes 18 depend on the intended applications.
  • the device 5 is adapted to detect the position of an actuator, not shown, with respect to the matrix of photodetectors 18.
  • the device 5 can be adapted to detect displacements of the actuating member in a plane parallel to the plane of the photodetector matrix 18, and variations of the distance Z between the actuating member and the photodetector matrix 18.
  • the device 5 is adapted to detect variations of the drop shadow of the actuator member on the sensor array, when the actuating member is disposed between a light source and the matrix and to deduce information representative of a variation of position of the actuating member.
  • the light source is preferably the ambient light, for example the sun or the electric lighting inside a room of a building.
  • the device 5 further comprises a source of radiation that can be returned, at least in part, by the body. actuation.
  • the device 5 is adapted to detect the radiation returned to the photodetector matrix and to deduce information representative of a variation in position of the actuating member. This is, for example, visible or infrared radiation.
  • the reflection / diffusion of the visible or infrared radiation on the actuator, seen by the photon sensors, is preferably used to obtain information relating to the position of the actuator.
  • the sub-display pixels can be divided into first display sub-pixels adapted to emit radiation at a first wavelength, second display sub-pixels adapted to emit radiation at a second wavelength and third display subpixels adapted to emit radiation at a third wavelength.
  • the light-emitting diodes of the first, second and third display sub-pixels are adapted to emit radiation respectively at the first, second and third wavelengths.
  • the light-emitting diodes of the first, second and third display sub-pixels are adapted to emit radiation at a fourth wavelength and the first, second and third display sub-pixels comprise photoluminescent blocks adapted to convert the radiation at the fourth wavelength into radiations respectively at the first, second and third wavelengths.
  • the first wavelength corresponds to blue light and is in the range of 440 nm to 490 nm.
  • the second wavelength corresponds to green light and is in the range of 510 nm to 570 nm.
  • the third wavelength corresponds to red light and is in the range of 600 nm to 720 nm.
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2 of another arrangement of photodiodes 18 in which the photodiodes 18 are provided only in proximity, for example around some of the sub-display pixels.
  • the photodiodes 18 may be configured to detect the radiation reflected by an actuating member, for example the finger of a user.
  • the image sensor can be used for the detection of a fingerprint of a user. It may be advantageous, in particular for the implementation of image processing algorithms acquired by the image sensor, that the latter is configured to acquire an image preferably in a wavelength range. preferred, for example green.
  • the photodetectors 18 are preferably located only around the active regions 30 of the light-transmitting sub-pixels emitting light in the preferred wavelength range, for example the display sub-pixels emitting light. green light.
  • the method for forming the layers of the image sensor and the display screen may correspond to a so-called additive process, for example by direct printing of the material making up the organic layers at the desired locations, in particular in the form of sol-gel, for example by inkjet printing, heliography, screen printing, flexography, spray coating (English spray coating) or drop-casting.
  • the method of forming the layers of the image sensor and the display screen may correspond to a so-called subtractive process, in which the material composing the layers The organic particles are deposited on the entire structure and in which the unused portions are then removed, for example by photolithography or laser ablation.
  • the deposition on the entire structure may be carried out for example by liquid, sputtering or evaporation. This may include processes such as spin coating, spray coating, heliography, slot coating coating, blade coating, flexography or screen printing.
  • the metal is, for example, deposited by evaporation or cathodic sputtering on the entire support and the metal layers are defined by etching.
  • the layers of the image sensor and / or the display screen can be made by printing techniques.
  • the materials of these layers described above can be deposited in liquid form, for example in the form of conductive and semiconductive inks using ink jet printers.
  • materials in liquid form here also means gel materials deposited by printing techniques.
  • Annealing steps are optionally provided between the deposits of the different layers, but the annealing temperatures may not exceed 150 ° C, and the deposition and any annealing may be carried out at atmospheric pressure.
  • the conductive tracks 50 for controlling the gates of the transistors T1 are distinct from the conductive tracks 50 for controlling the gates of the transistors T2. According to one embodiment, the conductive tracks 50 for controlling the gates of at least a portion of the transistors T2 are common with the conductive tracks 50 for controlling the grids of at least a portion of the transistors T1. This advantageously makes it possible to reduce the size of the optoelectronic device.
  • the optoelectronic device comprises several types of sub-display pixels which each emit light radiation substantially in one color (for example, red, green and blue)
  • the conductive tracks 50 of control of the gates of the transistors T1 connected to the light-emitting diodes 16 emitting in at least one of these colors may be confused with the conductive control tracks 50 of the gates of the transistors T2 connected to the photodetectors 18 adjacent to these light-emitting diodes 16.
  • the reading of the signals detected by the photodetectors 18 is simultaneous with the activation of the light-emitting diodes 16.
  • FIG. 4 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device 70.
  • the optoelectronic device 70 comprises all the elements of the optoelectronic device 5 previously described except that the photodetectors 18 and the Light-emitting diodes 16 are made in two different levels of the stack of layers covering the substrate 10.
  • the photodetectors 18 are formed between the stack 12 of layers in which the transistors T1, T2 are formed and the level at which the light-emitting diodes 16 are formed.
  • the photodetectors 18 can cover the transistors T1, T2 in the stacking direction and / or extend under the light-emitting diodes 16, according to the stacking direction.
  • the device 70 comprises a layer 71 of an electrically insulating material covering the photodiodes 18 and the electrodes 14 associated with the light-emitting diodes 16 are formed on the insulating layer 71.
  • the light-emitting diodes 16 are separated laterally. by an electrically insulating layer 72 resting on the insulating layer 71.
  • the vias 60 connecting the electrodes 14 to the transistors T1 then extend successively through the insulating layers 71, 20 and 58 and possibly through one of the photodetectors 18 and of the associated electrode.
  • the interface layers 44 of the photodiodes 18 are common and form a single interface layer 44 extending over the insulating layer 58 and including openings 73 for the passage of the connected conductive vias 60
  • the interface layer 44 may act as an electrode for the photodetectors 18.
  • the interface layer 44 may be connected to the electrode 22 by at least one conductive via, not shown, passing through the insulating layers 71 and 72.
  • the photodiodes 18 essentially capture the incident light propagating between the light-emitting diodes 16.
  • FIGS. 5 and 6 are top views schematically illustrating two arrangements of light-emitting diodes 16 and photodiodes 18.
  • each photodiode 18 extends under a single light-emitting diode 16 and protrudes laterally with respect to the light-emitting diode 16.
  • the photodiode 18 may be centered on the corresponding light-emitting diode 18.
  • each photodiode 18 extends under several light-emitting diodes 16, for example four light-emitting diodes, in particular a light-emitting diode emitting blue light, a light-emitting diode emitting red light, and two light-emitting diodes emitting green light.
  • FIG. 7 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device 75.
  • the device 75 comprises all the elements of the device 70 represented in FIG. 4, with the difference that the respective positions of the photodetectors 18 and light-emitting diodes 16 are inverted, the light-emitting diodes 16 being formed between transistors T1, T2 and photodetectors 18 in the stack of layers covering substrate 10.
  • the device 75 comprises a layer 76 of an electrically insulating material covering the light-emitting diodes 16 and the electrodes 15 associated with the photodetectors 18 are formed on the insulating layer 76.
  • the photodetectors 18 are separated laterally by an electrically insulating layer 77 resting on the insulating layer 76.
  • the vias 62 connecting the electrodes 15 to the transistors T2 then extend successively through the insulating layers 76, 20 and 58 and possibly through one of the light-emitting diodes 16 and of the associated electrode.
  • the electrode 22 comprises openings 78 for the passage of the conductive vias 62 connected to the photodetectors 18.
  • the interface layers 44 of the photodiodes 18 are common and forms a single interface layer 44 extending over the insulating layer 77.
  • the interface layer 44 may act as an electrode for the photodetectors 18.
  • the interface layer 44 may be connected to the electrode 22 by at least one conductive via, not shown, passing through the insulating layers 76 and 77.
  • the present embodiment advantageously allows the formation of the photodetectors 18 to take place after all the steps associated with the formation of the light-emitting diodes 16.
  • the steps associated with the formation of the light-emitting diodes 16 may include heating steps at temperatures above 150 ° C which may not be compatible with the materials used in the manufacture of photodetectors 18.
  • FIG. 8 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device 79.
  • the device 79 comprises all the elements of the device 70 represented in FIG. 4, with the difference that the transistors T1 and the transistors T2 are made in two different levels of the stack of layers covering the substrate 10.
  • the transistors T1 and the light emitting diodes 16 are formed between the substrate 10 and the transistors T2.
  • transistors T2 and photodetectors 18 may be formed between substrate 10 and transistors T2.
  • the present embodiment advantageously makes it possible to easily produce the active regions 54 of the transistors T1 made of a material different from the active regions 54 of the transistors T2.
  • the active regions 54 of the transistors T1 connected to the light-emitting diodes 16 may be made of LTPS, which makes it possible to obtain T1 transistors with excellent threshold voltage stability, and the active regions 54 of the connected T2 transistors.
  • to photodetectors 18 can be made of IGZO or aSi, which allows obtaining T2 transistors with leakage currents of less than 10 fA.
  • FIG. 9 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device 80.
  • the optoelectronic device 80 comprises all the elements of the optoelectronic device 70 described above in connection with FIG. 4 and comprises, in addition, for each photodiode 18, a color filter 82 resting on a coating 24 and aligned with the photodiode 18 in the stacking direction of the device 80.
  • An encapsulation layer 84 is shown covering the color filters 82 and the coating 24
  • the encapsulation layer 84 is transparent or partially transparent to visible light.
  • Colored filters 82 may be made of colored resin or a colored plastic material such as polydimethylsiloxane (PDMS).
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the color filters 82 make it possible to filter the incident radiation reaching each photodiode 18. This makes it possible to acquire an image preferentially in a given wavelength range, for example green, which can be advantageous. especially when the image sensor is used for the detection of a fingerprint of a user.
  • FIG. 10 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device 90.
  • the optoelectronic device 90 comprises all the elements of the optoelectronic device 80 described above in connection with FIG. 9 and comprises, furthermore, for each light-emitting diode 16, a color filter 92 resting on a coating 24 and aligned with the light-emitting diode 16 in the stacking direction of the device 90.
  • a mask 94 opaque to visible light may extend over the coating 24 between the color filters 82 and 92, especially in the alignment of metal tracks of the Optoelectronic device 90, in particular the conductive tracks 56.
