EP3593342A1 - Systeme d'acquisition d'images - Google Patents

Systeme d'acquisition d'images

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EP3593342A1
EP3593342A1 EP18712962.2A EP18712962A EP3593342A1 EP 3593342 A1 EP3593342 A1 EP 3593342A1 EP 18712962 A EP18712962 A EP 18712962A EP 3593342 A1 EP3593342 A1 EP 3593342A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
image sensor
display screen
face
image acquisition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18712962.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Wilfrid Schwartz
Agathe Puszka
Quentin CHABLE
Benjamin BOUTHINON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isorg SA
Original Assignee
Isorg SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isorg SA filed Critical Isorg SA
Priority to EP22205316.7A priority Critical patent/EP4148718A1/fr
Publication of EP3593342A1 publication Critical patent/EP3593342A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G09G2360/144—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light being ambient light

Definitions

  • the present application relates to an image acquisition system.
  • An image acquisition system generally comprises an image sensor and an optical system interposed between the sensitive part of the image sensor and the object to be imaged and which makes it possible to form a clear image of the object to be imaged. on the sensitive part of the image sensor.
  • An object of an embodiment is to increase the sharpness of the image acquired by the image sensor of an image acquisition system in the absence of an optical system forming a clear image of the object. to image on the sensitive part of the image sensor.
  • Another object of an embodiment is that the surface of the sensitive portion of the image sensor is greater than one square centimeter.
  • Another object of an embodiment is that the distance between the object to be imaged and the sensitive portion of the image sensor is less than one centimeter.
  • Another object of an embodiment is that the distance between the object to be imaged and the sensitive part of the image sensor is greater than fifty micrometers.
  • an image acquisition system comprising:
  • an image sensor comprising a matrix of photodetectors adapted to detect said radiation and comprising a face
  • an angular filter covering the image sensor, and adapted to block the radii of said radiation whose incidence relative to a direction orthogonal to the face is greater than a threshold and to let radii of said radiation whose incidence relative to a direction orthogonal to the face is below the threshold.
  • the system further comprises a coating, at least partially transparent to said radiation and covering the image sensor, the angular filter being interposed between the coating and the image sensor.
  • the source is adapted to emit said radiation into the coating from the periphery of the coating, the coating acting as a waveguide for said radiation.
  • the radiation is in the visible range and / or in the infrared range.
  • the angular filter comprises a matrix of holes delimited by walls opaque to said radiation or a polarizing material, the holes being filled with air or a material at least partially transparent to said radiation.
  • the ratio between the height of the hole, measured perpendicular to the face, and the width of the hole, measured parallel to the face varies from 1 to 10.
  • the holes are arranged in rows and columns, the pitch between adjacent holes of the same row or the same column ranging from 10 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the height of each hole measured in a direction orthogonal to the face, varies from 1 ⁇ m to 1 mm.
  • the width of each hole, measured parallel to the face varies from 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the walls are entirely of a material opaque to said radiation.
  • each wall comprises a core of a material transparent to said radiation covered with a layer opaque to said radiation.
  • the system further comprises lenses covering the holes.
  • the system comprises, for each hole, a lens covering the hole and in contact with the walls.
  • the photodetectors comprise organic photodiodes.
  • One embodiment provides a display system comprising the image acquisition system as defined above and further comprising a display screen, the angular filter being interposed between the display screen and the sensor. images.
  • the display screen comprises a matrix of electroluminescent components and the photodetectors are offset relative to the electroluminescent components in a direction perpendicular to the face.
  • the electroluminescent components are separated from each other by intermediate zones and the photodetectors are located in the extension of said intermediate zones in a direction perpendicular to said face.
  • the display screen comprises a matrix of electroluminescent components, the electroluminescent components are at least partly transparent to the radiation and the electroluminescent components are located at least partly opposite the photodetectors in a direction perpendicular to said face.
  • the electroluminescent components comprise organic light emitting diodes.
  • One embodiment also provides for the use of the display system as defined above for the detection of at least one fingerprint of a user.
  • An embodiment also provides a method of manufacturing an image acquisition system, comprising the steps of:
  • an image sensor comprising an array of photodetectors adapted to detect said radiation and comprising a face; and forming an angular filter, covering the image sensor, and adapted to block the radii of said radiation whose incidence relative to a direction orthogonal to the face is greater than a threshold and to let radiation of said radiation of which 1 ' incidence relative to a direction orthogonal to the face is below the threshold.
  • the angular filter comprises a matrix of holes delimited by walls opaque to said radiation, the formation of the angular filter comprising the following steps:
  • the photosensitive resin is a black or colored resin.
  • the angular filter comprises a matrix of holes delimited by walls opaque to said radiation, the formation of the angular filter comprising the following steps:
  • the angular filter comprises a matrix of holes delimited by walls opaque to said radiation, each wall comprising a core made of a material transparent to said radiation covered with a layer opaque to said radiation, the formation of the angular filter comprising the steps following:
  • the formation of the angular filter comprises the perforation of micrometric sized holes in a black or colored film.
  • the holes are pierced by means of needles of micrometric size.
  • Figures 1 and 2 are sectional, partial and schematic views of embodiments of an image acquisition system
  • Fig. 3 is a sectional view of an embodiment of an image sensor of the image acquisition system of Fig. 2;
  • FIG. 4 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of an image acquisition system
  • Figures 5 and 6 are sectional views similar to Figure 4 illustrating the operation of the image acquisition system of Figure 4 used as a fingerprint sensor;
  • Figure 7 is a top view, partial and schematic, of an embodiment of a display system comprising a display screen and an image sensor;
  • FIGS. 8A and 8B are respectively a partial and schematic top view and sectional view of an embodiment of a display system comprising a display screen and an image sensor;
  • FIG. 9 is a top view, partial and schematic, of another embodiment of a system display comprising a display screen and an image sensor;
  • Figures 10 and 11 are respectively a sectional view and a top view, partial and schematic, of an embodiment of an angular filter.
  • Figures 12 to 17 are sectional views, partial and schematic, other embodiments of an angular filter
  • Fig. 18 is a top view, partial and schematic, of another embodiment of a display system comprising a display screen and an image sensor;
  • Fig. 19 is a top view, partial and schematic, of a more detailed embodiment of the image sensor of the display system of Fig. 18;
  • Figures 20 to 22 are sectional, partial and schematic views of embodiments of a display system including a display screen and an image sensor.