  • the transmittance of the color filter 92 is close to the emission spectrum of the active region 30 of the light-emitting diode 16 underlying. This means that the color filter 92 passes substantially substantially the light emitted by the active region 30 of the light emitting diode 16 and blocks the other wavelengths.
  • the color filters 92 and the opaque mask 94 provide an anti-reflective function. It is not then necessary to provide an anti-reflection layer covering the encapsulation layer 84 and comprising for example a rectilinear polarizer and a quarter wave plate.
  • the radiation emitted by the active region 30 of the light-emitting diode 16 passes through the color filter 92 covering the electroluminescent component 16.
  • the transmittance of the color filter 92 being close to the emission spectrum of the light-emitting diode 16, the radiation emitted by the active region 30 is not substantially attenuated by the color filter 92.
  • the radiation is at least partially reflected by the object, not shown, for example the finger of a user.
  • the reflected radiation is absorbed by the opaque mask 94 except at the filters 82 where the reflected radiation progresses to reach the photodetectors 18. Since there is no antireflection system comprising a polarizer and a quarter-wave plate, the attenuation of the reflected radiation during its progression to the image sensor is reduced.
  • the majority of the reflections perceived by a user of a conventional optoelectronic device comprising a display screen and an image sensor comes from reflections on metallic tracks of the optoelectronic device.
  • the outer radiation which reaches the encapsulation layer 84 is absorbed by the opaque mask 94 without reflecting on the metal tracks of the optoelectronic device 90 covered by the opaque mask 94.
  • the external radiation which passes through the colored filters 82 is not or little reflected. An anti-reflective function is thus obtained.
  • the external radiation that reaches the color filter 92 may be reflected in particular on the electrode 14. However, since this radiation is filtered by the color filter 92, the intensity of the radiation reflected to an observer is reduced.
  • FIG. 11 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device 100.
  • the optoelectronic device 100 comprises all the elements of the optoelectronic device 90 previously described in connection with FIG. that the color filter 92 is not present and that the filter 82 is replaced by an angular filter 102.
  • Each angular filter 102 is adapted to filter the incident radiation as a function of the incidence of the radiation with respect to the upper face 104 of the angular filter 102, in particular so that each photodetector 18 receives only the rays whose incidence relative to at an axis perpendicular to the upper face 104 of the angular filter 102 is lower than a maximum angle of incidence less than 45 °, preferably less than 30 °, more preferably less than 20 °, more preferably less than 10 °.
  • the angular filter 102 is adapted to block the radii of the incident radiation whose incidence relative to an axis perpendicular to the upper face 104 of the angular filter 102 is greater than the maximum angle of incidence.
  • the finger of a user is placed in contact with the upper face of the optoelectronic device so that the light rays passing through contact areas between the finger and the upper face are strongly transmitted while the light rays passing through non-contact areas, also called valleys, are more weakly transmitted.
  • the photodetectors 18 situated opposite the contact zones collect the scattered light at low incidence while the photodetectors 18 situated opposite the non-contact zones collect little light since this latter is essentially blocked by the angular filter 102.
  • the optoelectronic device may comprise the color filters 82, 92 described above in connection with FIG. 10 and the opaque mask 94 and the angular filter 102 described above in connection with FIG. 11 formed in two different levels in the stack of layers covering the substrate 10.
  • the color filters 82, 92 described above in connection with FIG. 10 and the opaque mask 94 and the angular filter 102 described above in connection with FIG. FIG. 11 formed in two different levels in the stack of layers covering the substrate 10, the color filters 82, 92 being formed above or below the opaque mask 94 with respect to the substrate 10.
  • Figures 12 and 13 are respectively a sectional view and a top view, partial and schematic, of an embodiment of the angular filter 102.
  • the angular filter 102 comprises a support, formed for example by the coating 24, and walls 106 resting on the support 24 and defining holes 108.
  • the walls 106 are opaque to the radiation detected by the photodetectors 18, for example absorbent and / or reflective with respect to the radiation detected by the photodetectors 18.
  • the walls 106 are absorbent in the visible and / or near infrared and / or infrared.
  • the walls 106 may be made of the same material as the opaque mask 94.
  • the holes 108 are shown with a square cross section.
  • the cross section of the holes 108 in the top view may be circular, oval or polygonal, for example triangular, square or rectangular.
  • the holes 108 are arranged in rows and columns.
  • the holes 108 may have substantially the same dimensions.
  • We call "w” the width of a hole 108 measured in the direction of the rows or columns.
  • the holes 108 are arranged regularly according to the rows and according to the columns.
  • the term "p" is the repetition pitch of the holes 108, that is to say the distance in plan view from the centers of two successive holes 64 of a row or a column.
  • the angular filter 102 shown in FIGS. 12 and 13 only allows the rays of the incident radiation whose incidence relative to the support 24 to be less than a maximum angle of incidence ⁇ , which is defined by the relationship (1 ) next :
  • the zero incidence transmittance of the angle filter 102 is proportional to the ratio of the transparent surface in top view to the surface Absorbent angular filter 102. For low light level applications, it is desirable that the transmittance be maximum to increase the amount of light collected by the image sensor. For applications with a high level of light, the transmittance can be reduced so as not to dazzle the image sensor.
  • the ratio h / w may vary from 1 to 20.
  • the pitch p can vary from 5 ym to 30 ym, for example about 20 ym.
  • the height h may vary from 1 ⁇ m to 1 mm, preferably from 50 ⁇ m to 300 ⁇ m, for example about 100 ⁇ m.
  • the width w can vary from 2 ⁇ m to 30 ⁇ m, for example about 10 ⁇ m.
  • the holes 108 may be filled with air or filled with a material at least partially transparent to the radiation detected by the photodetectors 18, for example polydimethylsiloxane (PDMS).
  • the holes 108 may be filled with a partially absorbent material to chromatically filter the angularly filtered rays by the angular filter 102.
  • the angular filter 102 may then further play the role of the color filter 82 described above in connection with Figure 9. This reduces the thickness of the system compared to the case where a separate color filter angular filter 102 would be present.
  • the partially absorbent filler material may be a colored resin or a colored plastic material such as PDMS.
  • the filling material of the holes 108 may be adapted to have a refractive index matching with the upper layer in contact with the angular filter 102 or to stiffen the structure and improve the mechanical strength of the angular filter 102 .
  • the walls 106 are entirely of absorbent material at least for the wavelengths to be filtered angularly.
  • the walls 106 may be in colored resin, for example a colored or black SU-8 resin.
  • the walls 106 may be a black resin absorbing in the visible range and the near infrared.
  • An embodiment of a manufacturing method of the angular filter 102 shown in FIGS. 12 and 13 comprises the following steps:
  • Another embodiment of a method of manufacturing the angular filter 102 shown in FIGS. 12 and 13 comprises the following steps:
  • Another embodiment of a method of manufacturing the angular filter 102 shown in FIGS. 12 and 13 comprises the perforation of a colored film of thickness h, for example a film made of PDMS, PMMA, PEC, COP .
  • the perforation can be performed using a micro-perforation tool comprising for example micro-needles to obtain the dimensions of the holes 108 and the pitch of the holes 108 desired.
  • each wall 106 may comprise a core 108 made of a first material, at least in part transparent to the radiation detected by the image sensor and covered with a layer opaque to the radiation detected by the photodetectors 18, for example absorbent and / or reflective with respect to the radiation detected by the photodetectors 18.
  • the first material may be a resin.
  • the second material may be a metal, for example aluminum (Al) or chromium (Cr), a metal alloy or an organic material.
  • a transparent resin layer on the support, for example by spin coating or by slot coating coating;
  • the opaque or reflecting layer on the cores in particular by selective deposition, for example by evaporation, of the second material only on the cores, or by deposition of a layer of the second material on the cores and on the support between the cores and by removing the second material present on the support.
  • FIG. 14 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device 110.
  • the optoelectronic device 110 comprises all the elements of the optoelectronic device 90 previously described in connection with FIG. in addition to an infrared filter 112 interposed between the color filters 82, 92 and the encapsulation layer 84.
  • the infrared filter 112 is, for example, adapted to block the radiation whose wavelengths are between 590 nm and 1000 nm.
  • the infrared filter 112 advantageously makes it possible to filter the contribution of the solar radiation on the image sensor.
  • the infrared filter 112 shown in FIG. 14 may be used with the optoelectronic device 80 shown in FIG. 9.

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Abstract

La présente description concerne La présente description concerne un dispositif optoélectronique (5) comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images, l'écran d'affichage comprenant une matrice de composants électroluminescents organiques (16) reliés à des premières transistors (T1), le capteur d'images comprenant une matrice de photodétecteurs organiques (18) reliés à des deuxièmes transistors (T2), la résolution du dispositif optoélectronique pour les composants électroluminescents étant supérieure à 300 ppi et la résolution du dispositif optoélectronique pour les photodétecteurs étant supérieure à 300 ppi, l'épaisseur totale du dispositif optoélectronique étant inférieure à 2 mm.

Description

Description
Dispositif comprenant un capteur d ' images et un écran
d ' affichage
[0001] La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR18/70644 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description .
[0002] Domaine
[0003] La présente description concerne de façon générale les dispositifs optoélectroniques et, plus particulièrement, les dispositifs comprenant un écran d'affichage et un capteur d' image .
[0004] Exposé de l'art antérieur
[0005] De nombreux ordinateurs, tablettes tactiles, téléphones portables, montre connectées, sont équipés d'un écran d'affichage tactile ou non et d'une caméra. Nombreux sont également les dispositifs de ce type également équipés d'un capteur d'empreinte digitale. Ce capteur d'empreinte est généralement disposé hors de la surface occupée par l'écran d' affichage .
[0006] Plus récemment, on a vu apparaître des capteurs d'image imprimés, susceptibles d'être utilisés en périphérie, voire sous un écran d'affichage. Cette technologie de capteurs d'image est décrite, par exemple dans les documents FR-A- 2996933, WO-A-2015-0293661 (B12003) .
[0007] L'apparition de cette technologie a ouvert la porte à l'intégration, dans un dispositif électronique, d'un capteur d'empreinte, réalisé sous la forme d'un capteur d'image, sous un écran d'affichage. [0008] Il serait souhaitable d'améliorer la réalisation d'un tel dispositif intégrant capteur d'images et écran d' affichage .
[0009] Résumé
[0010] Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs électroniques connus comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images.
[0011] Un autre objet d'un mode de réalisation est que le capteur d'images est, au moins en partie, réalisé avec des matériaux semiconducteurs organiques.