  • visible light is called electromagnetic radiation whose wavelength is between 400 nm and 700 nm and is called infrared radiation electromagnetic radiation whose wavelength is between 700 nm and 1 mm. .
  • infrared radiation there is particular near infrared radiation whose wavelength is between 700 nm and 1.4 .mu.m.
  • a pixel of an image corresponds to the unitary element of the image displayed by a 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, which each emit light radiation substantially in a single color (e.g., red, green and blue).
  • the superposition of the radiation emitted by these three sub-display pixels provides the observer with 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 subpixels used for displaying a pixel of an image.
  • FIG. 1 is a partial schematic sectional view of an embodiment of an image acquisition system 10 of an object 12, partially shown in FIG. 1.
  • the image acquisition system 10 comprises from bottom to top in FIG.
  • an image sensor 14 having an upper face 15; an angular filter 16; and
  • the image acquisition system 10 further comprises unrepresented means for processing the signals provided by the image sensor 14, comprising for example a microprocessor.
  • FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view of another embodiment of an image acquisition system 25 of the object 12.
  • the image acquisition system 25 comprises the entire elements of the image acquisition system 10 and further comprises a coating 18 having opposite top and bottom faces 20, 21 overlying the angle filter 16 on the opposite side of the image sensor 14.
  • FIG. 3 is a sectional view of an embodiment of the image sensor 14.
  • the image sensor 14 comprises a support 24 and a matrix 26 of photon sensors 28, also called photodetectors, arranged between the support 24 and the angular filter 16.
  • the photodetectors 28 may be covered with a transparent protective coating, not shown.
  • the image sensor 14 further comprises conductive tracks and switching elements, in particular transistors, not shown, for selecting the photodetectors 28.
  • the photodetectors 28 may be made of organic materials.
  • the photodetectors 28 may correspond to organic photodiodes (OPDs) or to organic photoresistances.
  • OPDs organic photodiodes
  • the surface of the image sensor 14 facing the angular filter 16 and containing the photodetectors 28 is greater than 1 cm 2, preferably greater than 1 cm 2 5 cm 2, more preferably greater than 10 cm 2, in particular greater than 20 cm 2.
  • the face 15 may be substantially planar.
  • the coating 18 is at least partially transparent to the radiation emitted by the light source 22.
  • the coating 18 may have a thickness of 1 ⁇ m and 10 mm.
  • the upper face 20 and the lower face 21 may be substantially flat.
  • the angular filter 16 is adapted to filter the incident radiation as a function of the incidence of the radiation with respect to the upper face 20 of the angular filter 16, in particular so that each photodetector 28 receives only the rays whose incidence relative to an axis perpendicular to the upper face 20 of the angular filter 16 is less than a maximum angle of incidence less than 45 °, preferably less than 30 °, more preferably less than 20 °, even more preferably less than 10 °.
  • the angular filter 16 is adapted to block the rays of incident radiation whose incidence relative to an axis perpendicular to the upper face 20 of the angular filter 16 is greater than the maximum angle of incidence.
  • the object 12 whose image is acquired by the image sensor 14 is interposed between the light source 22 and the angular filter 16 or the coating 18.
  • the image is obtained by transmitting the radiation emitted by the light source 22 through the object 12.
  • the radiation emitted by the source 22 may be visible radiation and / or infrared radiation.
  • the object 12 corresponds to the finger of a user.
  • the finger 12 is in contact with the upper face 20 of the image acquisition system 10 so that the light rays passing through contact zones 30 between the object 12 and the face 20 are strongly transmitted while the light rays passing through non-contact areas 32, also called valleys, are more weakly transmitted.
  • the photodetectors 28 situated opposite the contact zones 30 collect the scattered light at low incidence while the photodetectors 28 located opposite non-contact areas 32 collect little light since it is essentially blocked by the angular filter 16.
  • FIG. 4 is a partial schematic sectional view of another embodiment of an image acquisition system 40.
  • the image acquisition system 40 comprises all the elements of the image acquisition system 40.
  • image acquisition 25 shown in Figure 2 with the difference that the light source 22 is replaced by a light source 42 adapted to emit light radiation 44 in the coating 18 which then acts as a waveguide.
  • the radiation 44 emitted by the source 42 may be visible radiation and / or infrared radiation.
  • the radiation 44 is injected into the coating 18 from the periphery of the coating 18. In the embodiment shown in FIG. 4, the radiation 44 is injected into the coating 18 from a lateral edge 46 of the coating 18.
  • the radiation 44 is injected into the coating 18 at the periphery of the coating 18 by the upper face 20 or the lower face 21, preferably by the lower face 21.
  • the coating 18 preferably has a thickness between 0.1 mm and 1 mm.
  • the coating 18 may be glass, or a plastic material.
  • the beam 44 emitted by the source 42 and propagating in the coating 18 may not be collimated. According to one embodiment, the beam 44 emitted by the source 42 and propagating in the coating 18 is substantially collimated, the radii of the beam 44 being substantially parallel to the faces 20, 21 of the coating 18. This may make it possible to improve the homogeneity of the image of the contact zones 30 acquired by the image sensor 14.
  • Figures 5 and 6 illustrate the operation of the image acquisition system 40 as a fingerprint sensor.
  • the radiation that propagates in the coating 18 is diffused at the level of contact zones 30 between the object 12 and the upper face 20 so that the photodetectors 28 of the image sensor 14 facing the contact zones receive the scattered radiation filtered by the angular filter 16.
  • the radiation propagating in the coating 18 remains confined in the coating 18 at the valleys 32 so that the photodetectors 28 of the image sensor 14 facing the valleys 32 receive may or no radiation.
  • Another example of application of the image acquisition system 10 or 40 relates to the image acquisition of a biological material through a transparent support in which is placed the biological material, for example a biological culture placed in a petri dish.
  • FIG. 7 is a sectional, partial and schematic view of an embodiment of a display system 50.
  • the display system 50 comprises all the elements of the image acquisition system 40 shown in FIG. 4 and furthermore comprises a display screen 52 interposed between the coating 18 and the angular filter 16.
  • the matrix electroluminescent components 56 is disposed in a plane parallel to the matrix of photodetectors 28.
  • the matrix of photodetectors 28 and the matrix of electroluminescent components 56 are superimposed with the interposition of the angular filter 16.
  • FIGS. 8A and 8B are respectively a partial and schematic top view and sectional view of a more detailed embodiment of the display system 50.
  • Figure 9 is a top view, partial and schematic, of another embodiment of a display system comprising a display screen and an image sensor.
  • the image sensor 14 rests on a support 53.
  • the display screen 52 includes a first support 53 and a display subpixel matrix 54 on the support 53.
  • the display screen 52 includes an array of display subpixels 54, shown only in FIG. 8A and 9.
  • Each display subpixel 54 comprises an optoelectronic component 56 adapted to emit electromagnetic radiation, referred to as an electroluminescent component in the following description.
  • Each electroluminescent component 56 corresponds for example to a light-emitting diode, in particular to an organic light-emitting diode (OLED).
  • the display subpixels 54 may further comprise conductive tracks and switching elements, in particular transistors, not shown, for selecting the sub-display pixels.
  • the image sensor 14 comprises a second support 57 and a matrix of photon sensors, or photodetectors 28, arranged between the support 57 and the support 53.
  • the angular filter 16, not shown in FIG. 8B, is interposed between the image sensor. 14 and the display screen 52.
  • the photodetectors 26 may be covered with a transparent protective coating, not shown.
  • the image sensor 14 further comprises conductive tracks and switching elements, in particular transistors, not shown, for selecting the photodetectors 28.
  • each display subpixel 54 is shown square-shaped and each light-emitting component 56 corresponds to a stack of layers having a substantially square shape.
  • shape of the display subpixel 54 and the shape of the electroluminescent component 56 may be different, for example polygonal.
  • the area occupied by electroluminescent component 56 is smaller than the area of sub-display pixel 54 and each display sub-pixel 54 includes an intermediate zone 58 surrounding at least in part the electroluminescent component 56.
  • the angular filter 16 is not shown.
  • the display system 50 further comprises means (not shown) for processing the signals supplied by the sensor. of images 14, comprising for example a microprocessor, and means not shown for controlling the display screen 52.
  • the matrix of electroluminescent components 56 is disposed in a plane parallel to the matrix of photodetectors 28.
  • the photodetector matrix 28 and the array of electroluminescent components 56 are superimposed with the interposition of the angular filter 16.
  • the electroluminescent components 56 can be provided a slight shift between the positions of the electroluminescent components 56 and the photodetectors 28 so that, in top view, the electroluminescent components 56 are not wholly or partly facing the photodetectors 28 , in order not to mask the photodetectors 28.
  • This embodiment is suitable in the case where the electroluminescent components 56 are not transparent for the radiation detected by the image sensor 14 and that the intermediate zones 58 surrounding the electroluminescent components 56 leave less partially pass visible light and / or infrared light with a transmittance greater than 5%.
  • the photodetectors 28 are located, in top view, between the electroluminescent components 56 of adjacent pixels.
  • each photodetector 28 extends, in top view, along the common edge between two adjacent display sub pixels 54. In the arrangement shown in FIG. 9, each photodetector 28 is located, in top view, at the common corner between four adjacent display subpixels 54.
  • the entire display screen 52 may have a low transmittance in the visible range. This can be the case when the display screen
  • the radiation 44 emitted by the source 42 may then be in a range of frequencies outside the visible range for which the display screen 52 is at least partially transparent, for example in the infrared.
  • the electroluminescent components 56 are at least partly transparent to the radiation captured by the photodetectors 28, the electroluminescent components 56 may be located, in plan view, partially or totally opposite the photodetectors 28.
  • the radiation detected by the image sensor 14 is that supplied by the source 42 and may be in a range of wavelengths different from the radiation emitted by the display screen. 52.
  • the source 42 is not present.
  • the radiation detected by the image sensor may correspond to the radiation emitted by the electroluminescent components 56 of the display screen 52 or by some of them.
  • the display screen 52 can emit radiation that is reflected on the object 12, the reflected radiation being angularly filtered by the angular filter 16 and detected by the sensor
  • the pitch between photodetectors 28 of the same row or the same column corresponds substantially to the pitch of the display subpixels 54 and is greater than 200 dpi, preferably between 250 dpi and 2000 dpi, more preferably between 300 dpi and 2000 dpi.
  • each photodetector 28 is adapted to detect electromagnetic radiation in a wavelength range of between 400 nm and 1100 nm.
  • the photodetectors 28 may be adapted to detect electromagnetic radiation in the same wavelength range.
  • the photodetectors 28 may be adapted to detect electromagnetic radiation in different wavelength ranges.
  • the image sensor 14 is used to detect an actuator, not shown, for example a finger or a stylet, located on the protective layer 18.
  • the image of the organ is used. actuator seen by the photodetectors 28.
  • the image of the actuating member is formed in particular by the reflection, on the actuating member, of the light radiation emitted by the subpixels d. display 54, in particular the display subpixels 54 which are covered by the actuator.
  • the image of the actuating member is obtained from the detection of another electromagnetic radiation than the radiation emitted by the sub-display pixels 54, in particular from the detection infrared radiation.
  • the image sensor 14 can be used to detect the fingerprint of at least one finger of a user.
  • the image sensor 14 can be used to simultaneously detect the fingerprints of several fingers of the user.
  • the image sensor 14 can play the role of a tactile surface, the display system 50 can then be used as an interactive user interface controllable by simply sliding the finger or hand on the touch surface .
  • Such interactive user interface can be used in particular to control mobile phones, computers, television sets, motor vehicles, ticket machines, industrial equipment, medical equipment, etc.
  • each electroluminescent component 56 may comprise a stack of layers, comprising in particular, between two electrodes, a hole transport layer (HTL), an emission layer (EML) and an electron transport layer. (ETL).
  • HTL hole transport layer
  • EML emission layer
  • ETL electron transport layer
  • Figures 10 and 11 are respectively a sectional view and a top view, partial and schematic, of an embodiment of the angular filter 16.
  • the angular filter 16 comprises a support 60 and walls 62 resting on the support 60 and delimiting holes 64.