[0012] Un autre objet d'un mode de réalisation est de prévoir un dispositif optoélectronique comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images plus facile à réaliser que les systèmes d'affichage connus.
[0013] Un autre objet est de réduire l'épaisseur du dispositif optoélectronique.
[0014] Un autre objet d'un mode de réalisation est de réaliser une surface tactile comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images.
[0015] Un autre objet d'un mode de réalisation est que tout ou partie du dispositif optoélectronique puisse être réalisé par des dépôts successifs de couches par des techniques d'impression, par exemple par jet d'encre, par héliographie, par sérigraphie, par flexographie ou par enduction.
[0016] Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif optoélectronique comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images, l'écran d'affichage comprenant une matrice de composants électroluminescents organiques reliés à des premières transistors, le capteur d'images comprenant une matrice de photodétecteurs organiques reliés à des deuxièmes transistors, la résolution du dispositif optoélectronique pour les composants électroluminescents étant supérieure à 300 ppi et la résolution du dispositif optoélectronique pour les photodétecteurs étant supérieure à 300 ppi, l'épaisseur totale du dispositif optoélectronique étant inférieure à 2 mm
[0017] Selon un mode de réalisation, les premiers et deuxièmes transistors comprennent des régions semiconductrices en contact avec une première couche isolante électriquement .
[0018] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une deuxième couche isolante électriquement, toutes les premières électrodes étant au contact de la deuxième couche isolante électriquement.
[0019] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une deuxième électrode connectée à tous les composants électroluminescents et/ou à tous les photodétecteurs.
[0020] Selon un mode de réalisation, la deuxième électrode est au contact de tous les composants électroluminescents et de tous les photodétecteurs.
[0021] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un substrat et un empilement de couches recouvrant le substrat et contenant les composants électroluminescents et les photodétecteurs, et les photodétecteurs sont situés entre les composants électroluminescents et le substrat ou les composants électroluminescents sont situés entre les photodétecteurs et le substrat.
[0022] Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs comprennent au moins une couche conductrice électriquement ou semiconductrice commune à tous les photodétecteurs et comprenant des ouvertures, les composants électroluminescents étant reliés aux premiers transistors par des éléments conducteurs électriquement s'étendant par les ouvertures. [0023] Selon un mode de réalisation, la deuxième électrode est connectée à tous les composants électroluminescents et comprend des ouvertures, les photodétecteurs étant reliés aux deuxièmes transistors par des éléments conducteurs électriquement s'étendant par les ouvertures.
[0024] Selon un mode de réalisation, au moins l'un des photodétecteurs recouvre plus d'un composant électroluminescent .
[0025] Selon un mode de réalisation, chaque photodétecteur recouvre un seul composant électroluminescent.
[0026] Selon un mode de réalisation, la couche conductrice électriquement ou semiconductrice est connectée à la deuxième électrode .
[0027] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre des premiers filtres colorés recouvrant les photodétecteurs .
[0028] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre des deuxièmes filtres colorés recouvrant les composants électroluminescents.
[0029] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend, en outre, une couche opaque au rayonnement capté par les photodétecteurs s'étendant entre les premiers et deuxièmes filtres .
[0030] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un filtre angulaire, recouvrant chaque photodétecteur, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à une face du dispositif optoélectronique est supérieure à un seuil et à laisser passer des rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est inférieure au seuil. [0031] Selon un mode de réalisation, chaque composant électroluminescent comprend une première région active qui est la région de laquelle est émis la majorité du rayonnement émis par le composant électroluminescent et chaque photodétecteur comprend une deuxième région active qui est la région de laquelle est capté la majorité du rayonnement capté par le photodétecteur.
[0032] Selon un mode de réalisation, les premiers et deuxièmes transistors sont des transistors à effet de champ comprenant des grilles, le dispositif optoélectronique comprenant en outre des premières pistes conductrices connectées aux grilles des premiers transistors et des deuxièmes pistes conductrices connectées aux grilles des deuxièmes transistors et au moins l'une des premières pistes conductrices est également connectée à la grille de l'un des deuxièmes transistors.
[0033] Selon un mode de réalisation, les composants électroluminescents comprennent au moins des premiers composants électroluminescents adaptés à émettre un premier rayonnement et des deuxièmes composants électroluminescents adaptés à émettre un deuxième rayonnement et les premières pistes conductrices connectées aux grilles des premiers transistors reliés aux premiers composants électroluminescents sont également connectées aux grilles des deuxièmes transistors reliés aux photodétecteurs adjacents aux premiers composants électroluminescents.
[0034] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un filtre infrarouge recouvrant les photodétecteurs.
[0035] Un mode de réalisation prévoit également l'utilisation du dispositif optoélectronique tel que défini précédemment pour la détection d'au moins une empreinte digitale d'un utilisateur . [0036] Bref exposé des dessins
[0037] 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 :
[0038] la figure 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d'affichage ;
[0039] la figure 2 est une autre vue en coupe, partielle et schématique, du mode de réalisation de la figure 1 ;
[0040] la figure 3 est une vue en coupe, partielle et schématique, analogue à la figure 2 illustrant un autre agencement de l'écran d'affichage et du capteur d'images ;
[0041] la figure 4 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d'affichage ;
[0042] la figure 5 est une vue de dessus, partielle et schématique, du dispositif optoélectronique représenté en figure 4 ;
[0043] la figure 6 est une autre vue de dessus, partielle et schématique, du dispositif optoélectronique représenté en figure 4.
[0044] la figure 7 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d'affichage ;
[0045] la figure 8 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d'affichage ;
[0046] la figure 9 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d'affichage ;
[0047] la figure 10 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d'affichage ;
[0048] la figure 11 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d'affichage ;
[0049] la figure 12 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un filtre angulaire du dispositif optoélectronique représenté en figure 11 ;
[0050] la figure 13 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un filtre angulaire du dispositif optoélectronique représenté en figure 11 ; et
[0051] la figure 14 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant un capteur d' images et un écran d' affichage .
[0052] Exposé détaillé
[0053] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par souci de clarté, seules les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, le fonctionnement de l'écran d'affichage et du capteur d'images n'a pas été détaillé, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les écrans et capteurs usuels. De plus, les autres constituants du dispositif électronique intégrant un écran d'affichage et un capteur d'image n'ont pas non plus été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les autres constituants usuels des dispositifs électroniques à écran d'affichage.
[0054] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
[0055] Dans la description qui suit, lorsqu'on fait référence aux termes ""de l'ordre de" et "sensiblement", cela signifie à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0056] Par ailleurs, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "haut", "bas", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., il est fait référence, sauf précision contraire, à l'orientation des figures .
[0057] Un pixel d'une image correspond à l'élément unitaire de l'image affichée par l'écran d'affichage. Lorsque l'écran d'affichage est un écran d'affichage d'images couleur, il comprend en général pour l'affichage de chaque pixel de l'image au moins trois composants d'émission et/ou de régulation de l'intensité lumineuse, également appelés sous- pixels d'affichage, qui émettent chacun un rayonnement lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert et le bleu) . La superposition des rayonnements émis par ces trois sous-pixels d'affichage fournit à l'observateur la sensation colorée correspondant au pixel de l'image affichée. On appelle dans ce cas pixel d'affichage de l'écran d'affichage l'ensemble formé par les trois sous- pixels d'affichage utilisés pour l'affichage d'un pixel d'une image. Lorsque l'écran d'affichage est un écran d'affichage d'images monochromes, il comprend en général une seule source lumineuse pour l'affichage de chaque pixel de l'image.
[0058] On appelle région active d'un composant optoélectronique, notamment un composant électroluminescent d'un sous-pixel d'affichage ou un photodétecteur, la région depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par le composant optoélectronique ou la région depuis laquelle est captée la majorité du rayonnement électromagnétique reçu par le composant optoélectronique. Dans la suite de la description, un composant optoélectronique est dit organique lorsque la région active du composant optoélectronique est en majorité, de préférence en totalité, en au moins un matériau organique ou un mélange de matériaux organiques.
[0059] Un mode de réalisation prévoit un dispositif optoélectronique comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images. L'écran d'affichage comprend une matrice de sous-pixels d'affichage comprenant chacun un composant électroluminescent organique et le capteur d'images comprend une matrice de photodétecteurs organiques. Selon un mode de réalisation, les régions actives des composants électroluminescents des sous-pixels d'affichage sont formées sensiblement dans le même plan que les régions actives des photodétecteurs. Selon un mode de réalisation, les composants électroluminescents et les photodétecteurs ont une électrode commune .
[0060] Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue latérale en coupe et une vue de dessus en coupe, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 5 comprenant un capteur d'images et un écran d'affichage. La figure 2 est une vue en coupe de la figure 1 selon la ligne II-II.
[0061] Le dispositif 5 comprend du bas vers le haut en figure 1 :
un substrat 10 ;
un empilement 12 dans lequel sont formés des transistors en couches minces Tl et T2 ;
des électrodes 14, 15, chaque électrode 14 étant reliée à l'un des transistors Tl et chaque électrode 15 étant reliée à l'un des transistors T2 ;
des composants électroluminescent 16, par exemple des diodes électroluminescentes organiques 16, également appelées OLED (sigle anglais pour Organic Light-Emitting Diode) , chaque composant électroluminescent 16 étant au contact de l'une des électrodes 14 et des photodétecteurs 18, par exemple des photodiodes organiques 18, également appelées OPD (sigle anglais pour Organic Photodiode) , chaque photodétecteur 18 étant au contact de l'une des électrodes 15, les diodes électroluminescentes organiques 16 et les photodiodes organiques 18 étant séparées latéralement par une couche isolante électriquement 20 ;
une électrode 22 au contact de toutes les diodes électroluminescentes organiques 16 et de toutes les photodiodes organiques 18 ; et
un revêtement 24.
[0062] De préférence, la résolution du dispositif optoélectronique pour les composants électroluminescents 16 est supérieure à 300 ppi et la résolution du dispositif optoélectronique pour les photodétecteurs 18 est supérieure à 300 ppi . De préférence, l'épaisseur totale du dispositif optoélectronique est inférieure à 2 mm.
[0063] Selon un mode de réalisation, chaque diode électroluminescente organique 16 comprend une région active 30, les électrodes 14 et 22 étant au contact de la région active 30.
[0064] Selon un mode de réalisation, chaque photodiode organique 18 comprend du bas vers le haut en figure 1 :
une première couche d'interface 40 au contact de l'une des électrodes 15 ;
une région active 42 au contact de la première couche d'interface 40 ; et
une deuxième couche d'interface 44 au contact de la région active 42, l'électrode 22 étant au contact de la deuxième couche d'interface 44.
[0065] Selon le mode de réalisation, l'empilement 12 comprend :
des pistes conductrices électriquement 50 reposant sur le substrat 10 et formant les conducteurs de grille des transistors Tl et T2 ;
une couche 52 d'un matériau diélectrique recouvrant les conducteurs de grille 50 et le substrat 10 entre les conducteurs de grille 50 et formant les isolants de grille des transistors Tl et T2 ;
des régions actives 54 reposant sur la couche diélectrique 52 en vis-à-vis des conducteurs de grille 50 ;
des pistes conductrices électriquement 56 au contact des régions actives 54 et formant les contacts de drain et de source des transistors Tl et T2 ; et une couche 58 d'un matériau diélectrique recouvrant les régions actives 54 et les pistes conductrices électriquement 56, les électrodes 14 reposant sur la couche 58 et étant connectées à certaines des pistes conductrices 56 par des vias conducteurs 60 traversant la couche isolante 58 et les électrodes 15 reposant sur la couche 58 et étant connectées à certaines des pistes conductrices 56 par des vias conducteurs 62 traversant la couche isolante 58.
[0066] A titre de variante, les transistors Tl et T2 peuvent être du type à grille haute.
[0067] La couche d'interface 40 ou 44 peut correspondre à une couche injectrice d'électrons ou à une couche injectrice de trous. Le travail de sortie de la couche d'interface 40 ou 44 est adapté à bloquer, collecter ou injecter des trous et/ou des électrons suivant que cette couche d'interface joue le rôle d'une cathode ou d'une anode. Plus précisément, lorsque la couche d'interface 40 ou 44 joue le rôle d'anode, elle correspond à une couche injectrice de trous et bloqueuse d'électrons. Le travail de sortie de la couche d'interface 40 ou 44 est alors supérieur ou égal à 4,5 eV, de préférence supérieur ou égal à 5 eV. Lorsque la couche d'interface 40 ou 44 joue le rôle de cathode, elle correspond à une couche injectrice d'électrons et bloqueuse de trous. Le travail de sortie de la couche d'interface 40 ou 44 est alors inférieur ou égal à 4,5 eV, de préférence inférieur ou égal à 4,2 eV.
[0068] Selon un mode de réalisation, l'électrode 14 ou 22 joue de façon avantageuse directement le rôle de couche injectrice d'électrons ou de couche injectrice de trous pour la diode électroluminescente 16 et il n'est pas nécessaire de prévoir, pour la diode électroluminescente 16, de couche d'interface prenant en sandwich la région active 30 et jouant le rôle d'une couche injectrice d'électrons ou d'une couche injectrice de trous. Selon un autre mode de réalisation, des couches d'interface jouant le rôle de couche injectrice d'électrons ou de couche injectrice de trous peuvent être prévues entre la région active 30 et les électrodes 14, 15,
22.
[0069] Le substrat 10 peut être un substrat rigide ou un substrat flexible. Le substrat 10 peut avoir une structure monocouche ou correspondre à un empilement d'au moins deux couches. Un exemple de substrat rigide comprend un substrat en silicium, en germanium ou en verre. De préférence, le substrat 10 est un film flexible. Un exemple de substrat flexible comprend un film en PEN (polyéthylène naphtalate) , PET (polyéthylène téréphtalate) , PI (polyimide) , TAC (triacétate de cellulose) , COP (copolymère cyclo-oléfine) ou PEEK (polyétheréthercétone) . L'épaisseur du substrat 10 peut être comprise entre 5 ym et 1000 ym. Selon un mode de réalisation, le substrat 10 peut avoir une épaisseur de 10 ym à 300 ym, de préférence entre 75 ym et 250 ym, notamment de l'ordre de 125 ym, et présenter un comportement flexible, c'est-à-dire que le substrat 10 peut, sous l'action d'une force extérieure, se déformer, notamment se plier, sans se casser ou se déchirer. Le substrat 10 peut comprendre au moins une couche sensiblement étanche à l'oxygène et à l'humidité afin de protéger les couches organiques du dispositif 5. Il peut s'agir d'une couche ou de couches déposées par un procédé de dépôt de couches minces (ALD, sigle anglais pour Atomic Layer Déposition), par exemple une couche en AI2O3.
[0070] Selon un mode de réalisation, le matériau composant les électrodes 14, 15 et l'électrode 22 est choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde conducteur transparent (TCO), notamment de 1 ' ITO, un oxyde de zinc et d'aluminium (AZO, acronyme anglais pour Aluminium Zinc Oxide) , un oxyde de gallium et de zinc (GZO, acronyme anglais pour Gallium Zinc Oxide) , un alliage ITO/Ag/ITO, un alliage ITO/Mo/ITO, un alliage AZO/Ag/AZO ou un alliage ZnO/Ag/ZnO ;
un métal ou un alliage métallique, par exemple de l'argent (Ag) , de l'or (Au), du plomb (Pb) , du palladium (Pd) , du cuivre (Cu) , du nickel (Ni) , du tungstène (W) , du molybdène (Mo), de l'aluminium (Al), du chrome (Cr) ou un alliage de magnésium et d'argent (MgAg) ;
des nanofils de carbone, d'argent et de cuivre ;
du graphène ; et
un mélange d'au moins deux de ces matériaux.
[0071] De préférence, l'électrode 22 est en MgAg, l'électrode 14 est en Al et l'électrode 15 est en ITO ou en ITO/Mo/ITO.
[0072] Lorsque le rayonnement émis par l'écran d'affichage s'échappe du dispositif optoélectronique 5 par le revêtement 24, l'électrode 22 et le revêtement 24 sont au moins en partie transparents au rayonnement électromagnétique émis par les diodes électroluminescentes organiques 16 et au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes organiques 18. L'électrode 22 est par exemple en MgAg. L'électrode 22 est alors de préférence semi-transparente , par exemple à environ 50 %, pour assurer le rôle de cavité optique afin de maximiser l'émission de lumière. Les électrodes 14, 15 et le substrat
10 peuvent alors être opaques au rayonnement électromagnétique émis par les diodes électroluminescentes organiques 16 et au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes organiques 18. Lorsque le rayonnement émis par l'écran d'affichage s'échappe du dispositif optoélectronique 5 par le substrat 10, les électrodes 14, 15 et le substrat 10 sont des matériaux au moins en partie transparents au rayonnement électromagnétique émis par les diodes électroluminescentes organiques 16 et au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes organiques 18. Les électrodes 14, 15 sont par exemple en TCO. L'électrode 22 peut alors être opaque au rayonnement électromagnétique émis par les diodes électroluminescentes organiques 16 et au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes organiques 18.
[0073] La couche isolante 20 peut avoir une structure monocouche ou multicouche et comprendre au moins une couche en nitrure de silicium (SiN) , en oxyde de silicium (SiCy) ou en un polymère, notamment une résine. La couche isolante 20 peut correspond à un empilement de couches inorganiques, notamment en SiN ou SiCy et d'au moins une couche en un polymère .
[0074] Le revêtement 24 est transparent ou partiellement transparent à la lumière visible. Le revêtement 24 est de préférence sensiblement étanche à l'air et à l'eau. Le matériau composant le revêtement 24 est choisi dans le groupe comprenant un polyépoxyde ou un polyacrylate . Parmi les polyépoxydes, le matériau composant le revêtement 24 peut être choisi parmi le groupe comprenant les résines époxy au bisphénol A, notamment le diglycidyléther du bisphénol A (DGEBA) et les diglycidyléther du bisphénol A et du tétrabromobisphénol A, les résines époxy au bisphénol F, les résines époxy novolaques, notamment les résines époxy-phénol- novolaques (EPN) et les résines époxy-crésol-novolaques (ECN) , les résines époxy aliphatiques, notamment les résines époxy à groupes glycidiles et les époxydes cycloaliphatiques, les résines époxy glycidylamine, notamment les éthers de glycidyle de la méthylène dianiline (TGMDA) , et un mélange d'au moins deux de ces composés. Parmi les polyacrylates , le matériau composant le revêtement 24 peut être réalisé à partir de monomères comprenant l'acide acrylique, le méthylméthacrylate, 1 ' acrylonitrile, les méthacrylates, l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyl, le 2-chloroéthyl vinyl éther, l'acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate d ' hydroxyéthyl , l'acrylate de butyle, le méthacrylate de butyle, le triacrylate de triméthylolpropane (TMPTA) et des dérivés de ces produits. Le revêtement 24 peut comprendre au moins une couche de SiN, par exemple déposée par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD, sigle anglais pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Déposition) et/ou une couche d'oxyde d'aluminium (AI2O3) , par exemple déposée par ALD. Le revêtement 24 peut comprendre une structure multicouche comprenant une couche organique entre deux couches de SiN, la couche organique jouant le rôle de couche d'absorption d'humidité.
[0075] Lorsque le revêtement 24 comprend au moins un polyépoxyde ou un polyacrylate, l'épaisseur du revêtement 24 est comprise entre 1 ym et 50 ym, de préférence entre 5 ym et 40 ym, notamment de l'ordre de 15 ym. Lorsque le revêtement 24 comprend une couche de SiN, l'épaisseur du revêtement 24 est comprise entre 100 nm et 300 nm. Lorsque le revêtement 24 comprend une couche de AI2O3, l'épaisseur du revêtement 24 est comprise entre 1 nm et 50 nm.
[0076] La région active 30 de la diode électroluminescente 16 est par exemple en un matériau électroluminescent. Le matériau électroluminescent peut être un matériau électroluminescent polymérique, tel que décrit dans la publication intitulée "Progress with Light-Emitting Polymers" de M.T. Bernius, M. Inbasekaran, J. O'Brien and W. Wu (Advanced Materials, 2000, Volume 12, Issue 23, pages 1737- 1750) ou un matériau électroluminescent de faible poids moléculaire tel que l'aluminium trisquinoline, comme cela est décrit dans le brevet US 5 294 869. Le matériau électroluminescent peut comprendre un mélange d'un matériau électroluminescent et d'un colorant fluorescent ou peut comprendre une structure en couches d'un matériau électroluminescent et d'un colorant fluorescent. Les polymères émetteurs de lumière comprennent le polyfluorène, le polybenzothlazole, la polytriarylamine, le poly (phénylènevinylène) et le polythophène . Les polymères émetteurs de lumière préférés comprennent les homopolymères et les copolymères de 9, 9-di-n-octylfluorène (F8), de N, N- bis (phényl) -4-sec-butylphénylamine (TFB) , de benzothiadiazole (BT) et de 4 , 4 ' -N, N' -dicarbazole-biphényl (CBP) dopé avec du tris (2-phénylpyridine) d'iridium (Ir(ppy)3) . L'épaisseur de la région active 30 est comprise entre 1 nm et 100 nm.