  • the height of the walls 64 measured from the support 60 is called "h".
  • the support 60 is in a material at least partially transparent to the radiation captured by the photodetectors 28.
  • the walls 62 are opaque to the radiation detected by the photodetectors 28, for example absorbent and / or reflective with respect to the radiation detected by the photodetectors 28.
  • the walls 62 are absorbent in the visible and / or the near infrared and / or the infrared.
  • the holes 64 are shown with a square cross section.
  • the cross section of the holes 64 in the top view may be circular, oval or polygonal, for example triangular, square or rectangular.
  • the holes 64 are arranged in rows and columns.
  • the holes 64 may have substantially the same dimensions.
  • We call “w” the width of a hole 64 measured in the direction of the rows or columns.
  • the holes 64 are arranged regularly according to the rows and according to the columns.
  • the term “p” is the step of repeating holes 64, 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 16 shown in FIGS. 10 and 11 allows only the rays of the incident radiation to pass whose incidence relative to the support 60 is less than one maximum angle of incidence, which is defined by the following relation (1):
  • the zero incidence transmittance of the angle filter 16 is proportional to the ratio of the transparent surface in top view to the absorbing surface of the angle filter 16. For low light level applications, it is desirable that the transmittance be maximum to increase the amount of light collected by the image sensor 14. For applications with a high level of light, the transmittance can be reduced so as not to dazzle the image sensor 14.
  • the photodetectors 28 can be divided into rows and columns.
  • the pitch p of the holes 64 is smaller than the pitch of the photodetectors 28 of the image sensor 14. In this case, several holes 64 may lie opposite a photodetector 28.
  • the pitch p of the holes 64 is identical to the pitch of the photodetectors 28 of the image sensor 14.
  • the angular filter 16 is then preferably aligned with the image sensor 14 so that each hole 64 is opposite a
  • the pitch p of the holes 64 is larger than the pitch of the photodetectors 28 of the image sensor 14. In this case, several photodetectors 28 may be opposite a hole 64.
  • the ratio h / w may vary from 1 to 10.
  • the pitch p may vary from 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, for example about 15 ⁇ m.
  • the height h may vary from 1 ⁇ m to 1 mm, preferably from 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the width w may vary from 5 ⁇ m to 30 ⁇ m, for example about 10 ⁇ m.
  • the substrate 60 may be a transparent polymer, especially polyethylene terephthalate PET, poly (methyl methacrylate) PMMA, cyclic olefin polymer (COP).
  • the thickness of the substrate 60 may vary from 1 to 100.
  • the substrate 60 may correspond to a colored filter, to a polarizer, to a half-blade wave or at a quarter-wave plate.
  • the support 60 may furthermore correspond to the image sensor 14 or to a protective layer covering the image sensor 14.
  • the holes 64 may be filled with air or filled with a material at least partially transparent to the radiation detected by the photodetectors 28, for example polydimethylsiloxane (PDMS).
  • the holes 64 may be filled with a partially absorbent material to chromatically filter the rays filtered angularly by the angular filter 16.
  • the angular filter 16 can then play the role of a color filter. This makes it possible to reduce the thickness of the system with respect to the case where a colored filter distinct from the angular filter 16 is 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 64 may be adapted to have a refractive index matching with the upper layer in contact with the angular filter 16 or to stiffen the structure and improve the mechanical strength of the angular filter 16.
  • the walls 62 are entirely of absorbent material at least for the wavelengths to be filtered angularly.
  • the walls 62 may be in colored resin, for example a colored or black SU-8 resin.
  • the walls 62 may be a black absorbent resin in the visible range and the near infrared.
  • the walls 62 may be of colored resin absorbing visible light of a given color, for example blue light, in the case where the source 42 emits light of given color, in the case where the source 42 is polychromatic and the image sensor 14 is responsive only to the given color light or in the case where the source 42 is polychromatic, the image sensor 14 is sensitive to visible light and a filter of the given color and interposed between the angular filter 16 and the object to be detected.
  • An embodiment of a manufacturing method of the angular filter 16 shown in FIGS. 10 and 11 comprises the following steps:
  • Another embodiment of a method of manufacturing the angular filter 16 shown in FIGS. 10 and 11 comprises the following steps:
  • Another embodiment of a method of manufacturing the angular filter 16 shown in FIGS. 10 and 11 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 microneedles to obtain the dimensions of the holes 64 and the pitch of the desired holes 64.
  • the angular filter 16 is formed directly on the image sensor 14, the support 60 can then correspond to the image sensor 14 or to a protective layer covering the image sensor. According to another embodiment, the angular filter 16 is formed separately from the image sensor 14. The angular filter 16 is then subsequently fixed to the image sensor 14, for example by rolling. The thickness of the substrate 60 is then preferably less than 50 ⁇ m, and the substrate 60 is at least partially transparent. at the wavelengths of interest to be measured by the image sensor 14.
  • FIG. 12 is a sectional, partial and schematic view of an alternative embodiment of the walls 62 of the angular filter 16 shown in FIGS. 10 and 11 in which each wall 62 comprises a core 66 made of a first material, at least in part; transparent to the radiation detected by the image sensor 14 and covered with a layer 68 opaque to the radiation detected by the photodetectors 28, for example absorbent and / or reflective with respect to the radiation detected by the photodetectors 28.
  • 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.
  • An embodiment of a manufacturing method of the angular filter 16 shown in FIGS. 10 and 11 comprises the following steps:
  • a transparent resin layer on the support 60, for example by spin coating or by die coating;
  • the layer 68 on the cores 66 in particular by a selective deposition, for example by evaporation, of the second material only on the cores 66, or by depositing a layer of the second material on the cores 66 and on the support 60 between the cores 66 and by removing the second material present on the support 60.
  • FIG. 13 is a partial schematic sectional view of another embodiment of the angular filter 16.
  • the angular filter 16 comprises the structure shown in FIGS. 10 and 11 and furthermore comprises, for each hole 64, a microlens 70 resting on the tops of the walls 62 and covering the hole 64.
  • Each microlens 70 advantageously makes it possible to increase the collection of rays of the incident radiation whose incidence is less than a maximum angle of incidence desired but which would be blocked by the wall walls 62 in the absence of the microlens 70. Such an embodiment is particularly suitable for applications in which the light level is low, such as the capture of fingerprints through the display screen 52.