[0077] Dans le cas où la couche d'interface 40 ou 44 joue le rôle d'une couche injectrice d'électrons, le matériau composant la couche d'interface 40 ou 44 est choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde métallique, notamment un oxyde de titane ou un oxyde de zinc ;
un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NET-5/NDN-1 ou NET-8/MDN-26 ;
un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, par exemple le polymère PEDOT : Tosylate qui est un mélange de poly (3,4)- éthylènedioxythiophène et de tosylate ;
un carbonate, par exemple du CsCCg ;
un polyélectrolyte, par exemple du poly [ 9, 9-bis (3 ' - (N,N- diméthylamino) propyl) -2, 7-fluorène-alt-2, 7- (9, 9- dioctyfluorène) ] (PFN) , du poly[3- (6- triméthylammoniumhexyl ) thiophène] (P3TMAHT) ou du poly[9,9- bis (2-éthylhexyl) fluorène] -b-poly [3- (6- triméthylammoniumhexyl ] thiophène (PF2/6-b-P3TMAHT) ; un polymère de polyéthylèneimine (PEI) ou un polymère de polymère de polyéthylèneimine éthoxylée (PEIE) , propoxylée et/ou butoxylée ;
1e MgAg ;
le tris (8-hydroxyquinoléine) aluminium (III) (Alq3) ;
le 2- (4-Biphénylyl) -5- (4-tert-butylphényl) -1, 3, 4- oxadiazole (Bu-PBD) ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
[0078] De préférence, la couche d'interface inférieure 40 joue le rôle d'une couche injectrice d'électrons et est en polymère de polyéthylèneimine éthoxylée.
[0079] Dans le cas où la couche d'interface 40 ou 44 joue le rôle d'une couche injectrice de trous, le matériau composant la couche d'interface 40 ou 44 peut être choisi parmi le groupe comprenant :
un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, notamment les matériaux commercialisés sous les appellations Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 par la société Sigma-Aldrich, le polymère PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly(3,4)- éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, ou une polyaniline ;
un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NHT-5/NDP-2 ou NHT-18/NDP-9 ;
un polyélectrolyte, par exemple le Nafion ;
un oxyde métallique, par exemple un oxyde de molybdène, un oxyde de vanadium, de l'ITO, ou un oxyde de nickel ;
le Bis [ (1-naphthyl) -N-phényl] benzidine (NPB) ;
les triarylamines (TPD) ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux. [0080] De préférence, dans le cas où la couche d'interface 40 ou 44 joue le rôle d'une couche injectrice de trous, le matériau composant la couche d'interface 40 ou 44 est un polymère conducteur ou semiconducteur dopé.
[0081] De préférence, la couche d'interface supérieure 44 joue le rôle de couche injectrice de trous et est en PEDOT:PSS Un avantage du PEDOT:PSS est qu'il peut être facilement déposé par des techniques d'impression, par exemple par jet d'encre, par héliographie, par sérigraphie ou par enduction.
[0082] L'épaisseur de la couche d'interface inférieure 40 est comprise entre une monocouche et 10 ym, de préférence entre une monocouche et 60 nm, notamment de l'ordre de 10 nm. L'épaisseur de la couche d'interface supérieure 44 recouvrant la région active 42 est comprise entre 10 nm et 20 ym, de préférence entre 50 nm et 500 nm, notamment de l'ordre de 100 nm.
[0083] La région active 42 comprend au moins un matériau organique et peut comprendre un empilement ou un mélange de plusieurs matériaux organiques. La région active 42 peut comprendre un mélange d'un polymère donneur d'électrons et d'une molécule accepteuse d'électrons. La zone fonctionnelle de la région active 42 est délimitée par le recouvrement entre la couche d'interface inférieure 40 et la couche d'interface supérieure 44. Les courants traversant la zone fonctionnelle de la région active 42 peuvent varier de quelques femtoampères à quelques microampères. L'épaisseur de la région active 42 recouvrant la couche d'interface inférieure 40 peut être comprise entre 50 nm et 5 ym, de préférence entre 300 nm et 2 ym, par exemple de l'ordre de 500 nm.
[0084] La région active 42 peut comprendre des petites molécules, des oligomères ou des polymères. Il peut s'agir de matériaux organiques ou inorganiques. La région active 42 peut comprendre un matériau semiconducteur ambipolaire, ou un mélange d'un matériau semiconducteur de type N et d'un matériau semiconducteur de type P, par exemple sous forme de couches superposées ou de mélange intime à l'échelle nanométrique de façon à former une hétéroj onction en volume.
[0085] Des exemples de polymères semiconducteurs de type P adaptés à la réalisation de la région active 42 sont le poly (3-hexylthiophène) (P3HT) , le poly[N- 9' -heptadécanyl- 2, 7-carbazole-alt-5, 5- (4, 7-di-2-thiényl-2' , l' , 3' - benzothiadiazole) ] (PCDTBT) , le Poly [ (4, 8-bis- (2- éthylhexyloxy) -benzo [ 1 , 2-b; 4 , 5-b ' ] dithiophène) -2, 6-diyl-alt- (4- (2-éthylhexanoyl) -thie-no [3, 4-b] thiophène) ) -2, 6- diyl ] ; 4 , 5-b ' ] dithi-ophène) -2, 6-diyl-alt- (5, 5' -bis (2- thiényl) -4,4, -dinonyl-2, 2 ' -bithiazole) -5 ' , 5 ' ' -diyl] (PBDTTT- C) , le poly [2-méthoxy-5- (2-éthyl-hexyloxy) -1, 4-phénylène- vinylène] (MEH-PPV) ou le Poly [2, 6- (4, 4-bis- (2-éthylhexyl) - 4H-cydopenta [2, 1-b; 3, 4-b' ] dithiophène) -ait-4, 7 (2, 1, 3- benzothiadiazole) ] (PCPDTBT) .
[0086] Des exemples de matériaux semiconducteurs de type N adaptés à la réalisation de la région active 42 sont les fullerènes, notamment le C60, le [ 6, 6] -phényl-C61-butanoate de méthyle ([60]PCBM), le [ 6, 6] -phényl-C71-butanoate de méthyle ([70]PCBM), le pérylène diimide, l'oxyde de zinc (ZnO) ou des nanocristaux permettant la formation de boîtes quantiques, en anglais quantum dots ou des petites molécules.
[0087] L'épaisseur de l'empilement comprenant la couche d'interface inférieure 40, la région active 42 et la couche d'interface supérieure 44 est comprise entre 500 nm et 4 ym, de préférence entre 500 nm et 1 ym.
[0088] Les pistes conductrices 50, 56 peuvent être du même matériau que les électrodes 14, 15 et/ou 22.
[0089] Les régions actives 54 peuvent être en silicium polycristallin, notamment du silicium polycristallin déposé à basse température (LTPS, sigle anglais pour Low Température Polycristalline Silicon) , en silicium amorphe (aSi) , en oxyde de zinc-gallium-indium (IGZO), en polymère ou comprendre des petites molécules utilisées de façon connue pour la réalisation de transistors organiques en couches minces (OTFT, sigle anglais pour Organic Thin Film Transistor) .
[0090] Selon un mode de réalisation, les régions actives 54 des transistors Tl et T2 peuvent être en des matériaux différents. A titre d'exemple, la région active 54 du transistor T2 relié à la photodiode peut être en IGZO ou en aSi et la région active 54 du transistor Tl relié à la diode électroluminescente peut être en LTPS.
[0091] La couche isolante 52 peut être en SiN, en Si02 ou en un polymère organique. La couche isolante 52 peut avoir une épaisseur comprise entre 10 nm et 4 ym.
[0092] La couche isolante 52 peut être en SiN, en Si02 ou en un polymère organique. La couche isolante 52 peut avoir une épaisseur comprise entre 10 nm et 4 ym.
[0093] La couche isolante 58 peut être en SiN, en Si02 ou en polymère organique. La couche isolante 58 peut avoir une épaisseur comprise entre 10 nm et 4 ym.
[0094] Le dispositif 5 peut en outre comprendre un filtre polarisant, disposé par exemple sur le revêtement 24. Le dispositif 5 peut en outre comprendre des filtres de couleur en vis-à-vis des photodétecteurs 18 pour obtenir une sélection en longueur d'onde du rayonnement atteignant les photodétecteurs 18.
[0095] Comme cela est visible en figure 2, les diodes électroluminescentes 16 et les photodétecteurs 18 sont agencés en rangées et en colonnes, les diodes électroluminescentes 16 étant disposées de façon alternée avec les photodétecteurs 18. [0096] Dans le présent mode de réalisation, dans la coupe de la figure 2, chaque région active 30 d'une diode électroluminescente 16 est représentée de forme carrée et chaque région active 42 d'une photodiode 18 est représentée de forme rectangulaire. Toutefois, il est clair que la forme des régions actives 30, 42 peut être différente, par exemple polygonale. Dans le plan de coupe de la figure 2, la surface occupée par la région active 42 d'une photodiode 18 est inférieure à la surface de la région active 30 d'une diode électroluminescente 16. Toutefois, il est clair que les surfaces des régions actives 30 des diodes électroluminescentes 16 et des régions actives 42 des photodiodes 18 dépendent des applications visées.
[0097] Selon un mode de réalisation, le dispositif 5 est adapté à détecter la position d'un organe d ' actionnement, non représenté, par rapport à la matrice de photodétecteurs 18. En particulier, le dispositif 5 peut être adapté à détecter des déplacements de l'organe d ' actionnement dans un plan parallèle au plan de la matrice de photodétecteurs 18, et des variations de la distance Z entre l'organe d ' actionnement et la matrice de photodétecteurs 18.
[0098] Selon un mode de réalisation, le dispositif 5 est adapté à détecter des variations de l'ombre portée de l'organe d ' actionnement sur la matrice de capteurs, lorsque l'organe d ' actionnement est disposé entre une source lumineuse et la matrice et à en déduire une information représentative d'une variation de position de l'organe d ' actionnement . La source de lumière est de préférence la lumière ambiante, par exemple le soleil ou l'éclairage électrique intérieur d'une pièce d'un bâtiment .