  • the microlenses 70 may be made of silica or PMMA.
  • the filling material of the holes 64 may be the same as the material making up the microlenses 70.
  • the pitch of the microlenses 70 may be the same as the pitch of the photodetector 28 or smaller.
  • the holes 64 of the angle filter 16 act essentially as an optical micro-diaphragm between the microlenses 70 and the image sensor 14 so that there is less stress on the shape ratio w / h holes 64 relative to the case where the microlenses 70 are not present.
  • the maximum angle of incidence is determined by the width w of the holes 64 and the curvature of the microlenses 70.
  • FIG. 14 is a sectional, partial and schematic view of a variant of the embodiment shown in FIG. 13 in which the cross section of the holes 64 is not constant, the cross section decreasing as the FIG. 14 shows light rays in normal incidence which are not blocked by the angular filter 16 and, in the right-hand part of FIG. 14, light rays.
  • FIG. 15 is a partial schematic sectional view of a variant of the embodiment shown in FIG. 13 in which the walls 62 are formed in a thin layer located substantially at the level of the focal plane of the microlenses so that each hole 64 is centered substantially on the focus of the associated microlens 70.
  • FIG. 15 shows, in the left-hand part, light rays in normal incidence which are not blocked by the angular filter 16 and, in the right-hand part of FIG. 15, oblique incidence light rays which are blocked by the filter
  • This aperture arrangement at (or near) the focal plane makes it possible to maintain the angular selectivity of the filter without decreasing the effective sensitivity of the pixel by a reduction in its active surface area.
  • One embodiment of a method of manufacturing the angular filter 16 shown in FIG. 14 or 15 comprises the following steps:
  • microlenses on the upper surface of a transparent support, in particular by printing techniques
  • the holes 64 in the layer by exposing the photosensitive resin by a collimated light through the mask constituted by the microlens array 70 and removing the exposed portions of the resin.
  • This method of realization makes it possible to automatically align the microlenses 70 with the holes 64.
  • FIG. 16 is a partial, schematic cross-sectional view of a variant of the embodiment shown in FIG. 13 in which the walls 62 comprise flanges 72 on which the microlenses 70 rest and comprise end portions 74 which are extend from the flanges 72 between the microlenses 70. This reduces the crosstalk between microlenses 70 neighbors.
  • FIG. 17 is a partial, schematic sectional view of another embodiment of the angular filter 16 in which the angular filter 16 comprises an optical fiber plate.
  • the optical fiber plate comprises optical fibers 76 whose optical axes are substantially parallel and oriented parallel to the axis of the zero incidence rays detected by the image sensor 14.
  • the core 78 of each optical fiber 76 is a first transparent material for the radiation detected by the image sensor 74.
  • the sheath 80 each optical fiber 76 surrounds the core 78 and is of a material having a refractive index lower than that of the core 78.
  • the sheaths 78 of the optical fibers 76 may form a one-piece structure.
  • FIG. 18 is a view from above of a more detailed embodiment of the image sensor 14 in which each photodetector 28 corresponds to a photodiode and in which the image sensor 14 comprises a selection element 90 associated with each photodiode 28.
  • the selection element 90 may correspond to a transistor, for example an amorphous silicon transistor, a low temperature polycrystalline silicon (LTPS) transistor, an oxide-based transistor. indium, gallium and zinc (IGZO) or an organic field effect transistor (OFET), in particular an organic thin film transistor (English Organic Thin Film Transistor or OTFT).
  • a transistor for example an amorphous silicon transistor, a low temperature polycrystalline silicon (LTPS) transistor, an oxide-based transistor. indium, gallium and zinc (IGZO) or an organic field effect transistor (OFET), in particular an organic thin film transistor (English Organic Thin Film Transistor or OTFT).
  • One of the source and drain terminals of the transistor 90 is connected to a lower electrode 92 of the photodiode by a connection element 94 and the other one of the source and the drain is connected to a conductive track 96.
  • Each conductive track 96 may be connected to all the transistors 90 of the same column.
  • the gate of each transistor 90 may be controlled by a signal transmitted by a conductive track 98.
  • Each conductive track 98 may be connected to all the transistors 90 of the same row.
  • Fig. 19 is a sectional view of a more detailed embodiment of the display system 50 including the image sensor 14 shown in Fig. 18. Only a photodetector 28 and the associated selection element 90 are represented in FIG. 19. The display screen 52 is not shown in detail in FIG. 19.
  • the image sensor 14 comprises successively from bottom to top in FIG. 19:
  • the support 53 comprising two opposite faces 100, 102; the track 98 resting on the face 100 of the support 53; a stack 104 of insulating layers covering in particular the track 98;
  • a semiconductor portion 106 in which are formed the drain and source regions of the transistor 90, separated from the associated track 98 by the stack 104 of insulating layers;
  • connection element 94 and the conductive track 96 extending over the stack 104 of insulating layers
  • connection member 94 an electrically insulating layer 108 covering the semiconductor portion 106 and the conductive track 96 and including an opening 110 exposing a portion of the connection member 94;
  • connection element 94 covering the insulating layer 108 and in contact with the connection element 94 through the opening 110, the portion of the connection element 94 in contact with the active layer 112 forming the lower electrode 92 of the photodetector 28;
  • an electrically conductive layer 114 covering the active layer 112 and forming the upper electrode of the photodetector 28;
  • the angular filter is not shown in FIG. 19.
  • the active layer In the present embodiment, the active layer
  • each photodetector 28 which corresponds to the zone in which the majority of the incident radiation is absorbed and converted into an electrical signal by the photodetector 28 corresponds substantially to the part of the layer active 112 located between the lower electrode 92 and the upper electrode 114.
  • the support 57 may be of a dielectric material.
  • the support 57 is, for example, a rigid support, in particular glass or a flexible support, for example polymer or a metal material.
  • polymers are polyethylene naphthalene (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), and polyetheretherketone (PEEK).
  • the thickness of the support 57 is, for example, between 20 ⁇ m and 1 cm, for example about 125 ⁇ m.
  • the conductive tracks 96, 98 and the connection element 94 may be made of a metallic material.