[0099] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif 5 comprend, en outre, une source d'un rayonnement susceptible d'être renvoyé, au moins en partie, par 1 ' organe d ' actionnement . Le dispositif 5 est adapté à détecter le rayonnement renvoyé sur la matrice de photodétecteurs et à en déduire une information représentative d'une variation de position de l'organe d ' actionnement . Il s'agit, par exemple, d'un rayonnement visible ou infrarouge. Dans ce cas, on utilise de préférence la réflexion/diffusion du rayonnement visible ou infrarouge sur l'organe d ' actionnement, vue par les capteurs de photons, pour obtenir une information relative à la position de l'organe d ' actionnement .
[0100] Les sous-pixels d'affichage peuvent se répartir en premiers sous-pixels d'affichage adaptés à émettre un rayonnement à une première longueur d'onde, en deuxièmes sous- pixels d'affichage adaptés à émettre un rayonnement à une deuxième longueur d'onde et en troisièmes sous-pixels d'affichage adaptés à émettre un rayonnement à une troisième longueur d'onde. Selon un mode de réalisation, les diodes électroluminescentes des premiers, deuxièmes et troisièmes sous-pixels d'affichage sont adaptées à émettre des rayonnements respectivement aux première, deuxième et troisième longueurs d'onde. Selon un autre mode de réalisation, les diodes électroluminescentes des premiers, deuxièmes et troisièmes sous-pixels d'affichage sont adaptées à émettre un rayonnement à une quatrième longueur d'onde et les premiers, deuxièmes et troisièmes sous-pixels d'affichage comprennent des blocs photoluminescents adaptés à convertir le rayonnement à la quatrième longueur d'onde en rayonnements respectivement aux première, deuxième et troisième longueurs d'onde. Selon un mode de réalisation, la première longueur d' onde correspond à de la lumière bleue et est dans la plage de 440 nm à 490 nm. Selon un mode de réalisation, la deuxième longueur d' onde correspond à de la lumière verte et est dans la plage de 510 nm à 570 nm. Selon un mode de réalisation, la troisième longueur d'onde correspond à de la lumière rouge et est dans la plage de 600 nm à 720 nm.
[0101] La figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'un autre agencement des photodiodes 18 dans lequel les photodiodes 18 sont prévues seulement à proximité, par exemple autour de certains des sous-pixels d'affichage. Selon un mode de réalisation, les photodiodes 18 peuvent être configurées pour détecter le rayonnement réfléchi par un organe d ' actionnement , par exemple le doigt d'un utilisateur. Selon un mode de réalisation, le capteur d'images peut être utilisé pour la détection d'une empreinte digitale d'un utilisateur. Il peut être avantageux, notamment pour la mise en oeuvre des algorithmes de traitement des images acquises par le capteur d'images que celui-ci soit configuré pour faire l'acquisition d'une image de façon préférentielle dans une plage de longueurs d'ondes préférées, par exemple le vert. Dans ce cas, les photodétecteurs 18 sont de préférence situés seulement autour des régions actives 30 des sous-pixels d'affichage émettant de la lumière dans la plage de longueurs d'ondes préférées, par exemple les sous-pixels d'affichage émettant de la lumière verte.
[0102] Selon les matériaux considérés, le procédé de formation des couches du capteur d'images et de l'écran d'affichage peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe du matériau composant les couches organiques aux emplacements souhaités notamment sous forme de sol-gel, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation (en anglais spray coating) ou dépôt de gouttes (en anglais drop-casting) . Selon les matériaux considérés, le procédé de formation des couches du capteur d'images et de l'écran d'affichage peut correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau composant les couches organiques est déposé sur la totalité de la structure et dans lequel les portions non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie ou ablation laser. Selon le matériau considéré, le dépôt sur la totalité de la structure peut être réalisé par exemple par voie liquide, par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Il peut s'agir notamment de procédés du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par enduction fente (en anglais slot-die coating) , revêtement à la lame (en anglais blade-coating) , flexographie ou sérigraphie. Lorsque les couches sont métalliques, le métal est, par exemple, déposé par évaporation ou par pulvérisation cathodique sur l'ensemble du support et les couches métalliques sont délimitées par gravure.
[0103] De façon avantageuse, au moins certaines des couches du capteur d'images et/ou de l'écran d'affichage peuvent être réalisées par des techniques d'impression. Les matériaux de ces couches décrites précédemment peuvent être déposés sous forme liquide, par exemple sous forme d'encres conductrices et semiconductrices à l'aide d'imprimantes à jet d'encre. Par matériaux sous forme liquide, on entend ici également des matériaux en gel déposables par des techniques d'impression. Des étapes de recuit sont éventuellement prévues entre les dépôts des différentes couches, mais les températures de recuit peuvent ne pas dépasser 150°C, et le dépôt et les éventuels recuits peuvent être réalisés à la pression atmosphérique .
[0104] Selon un mode de réalisation, les pistes conductrices 50 de commande des grilles des transistors Tl sont distinctes des pistes conductrices 50 de commande des grilles des transistors T2. Selon un mode de réalisation, les pistes conductrices 50 de commande des grilles d'au moins une partie des transistors T2 sont communes avec les pistes conductrices 50 de commande des grilles d'au moins une partie des transistors Tl. Ceci permet de façon avantageuse de réduire l'encombrement du dispositif optoélectronique. A titre d'exemple, lorsque le dispositif optoélectronique comprend plusieurs types de sous-pixels d'affichage qui émettent chacun un rayonnement lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert et le bleu) , les pistes conductrices 50 de commande des grilles des transistors Tl reliés aux diodes électroluminescentes 16 émettant dans au moins l'une de ces couleurs peuvent être confondues avec les pistes conductrices 50 de commande des grilles des transistors T2 reliés aux photodétecteurs 18 adjacents à ces diodes électroluminescentes 16. Dans ce cas, la lecture des signaux détectés par les photodétecteurs 18 est simultanée avec l'activation des diodes électroluminescentes 16.
[0105] La figure 4 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 70. Le dispositif optoélectronique 70 comprend l'ensemble des éléments du dispositif optoélectronique 5 décrit précédemment à la différence que les photodétecteurs 18 et les diodes électroluminescentes 16 sont réalisées dans deux niveaux différents de l'empilement de couches recouvrant le substrat 10. Dans le présent mode de réalisation, dans l'ensemble des couches recouvrant le substrat 10, les photodétecteurs 18 sont formés entre l'empilement 12 de couches dans lequel sont formés les transistors Tl, T2 et le niveau où sont formées les diodes électroluminescentes 16. En particulier les photodétecteurs 18 peuvent recouvrir les transistors Tl, T2 selon la direction d'empilement et/ou s'étendre sous les diodes électroluminescentes 16, selon la direction d'empilement. Ceci permet notamment d'augmenter la surface occupée par les photodétecteurs 18 et donc augmenter l'absorbance du rayonnement incident. [0106] Selon un mode de réalisation, le dispositif 70 comprend une couche 71 d'un matériau isolant électriquement recouvrant les photodiodes 18 et les électrodes 14 associées aux diodes électroluminescentes 16 sont formées sur la couche isolante 71. Les diodes électroluminescentes 16 sont séparées latéralement par une couche isolante électriquement 72 reposant sur la couche isolante 71. Les vias 60 reliant les électrodes 14 aux transistors Tl s'étendent alors successivement au travers des couches isolantes 71, 20 et 58 et éventuellement au travers de l'un des photodétecteurs 18 et de l'électrode 15 associée.
[0107] Selon un mode de réalisation, les couches d'interface 44 des photodiodes 18 sont communes et forme une couche d'interface 44 unique s'étendant sur la couche isolante 58 et comprenant des ouvertures 73 pour le passage des vias conducteurs 60 reliés aux diodes électroluminescentes 16. La couche d'interface 44 peut jouer le rôle d'électrode pour les photodétecteurs 18. A titre de variante, la couche d'interface 44 peut être reliée à l'électrode 22 par au moins un via conducteur, non représenté, traversant les couches isolantes 71 et 72.
[0108] En fonctionnement, les photodiodes 18 captent essentiellement la lumière incidente qui se propage entre les diodes électroluminescentes 16.
[0109] Les figures 5 et 6 sont des vues de dessus illustrant, de façon schématiques, deux agencements des diodes électroluminescentes 16 et des photodiodes 18.
[0110] Dans le mode de réalisation illustré en figure 5, chaque photodiode 18 s'étend sous une seule diode électroluminescente 16 et dépasse latéralement par rapport à la diode électroluminescente 16. La photodiode 18 peut être centrée sur la diode électroluminescente 18 correspondante. [0111] Dans le mode de réalisation illustré en figure 6, chaque photodiode 18 s'étend sous plusieurs diodes électroluminescentes 16, par exemple quatre diodes électroluminescentes, notamment une diode électroluminescente émettant de la lumière bleue, une diode électroluminescente émettant de la lumière rouge et deux diodes électroluminescentes émettant de la lumière verte.
[0112] La figure 7 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 75. Le dispositif 75 comprend tous les éléments du dispositif 70 représenté en figure 4, à la différence que les positions respectives des photodétecteurs 18 et des diodes électroluminescentes 16 sont inversées, les diodes électroluminescentes 16 étant réalisées entre les transistors Tl, T2 et les photodétecteurs 18 dans l'empilement de couches recouvrant le substrat 10.
[0113] Selon un mode de réalisation, le dispositif 75 comprend une couche 76 d'un matériau isolant électriquement recouvrant les diodes électroluminescentes 16 et les électrodes 15 associées aux photodétecteurs 18 sont formées sur la couche isolante 76. Les photodétecteurs 18 sont séparées latéralement par une couche isolante électriquement 77 reposant sur la couche isolante 76. Les vias 62 reliant les électrodes 15 aux transistors T2 s'étendent alors successivement au travers des couches isolantes 76, 20 et 58 et éventuellement au travers de l'une des diodes électroluminescentes 16 et de l'électrode 15 associée.
[0114] Selon un mode de réalisation, l'électrode 22 comprend des ouvertures 78 pour le passage des vias conducteurs 62 reliés aux photodétecteurs 18. En outre, selon un mode de réalisation, les couches d'interface 44 des photodiodes 18 sont communes et forme une couche d'interface 44 unique s'étendant sur la couche isolante 77. La couche d'interface 44 peut jouer le rôle d'électrode pour les photodétecteurs 18. A titre de variante, la couche d'interface 44 peut être reliée à l'électrode 22 par au moins un via conducteur, non représenté, traversant les couches isolantes 76 et 77.