  • the conductive tracks 96, 98 and the connection element 94 may have a monolayer or multilayer structure.
  • the conductive layer 114 is at least partially transparent to the light radiation from the display screen 52.
  • the conductive layer 114 may be of a conductive and transparent material, for example conductive and transparent oxide or TCO (Transparent Conductive Acronym Oxide), carbon nanotubes, graphene, a conductive polymer, a metal, or a mixture or an alloy of at least two of these compounds.
  • TCO Transparent Conductive Acronym Oxide
  • the conductive layer 114 may have a monolayer or multilayer structure.
  • TCOs suitable for producing conductive layer 114 are indium tin oxide (ITO).
  • conductive polymers suitable for producing conductive layer 114 are the polymer known under the name PEDOT: PSS, which is a mixture of poly (3,4) -ethylenedioxythiophene and sodium polystyrene sulphonate and polyaniline, also called PAni.
  • metals suitable for producing conductive layer 114 are silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), copper (Cu), nickel (Ni), titanium ( Ti) and chromium (Cr).
  • An example of a multilayer structure suitable for producing the conductive layer 114 is a multilayer structure of AZO and silver of the AZO / Ag / AZO type.
  • the thickness of the conductive layer 114 may be between 10 nm and 5 ⁇ m, for example of the order of 30 nm. In the case where the conductive layer 114 is metallic, the thickness of the conductive layer 114 is less than or equal to 20 nm, preferably less than or equal to 10 nm.
  • the dielectric layer 108 and / or each layer of the stack 104 may be made of fluoropolymer, in particular the fluoropolymer marketed under the name Cytop by the company Bellex, polyvinylpyrrolidone (PVP), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), parylene, polyimide (PI) or a mixture of at least two of these compounds.
  • the dielectric layer 108 and / or each layer of the stack 104 may be made of an inorganic dielectric, in particular of silicon nitride (SiN) or of silicon oxide (SiOx).
  • the maximum thickness of each dielectric layer 104, 108 may be between 50 nm and 2 ⁇ m, for example of the order of 200 nm.
  • Active layer 112 may comprise small molecules, oligomers or polymers. It can be organic or inorganic materials.
  • the active layer 112 may comprise an ambipolar semiconductor material, or a mixture of an N-type semiconductor material and a P-type semiconductor material, for example in the form of superposed layers or of an intimate mixture at the nanoscale so as to form a volume heterojunction.
  • the thickness of the active layer 112 may be between 50 nm and 2 ⁇ m, for example of the order of 500 nm.
  • P-type semiconductor polymers suitable for producing the active layer 40 are poly (3-hexylthiophene) (P3HT), poly [ ⁇ -9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5 (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) -thieno [3,4-b] thiophene) -2,6-diyl] (PBDTTT-C), poly [2-methoxy 5- [2- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) or poly [2,6- (4,4-bis- (2-ethylhex
  • N-type semiconductor materials suitable for producing active layer 112 are fullerenes, especially C60, methyl [6, 6] -phenyl-C8 ] -butanoate ([60JPCBM), [6, 6], 6] -phenyl-C7 ] _ -butanoate methyl ([70JPCBM), perylene diimide, zinc oxide (ZnO) or nanocrystals allowing the formation of quantum dots (in English quantum dots).
  • the active layer 112 may be interposed between first and second interface layers, not shown.
  • the first interface layer aligns the output work of the electrode 92 or 114 with the electronic affinity of the acceptor material used in the active layer 112.
  • the first interface layer can be made of cesium carbonate ( CSCO3), to a metal oxide, in particular zinc oxide (ZnO), or to a mixture of at least two of these compounds.
  • the first interface layer may comprise a monomolecular layer ⁇ self assembly or a polymer, e.g., (polyethyleneimine, polyethyleneimine ethoxylated poly [(9, 9-bis (3 '- (N, -dimethylamino) propyl) -2, 7-fluorene) -alt-2,7- (9,9-dioctylfluorene).
  • the second interface layer aligns the output work of the other electrode 92 or 114 with the ionization potential of the material. donor used in the active layer 112.
  • the second interface layer may be made of copper oxide (CuO), nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V2O5), magnesium oxide (MgO), tungsten oxide (WO3) or a mixture of at least two of these compounds
  • the interface layers facilitate the collection, injection or blocking of charges from the electrodes in the active layer 112.
  • the thickness of each interface layer is preferably between 0.1 nm and 1 ym.
  • the adhesive layer 116 allows the image sensor 14 to be attached to the display screen 52.
  • the adhesive layer 116 may be of a dielectric material.
  • the adhesive layer 116 may have a thickness of between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, for example about 15 ⁇ m.
  • the adhesive layer 116 corresponds to an epoxy adhesive.
  • the adhesive layer 116 corresponds to a pressure-sensitive adhesive or PSA (English acronym for Pressure-Sensitive Adhesive).
  • FIG. 20 is a sectional view similar to FIG. 19 of another more detailed embodiment of the display system 50 comprising the image sensor 14 shown in FIG. 18.
  • the image sensor 14 comprises the same elements only for the embodiment shown in FIG. 19 with the difference that the connection element 94 is not in direct contact with the active layer 112, the image sensor 14 comprising, for each photodetector 28, an electrically conductive layer 117, playing the role of lower electrode, resting on the insulating layer 108 in contact with the active layer 112 and in contact with the connection element 94 through the opening 110.
  • the contact surface between the lower electrode 115 and the active layer 112 may be greater than the contact area between the connection element 94 and the active layer 112 in the embodiment shown in FIG. 19.
  • the image sensor 14 may comprise a protective layer, for example a dielectric material, interposed between the upper electrode 114 and the adhesive layer 116.
  • the image sensor 14 may comprise means for filtering the incident radiation as a function of the incidence of the radiation with respect to the protective layer 18 of the display screen 52, in particular so that each photodetector 28 receives only the radiation whose incidence relative to an axis perpendicular to the protective layer 18 of the display screen 52 is less than 45 °, preferably less than 30 °.
  • the filtering means may comprise a pinhole array covering the photodetector array 28.
  • the means for filtering may comprise a lens array, for example Fresnel lenses.
  • the filtering means may comprise an optical fiber network whose axes are parallel and oriented substantially perpendicular to the face 19 of the display screen 52, the optical fiber network covering the network. photodetectors 28.