[0115] Le présent mode de réalisation permet, de façon avantageuse, que la formation des photodétecteurs 18 ait lieu après l'ensemble des étapes associées à la formation des diodes électroluminescentes 16. En effet, les étapes associées à la formation des diodes électroluminescentes 16 peuvent comprendre des étapes de chauffage à des températures supérieures à 150 °C qui peuvent ne pas compatibles avec les matériaux utilisés pour la fabrication des photodétecteurs 18.
[0116] La figure 8 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 79. Le dispositif 79 comprend tous les éléments du dispositif 70 représenté en figure 4, à la différence que les transistors Tl et les transistors T2 sont réalisés dans deux niveaux différents de l'empilement de couches recouvrant le substrat 10. Dans le présent mode de réalisation, les transistors Tl et les diodes électroluminescentes 16 sont formés entre le substrat 10 et les transistors T2. A titre de variante, les transistors T2 et les photodétecteurs 18 peuvent être formés entre le substrat 10 et les transistors T2.
[0117] Le présent mode de réalisation permet, de façon avantageuse, de réaliser facilement les régions actives 54 des transistors Tl en un matériau différent des régions actives 54 des transistors T2. Selon un mode de réalisation, les régions actives 54 des transistors Tl reliés aux diodes électroluminescentes 16 peuvent être réalisées en LTPS, qui permet l'obtention de transistors Tl avec une excellente stabilité de tension de seuil, et les régions actives 54 des transistors T2 reliés aux photodétecteurs 18 peuvent être réalisées en IGZO ou en aSi, qui permet l'obtention de transistors T2 avec des courants de fuite inférieurs à 10 fA.
[0118] La figure 9 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 80. Le dispositif optoélectronique 80 comprend l'ensemble des éléments du dispositif optoélectronique 70 décrit précédemment en relation avec la figure 4 et comprend, en outre, pour chaque photodiode 18, un filtre de couleur 82 reposant sur revêtement 24 et aligné avec la photodiode 18 selon la direction d'empilement du dispositif 80. Une couche d'encapsulation 84 est représentée recouvrant les filtres colorés 82 et le revêtement 24. La couche d'encapsulation 84 est transparente ou partiellement transparente à la lumière visible. Les filtres colorés 82 peuvent être réalisés en résine coloré ou en un matériau plastique coloré comme le polydiméthylsiloxane (PDMS) . Les filtres colorés 82 permettent de filtrer le rayonnement incident qui atteint chaque photodiode 18. Ceci permet de faire l'acquisition d'une image de façon préférentielle dans une plage de longueurs d'ondes donnée, par exemple le vert, ce qui peut être avantageux notamment lorsque le capteur d'images est utilisé pour la détection d'une empreinte digitale d'un utilisateur.
[0119] La figure 10 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 90. Le dispositif optoélectronique 90 comprend l'ensemble des éléments du dispositif optoélectronique 80 décrit précédemment en relation avec la figure 9 et comprend, en outre, pour chaque diode électroluminescente 16, un filtre de couleur 92 reposant sur revêtement 24 et aligné avec la diode électroluminescente 16 selon la direction d'empilement du dispositif 90. Un masque 94 opaque à la lumière visible peut s'étendre sur le revêtement 24 entre les filtres colorés 82 et 92, notamment dans l'alignement de pistes métalliques du dispositif optoélectronique 90, notamment les pistes conductrices 56. Dans le présent mode de réalisation, la transmittance du filtre coloré 92 est proche du spectre d'émission de la région active 30 de la diode électroluminescente 16 sous-jacente. Ceci signifie que le filtre coloré 92 laisse passer sensiblement complètement la lumière émise par la région active 30 de la diode électroluminescente 16 et bloque les autres longueurs d'onde.
[0120] Les filtres colorés 92 et le masque opaque 94 assurent une fonction anti-réfléchissante. Il n'est pas alors nécessaire de prévoir une couche anti-reflet recouvrant la couche d'encapsulation 84 et comprenant par exemple un polariseur rectiligne et une lame quart d'onde.
[0121] Le rayonnement émis par la région active 30 de la diode électroluminescente 16 traverse le filtre coloré 92 recouvrant le composant électroluminescent 16. La transmittance du filtre coloré 92 étant proche du spectre d'émission de la diode électroluminescente 16, le rayonnement émis par la région active 30 n'est sensiblement pas atténué par le filtre coloré 92.
[0122] En présence d'un objet devant la couche d'encapsulation 84, le rayonnement est au moins en partie réfléchi par l'objet, non représenté, par exemple le doigt d'un utilisateur. Le rayonnement réfléchi est absorbé par le masque opaque 94 sauf au niveau des filtres 82 où le rayonnement réfléchi progresse jusqu'à atteindre les photodétecteurs 18. Comme il n'y a pas de système antireflet comprenant un polariseur et une lame quart d'onde, l'atténuation du rayonnement réfléchi, au cours de sa progression jusqu'au capteur d'images, est réduite.
[0123] L'essentiel des reflets perçus par un utilisateur d'un dispositif optoélectronique classique comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images provient de réflexions sur des pistes métalliques du dispositif optoélectronique. Dans le présent mode de réalisation, le rayonnement extérieur qui atteint la couche d'encapsulation 84 est absorbé par le masque opaque 94 sans se réfléchir sur les pistes métalliques du dispositif optoélectronique 90 recouvertes par le masque opaque 94. En outre, le rayonnement extérieur qui passe à travers les filtres colorés 82 n'est pas ou peu réfléchi. On obtient donc une fonction antireflet. Le rayonnement extérieur qui atteint le filtre coloré 92 peut se réfléchir notamment sur l'électrode 14. Toutefois, étant donné que ce rayonnement est filtré par le filtre coloré 92, l'intensité du rayonnement réfléchi vers un observateur est réduite.
[0124] La figure 11 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 100. Le dispositif optoélectronique 100 comprend l'ensemble des éléments du dispositif optoélectronique 90 décrit précédemment en relation avec la figure 10 à la différence que le filtre coloré 92 n'est pas présent et que le filtre 82 est remplacé par un filtre angulaire 102.
[0125] Chaque filtre angulaire 102 est adapté à filtrer le rayonnement incident en fonction de l'incidence du rayonnement par rapport à la face supérieure 104 du filtre angulaire 102, notamment pour que chaque photodétecteur 18 reçoive seulement les rayons dont 1 ' incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face supérieure 104 du filtre angulaire 102 est inférieure un angle d'incidence maximale inférieur à 45°, de préférence inférieur à 30°, plus préférentiellement inférieur à 20°, encore plus préférentiellement inférieur à 10°. Le filtre angulaire 102 est adapté à bloquer les rayons du rayonnement indicent dont 1 ' incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face supérieure 104 du filtre angulaire 102 est supérieure à l'angle d'incidence maximale. [0126] Selon un mode de réalisation, pour une application pour la détermination d'empreintes digitales, le doigt d'un utilisateur est placé au contact de la face supérieure du dispositif optoélectronique de sorte que les rayons lumineux passant par des zones de contact entre le doigt et la face supérieure sont fortement transmis tandis que les rayons lumineux traversant des zones hors contact, également appelées vallées, sont plus faiblement transmis. Les photodétecteurs 18 situés en regard des zones de contact collectent la lumière diffusée à faible incidence tandis que les photodétecteurs 18 situés en regard des zones hors contact collectent peu de lumière puisque celle-ci est pour l'essentiel bloquée par le filtre angulaire 102.
[0127] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif optoélectronique peut comprendre les filtres colorés 82, 92 décrits précédemment en relation avec la figure 10 et le masque opaque 94 et le filtre angulaire 102 décrits précédemment en relation avec la figure 11 formés dans deux niveaux différents dans l'empilement de couches recouvrant le substrat 10. Selon un autre mode de réalisation, les filtres colorés 82, 92 décrits précédemment en relation avec la figure 10 et le masque opaque 94 et le filtre angulaire 102 décrits précédemment en relation avec la figure 11 formés dans deux niveaux différents dans l'empilement de couches recouvrant le substrat 10, les filtres colorés 82, 92 étant formés au-dessus ou au-dessous du masque opaque 94 par rapport au substrat 10.
[0128] Les figures 12 et 13 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation du filtre angulaire 102.
[0129] Dans le présent mode de réalisation, le filtre angulaire 102 comprend un support, formé par exemple par le revêtement 24, et des murs 106 reposant sur le support 24 et délimitant des trous 108. On appelle "h" la hauteur des murs 106 mesurée depuis le support 24. Les murs 106 sont opaques au rayonnement détecté par les photodétecteurs 18, par exemple absorbants et/ou réfléchissants par rapport au rayonnement détecté par les photodétecteurs 18. Selon un mode de réalisation, les murs 106 sont absorbants dans le visible et/ou le proche infrarouge et/ou l'infrarouge. Les murs 106 peuvent être réalisés dans le même matériau que le masque opaque 94.
[0130] En figure 13, les trous 108 sont représentés avec une section droite carrée. De façon générale, la section droite des trous 108 dans la vue de dessus peut être circulaire, ovale ou polygonale, par exemple triangulaire, carrée ou rectangulaire .
[0131] Selon un mode de réalisation, les trous 108 sont disposés en rangées et en colonnes. Les trous 108 peuvent avoir sensiblement les mêmes dimensions. On appelle "w" la largeur d'un trou 108 mesurées selon la direction des rangées ou des colonnes. Selon un mode de réalisation, les trous 108 sont disposés régulièrement selon les rangées et selon les colonnes. On appelle "p" le pas de répétition des trous 108, c'est-à-dire la distance en vue de dessus des centres de deux trous 64 successifs d'une rangée ou d'une colonne.
[0132] Le filtre angulaire 102 représentés sur les figures 12 et 13 laisse seulement passer les rayons du rayonnement incident dont l'incidence par rapport au support 24 est inférieure à un angle d'incidence maximale a, qui est défini par la relation (1) suivante :
[0133] tan a = w/h (1)
[0134] Plus le rapport w/h est petit, plus l'angle d'incidence maximale est petit. La transmittance à incidence nulle du filtre angulaire 102 est proportionnelle au rapport entre la surface transparente en vue de dessus et la surface absorbante du filtre angulaire 102. Pour des applications à faible niveau de lumière, il est souhaitable que la transmittance soit maximale pour augmenter la quantité de lumière collectée par le capteur d'images. Pour des applications à fort niveau de lumière, la transmittance peut être diminuée afin de ne pas éblouir le capteur d'images.