  • Fig. 21 is a sectional view similar to Fig. 19 of another more detailed embodiment of the display system 50 comprising the image sensor 14 shown in Fig. 18.
  • the image sensor 14 comprises the same elements for the embodiment shown in Figure 19 and further comprises a layer 118 of a material opaque to radiation detected by the photodetectors 28 and comprising, for each photodetector 28, an opening 120 filled with a material 122 at least partially transparent to the radiation detected by the photodetectors 28.
  • the image sensor 14 may comprise means for filtering the incident radiation according to the wavelength interposed between the display screen 52 and the active layer 112. It may be a filter adapted to allow the radiation coming from the actuator to be detected to be detected over the range of wavelengths detected by the photodetectors 28.
  • FIG. 22 is a sectional view similar to FIG. 19 of another more detailed embodiment of the display system 50 comprising the image sensor 14 shown in FIG. 18.
  • the image sensor 14 comprises the same elements only for the embodiment shown in FIG. 19, with the difference that the active layer 112 is replaced, for each detection pixel, by an active portion 124. This makes it possible to suppress the risks of optical crosstalk that could be observed with the embodiment described in FIG. 19.
  • All the active portions 120 may have the same composition as the active layer 112. Alternatively, the active portions 120 may have different compositions and be adapted to detect light radiation at different wavelengths.
  • the transistors 90 are in low gate (transistors) insofar as the tracks 98 forming the gates of the transistors 90 are interposed between the support 53 and
  • the transistors 90 may be high gate transistors for which the semiconductor portions 106 of the transistors 90 are interposed between the support 53 and the tracks 98 forming the transistors. grids.
  • the manufacturing method of the display system 50 comprises the production of the display screen 52, the production of the image sensor 14 and the attachment of the image sensor 14 to the display screen. display 52 by the adhesive layer 116.
  • the manufacturing method of the display system 50 makes it possible to directly reuse conventional structures of display screens and / or image sensors.
  • the manufacturing steps of the elements of the image sensor do not interfere with the manufacturing steps of the elements of the display screen and / or vice versa.
  • the display screen and the image sensor may include electronic components of the same nature, including transistors, which may be designed to meet different operating constraints for the display screen and the display. image sensor.
  • the method of forming the layers of the image sensor 14 may correspond to a method said additive, for example by direct printing of the material constituting the organic layers at the desired locations, especially in the form of sol-gel, for example by inkjet printing, heliography, screen printing, flexography, spray coating (in English spray coating) or deposit drop-casting.
  • the method of forming the layers of the image sensor 14 may correspond to a so-called subtractive process, in which the material making up the organic layers is deposited on the entire structure and in which the unused portions are then removed, for example by photolithography or laser ablation.
  • the material composing the organic layers is deposited on the entire structure and not be removed, the step of the photodetectors 28 then being obtained by the position of the electrodes 92.
  • the deposition on the entire structure can be achieved for example by liquid, sputtering or evaporation. This may include processes such as spin coating, spray coating, heliography, slot-die 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 14 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.
  • Particular embodiments have been described.
  • the angular filter 16 described above can also be used to collimate the radiation passing through it.
  • the angular filter can serve as a polarizing filter, the filter being formed by perforation of a polarizing film or being formed on a polarizing layer.
  • the polarization direction of the polarizing film is chosen different from the polarization direction of the radiation so that the radiation is substantially blocked by the polarizing film.
  • a field effect transistor is associated with each light emitting component, it is clear that two or more field effect transistors may be associated with each light emitting component.
  • a field effect transistor is associated with each photodetector of the image sensor, it is clear that two or more field effect transistors can be associated with each photodetector.
  • angular filters described in connection with FIGS. 10 to 17 can be implemented with the image acquisition system 10 shown in FIG. 1, the image acquisition filter 25 shown in FIG. , the image acquisition filter 40 shown in FIG. 4 or the display system shown in FIG. 7.
  • the filter layer 118 described in connection with FIG. 21 can also be used with the embodiment described in connection with Figures 20 and 22.

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Abstract

L'invention concerne un système d'acquisition d'images (10) comprenant: - une source (22) d'un rayonnement (44); - un capteur d'images (14) comprenant une matrice de photodétecteurs adaptés à détecter ledit rayonnement et comprenant une face (15); et - un filtre angulaire (16), recouvrant le capteur, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est supérieure à un seuil et à laisser passer au moins certains rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est inférieure au seuil.

Description

SYSTEME D ' ACQUISITION D ' IMAGES
La présente demande de brevet revendique la priorité des demandes de brevets français FR17/51789 et FR17/57669 qui seront considérées comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente demande concerne un système d'acquisition d' images .
Exposé de 1 ' art antérieur
Un système d'acquisition d'images comprend généralement un capteur d'images et un système optique, interposé entre la partie sensible du capteur d'images et l'objet à imager et qui permet de former une image nette de l'objet à imager sur la partie sensible du capteur d'images.
Toutefois, dans certains cas, il n'est pas possible de disposer un tel système optique entre la partie sensible du capteur d'images et l'objet à imager. C'est le cas notamment lorsque le capteur d'images occupe une surface importante, supérieure au centimètre carré et que la distance entre l'objet à imager et la partie sensible du capteur d'images est inférieure au centimètre.
Il faudrait alors placer l'objet à imager au plus près du capteur d'images pour que l'image qui se forme sur la partie sensible du capteur d'images soit suffisamment nette. Toutefois, une distance peut être présente entre l'objet et le capteur d'images de sorte que la netteté de l'image qui se forme sur la partie sensible du capteur d'images peut ne pas être suffisante pour certaines applications, par exemple pour la capture d'empreintes digitales.
Résumé
Un objet d'un mode de réalisation est d'accroître la netteté de l'image acquise par le capteur d'images d'un système d'acquisition d'images en l'absence de système optique formant une image nette de l'objet à imager sur la partie sensible du capteur d ' images .