[0135] Le rapport h/w peut varier de 1 à 20. Le pas p peut varier de 5 ym à 30 ym, par exemple environ 20 ym. La hauteur h peut varier de 1 ym à 1 mm, de préférence de 50 ym à 300 ym, par exemple environ 100 ym. La largeur w peut varier de 2 ym à 30 ym, par exemple environ 10 ym.
[0136] Les trous 108 peuvent être remplis d'air ou remplis d'un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement détecté par les photodétecteurs 18, par exemple du polydiméthylsiloxane (PDMS) . A titre de variante, les trous 108 peuvent être remplis par un matériau partiellement absorbant afin de filtrer chromatiquement les rayons filtrés angulairement par le filtre angulaire 102. Le filtre angulaire 102 peut alors en outre jouer le rôle du filtre coloré 82 décrit précédemment en relation avec la figure 9. Ceci permet de réduire l'épaisseur du système par rapport au cas où un filtre coloré distinct du filtre angulaire 102 serait présent. Le matériau de remplissage partiellement absorbant peut être une résine coloré ou un matériau plastique coloré comme le PDMS .
[0137] Le matériau de remplissage des trous 108 peut être adapté afin d'avoir une adaptation d'indice de réfraction avec la couche supérieure en contact avec le filtre angulaire 102 ou bien pour rigidifier la structure et améliorer la tenue mécanique du filtre angulaire 102.
[0138] Dans le mode de réalisation illustré sur les figures
12 et 13, les murs 106 sont en totalité en un matériau absorbant au moins pour les longueurs d'onde à filtrer angulairement . Les murs 106 peuvent être en résine colorée, par exemple une résine SU-8 colorée ou noire. A titre d'exemple, les murs 106 peuvent être en une résine noire absorbant dans le domaine visible et le proche infrarouge.
[0139] Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 102 représenté sur les figures 12 et 13 comprend les étapes suivantes :
dépôt d'une couche de résine colorée sur le support 24 dont l'épaisseur est sensiblement égale à la hauteur h ;
impression des motifs des murs 106 dans la couche de résine par photolithographie ; et
développement de la couche de résine pour ne conserver que les murs 106.
[0140] Un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 102 représenté sur les figures 12 et 13 comprend les étapes suivantes :
formation d'un moule en résine transparente, par des étapes de photolithographie, de forme complémentaire de la forme souhaitée des murs 106 ;
remplissage du moule par le matériau composant les murs 106 ; et
retrait de la structure obtenue du moule.
[0141] Un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 102 représenté sur les figures 12 et 13 comprend la perforation d'un film coloré d'épaisseur h, par exemple un film en PDMS, PMMA, PEC, COP. La perforation peut être réalisée en utilisant un outil de micro-perforation comprenant par exemple des micro-aiguilles pour obtenir les dimensions des trous 108 et le pas des trous 108 souhaités.
[0142] Selon une variante, chaque mur 106 peut comprendre un coeur 108 en un premier matériau au moins en partie transparent au rayonnement détecté par le capteur d'images et recouvert d'une couche opaque au rayonnement détecté par les photodétecteurs 18, par exemple absorbante et/ou réfléchissante par rapport au rayonnement détecté par les photodétecteurs 18. Le premier matériau peut être une résine. Le deuxième matériau peut être un métal, par exemple de l'aluminium (Al) ou du chrome (Cr) , un alliage métallique ou un matériau organique.
[0143] Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un filtre angulaire selon la variante décrite précédemment comprend les étapes suivantes :
dépôt d'une couche de résine transparente sur le support, par exemple par dépôt à la tournette ou par revêtement par enduction fente (en anglais slot die coating) ;
impression des motifs des murs dans la couche de résine par photolithographie ;
développement de la couche de résine pour ne conserver que les coeurs des murs ; et
formation de la couche opaque ou réfléchissante sur les coeurs, notamment par un dépôt sélectif, par exemple par évaporation, du deuxième matériau seulement sur les coeurs, ou par dépôt d'une couche du deuxième matériau sur les coeurs et sur le support entre les coeurs et par retrait du deuxième matériau présent sur le support.
[0144] La figure 14 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 110. Le dispositif optoélectronique 110 comprend l'ensemble des éléments du dispositif optoélectronique 90 décrit précédemment en relation avec la figure 10 et comprend en outre un filtre infrarouge 112 interposée entre les filtres colorés 82, 92 et la couche d'encapsulation 84. Le filtre infrarouge 112 est, par exemple, adapté à bloquer le rayonnement dont les longueurs d'onde sont comprises entre 590 nm et 1000 nm. Le filtre infrarouge 112 permet de façon avantageuse de filtrer la contribution du rayonnement solaire sur le capteur d'images.
[0145] Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaissent à l'homme de l'art. Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On note que l'homme de l'art peut combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, le filtre infrarouge 112 représenté en figure 14 peut être utilisé avec le dispositif optoélectronique 80 représenté en figure 9.

Claims

Revendications
1. Dispositif optoélectronique (5 ; 70 ; 80 ; 100 ; 110) comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images, l'écran d'affichage comprenant une matrice de composants électroluminescents organiques (16) reliés à des premières transistors (Tl), le capteur d'images comprenant une matrice de photodétecteurs organiques (18) reliés à des deuxièmes transistors (T2), la résolution du dispositif optoélectronique pour les composants électroluminescents étant supérieure à 300 ppi et la résolution du dispositif optoélectronique pour les photodétecteurs étant supérieure à 300 ppi, l'épaisseur totale du dispositif optoélectronique étant inférieure à 2 mm.
2. Dispositif optoélectronique selon la revendication 1, dans lequel les premiers et deuxièmes transistors (Tl, T2) comprennent des régions semiconductrices (54) en contact avec une première couche (52) isolante électriquement .
3. Dispositif optoélectronique selon la revendication 1 ou
2, comprenant une deuxième couche (58) isolante électriquement, toutes les premières électrodes (14, 15) étant au contact de la deuxième couche isolante électriquement .
4. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une deuxième électrode (22) connectée à tous les composants électroluminescents (16) et/ou à tous les photodétecteurs (18).
5. Dispositif optoélectronique selon la revendication 4, dans lequel la deuxième électrode (22) est au contact de tous les composants électroluminescents (16) et de tous les photodétecteurs (18).
6. Dispositif optoélectronique selon la revendication 1, 2 ou 4, comprenant un substrat (10) et un empilement de couches recouvrant le substrat et contenant les composants électroluminescents (16) et les photodétecteurs (18), et dans lequel les photodétecteurs (18) sont situés entre les composants électroluminescents (16) et le substrat ou les composants électroluminescents sont situés entre les photodétecteurs et le substrat.
7. Dispositif optoélectronique selon la revendication 6, dans lequel les photodétecteurs (18) comprennent au moins une couche (44) conductrice électriquement ou semiconductrice commune à tous les photodétecteurs (18) et comprenant des ouvertures (73) , les composants électroluminescents (16) étant reliés aux premiers transistors (Tl) par des éléments conducteurs électriquement (60) s'étendant par les ouvertures.
8. Dispositif optoélectronique selon la revendication 6 dans sa dépendance à la revendication 4, dans lequel la deuxième électrode (22) est connectée à tous les composants électroluminescents (16) et comprend des ouvertures (78), les photodétecteurs (18) étant reliés aux deuxièmes transistors (T2) par des éléments conducteurs électriquement (62) s'étendant par les ouvertures .
9. Dispositif optoélectronique selon les revendications 6 à 8, dans lequel au moins l'un des photodétecteurs (18) recouvre plus d'un composant électroluminescent (16).
10. Dispositif optoélectronique selon les revendications 6 à 8, dans lequel chaque photodétecteur (18) recouvre un seul composant électroluminescent (16).
11. Dispositif optoélectronique selon la revendication 7 dans sa dépendance à la revendication 4, dans lequel la couche (44) conductrice électriquement ou semiconductrice est connectée à la deuxième électrode (22) .
12. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant en outre des premiers filtres colorés (82) recouvrant les photodétecteurs (18).
13. Dispositif optoélectronique selon la revendication 12, comprenant en outre des deuxièmes filtres colorés (92) recouvrant les composants électroluminescents (16).
14. Dispositif optoélectronique selon la revendication 13, comprenant en outre une couche opaque (94) au rayonnement capté par les photodétecteurs (18) s'étendant entre les premiers et deuxièmes filtres (82, 92) .
15. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, comprenant en outre un filtre angulaire (102), recouvrant chaque photodétecteur (18), et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont l ' incidence par rapport à une direction orthogonale à une face (104) du dispositif optoélectronique est supérieure à un seuil et à laisser passer des rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est inférieure au seuil.
16. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel chaque composant électroluminescent (16) comprend une première région active (30) qui est la région de laquelle est émis la majorité du rayonnement émis par le composant électroluminescent et chaque photodétecteur (18) comprend une deuxième région active (42) qui est la région de laquelle est capté la majorité du rayonnement capté par le photodétecteur.
17. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel les premiers et deuxièmes transistors (Tl, T2) sont des transistors à effet de champ comprenant des grilles, le dispositif optoélectronique comprenant en outre des premières pistes conductrices (50) connectées aux grilles des premiers transistors (Tl) et des deuxièmes pistes conductrices (50) connectées aux grilles des deuxièmes transistors (T2) et dans lequel au moins l'une des premières pistes conductrices est également connectée à la grille de l'un des deuxièmes transistors.
18. Dispositif optoélectronique selon la revendication 17, dans lequel les composants électroluminescents (16) comprennent au moins des premiers composants électroluminescents (16) adaptés à émettre un premier rayonnement et des deuxièmes composants électroluminescents (16) adaptés à émettre un deuxième rayonnement et dans lequel les premières pistes conductrices (50) connectées aux grilles des premiers transistors (Tl) reliés aux premiers composants électroluminescents sont également connectées aux grilles des deuxièmes transistors (T2) reliés aux photodétecteurs (18) adjacents aux premiers composants électroluminescents .
19. Dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, comprenant en outre un filtre infrarouge (112) recouvrant les photodétecteurs (18).
20. Utilisation du dispositif optoélectronique (5 ; 70 ; 80 ;
100 ; 110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 pour la détection d'au moins une empreinte digitale d'un utilisateur.
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