Un autre objet d'un mode de réalisation est que la surface de la partie sensible du capteur d'images est supérieure au centimètre carré.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que la distance entre l'objet à imager et la partie sensible du capteur d'images est inférieure au centimètre.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que la distance entre l'objet à imager et la partie sensible du capteur d'images est supérieure à cinquante micromètres.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un système d'acquisition d'images comprenant :
- une source d'un rayonnement ;
- un capteur d'images comprenant une matrice de photodétecteurs adaptés à détecter ledit rayonnement et comprenant une face ; et
- un filtre angulaire, recouvrant le capteur d'images, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face 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.
Selon un mode de réalisation, le système comprend, en outre, un revêtement, au moins partiellement transparent audit rayonnement et recouvrant le capteur d'images, le filtre angulaire étant interposé entre le revêtement et le capteur d'images.
Selon un mode de réalisation, la source est adaptée à émettre ledit rayonnement dans le revêtement depuis la périphérie du revêtement, le revêtement jouant le rôle d'un guide d'onde pour ledit rayonnement.
Selon un mode de réalisation, le rayonnement est dans le domaine visible et/ou dans le domaine infrarouge.
Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire comprend une matrice de trous délimités par des murs opaques audit rayonnement ou en un matériau polarisant, les trous étant remplis d'air ou d'un matériau au moins partiellement transparent audit rayonnement .
Selon un mode de réalisation, pour chaque trou, le rapport entre la hauteur du trou, mesurée perpendiculairement à la face, et la largeur du trou, mesurée parallèlement à la face, varie de 1 à 10.
Selon un mode de réalisation, les trous sont agencés en rangées et en colonnes, le pas entre des trous adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne variant de 10 ym à 30 ym.
Selon un mode de réalisation, la hauteur de chaque trou, mesurée selon une direction orthogonale à la face, varie de 1 ym à 1 mm.
Selon un mode de réalisation, la largeur de chaque trou, mesurée parallèlement à la face, varie de 5 ym à 30 ym.
Selon un mode de réalisation, les murs sont en totalité en un matériau opaque audit rayonnement .
Selon un mode de réalisation, chaque mur comprend un coeur en un matériau transparent audit rayonnement recouvert d'une couche opaque audit rayonnement.
Selon un mode de réalisation, le système comprend, en outre, des lentilles recouvrant les trous.
Selon un mode de réalisation, le système comprend, pour chaque trou, une lentille recouvrant le trou et au contact des murs. Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs comprennent des photodiodes organiques.
Un mode de réalisation prévoit un système d'affichage comprenant le système d'acquisition d'images tel que défini précédemment et comprenant en outre un écran d'affichage, le filtre angulaire étant interposé entre l'écran d'affichage et le capteur d ' images .
Selon un mode de réalisation, l'écran d'affichage comprend une matrice de composants électroluminescents et les photodétecteurs sont décalés par rapport aux composants électroluminescents selon une direction perpendiculaire à la face.
Selon un mode de réalisation, les composants électroluminescents sont séparés les uns des autres par des zones intermédiaires et les photodétecteurs sont situés dans le prolongement desdites zones intermédiaires selon une direction perpendiculaire à ladite face.
Selon un mode de réalisation, l'écran d'affichage comprend une matrice de composants électroluminescents, les composants électroluminescents sont au moins en partie transparents au rayonnement et les composants électroluminescents sont situés au moins en partie en regard des photodétecteurs selon une direction perpendiculaire à ladite face.
Selon un mode de réalisation, les composants électroluminescents comprennent des diodes électroluminescentes organiques.
Un mode de réalisation prévoit également l'utilisation du système d'affichage tel que défini précédemment pour la détection d'au moins une empreinte digitale d'un utilisateur.
Un mode de réalisation prévoit également un procédé de fabrication d'un système d'acquisition d'images, comprenant les étapes suivantes :
- fournir une source d'un rayonnement ;
- former un capteur d'images comprenant une matrice de photodétecteurs adaptés à détecter ledit rayonnement et comprenant une face ; et - former un filtre angulaire, recouvrant le capteur d'images, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face 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.
Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire comprend une matrice de trous délimités par des murs opaques audit rayonnement, la formation du filtre angulaire comprenant les étapes suivantes :
former une couche d'une résine photosensible ; et former les murs par gravure de la couche par photolithographie .
Selon un mode de réalisation, la résine photosensible est une résine noire ou colorée.
Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire comprend une matrice de trous délimités par des murs opaques audit rayonnement, la formation du filtre angulaire comprenant les étapes suivantes :
formation d'un moule en résine transparente, par des étapes de photolithographie, de forme complémentaire de la forme souhaitée des murs ;
remplissage du moule par le matériau composant les murs ; et
retrait de la structure obtenue du moule.
Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire comprend une matrice de trous délimités par des murs opaques audit rayonnement, chaque mur comprenant un coeur en un matériau transparent audit rayonnement recouvert d'une couche opaque audit rayonnement, la formation du filtre angulaire comprenant les étapes suivantes :
former une couche d'une résine photosensible transparente audit rayonnement ;
graver la couche par photolithographie selon la forme souhaitée des murs ; et recouvrir la structure obtenue de la couche opaque audit rayonnement .
Selon un mode de réalisation, la formation du filtre angulaire comprend la perforation de trous de taille micrométrique dans un film noir ou coloré.
Selon un mode de réalisation, les trous sont percés au moyen d'aiguilles de taille micrométrique.
Brève description des dessins
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 :
les figures 1 et 2 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de modes de réalisation d'un système d'acquisition d'images ;
la figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un capteur d'images du système d'acquisition d'images de la figure 2 ;
la figure 4 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images ;
les figures 5 et 6 sont des vues en coupe analogues à la figure 4 illustrant le fonctionnement du système d'acquisition d'images de la figure 4 utilisé comme capteur d'empreintes digitales ;
la figure 7 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un système d'affichage comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images ;
les figures 8A et 8B sont respectivement une vue de dessus et une vue en coupe, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un système d'affichage comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images ;
la figure 9 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'affichage comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images ;
les figures 10 et 11 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un filtre angulaire ; et
les figures 12 à 17 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, d'autres modes de réalisation d'un filtre angulaire ;
la figure 18 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'affichage comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images ;
la figure 19 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé du capteur d'images du système d'affichage de la figure 18 ; et
les figures 20 à 22 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de modes de réalisation d'un système d'affichage comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images.
Description détaillée
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, comme cela est habituel dans la représentation des circuits électroniques, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., il est fait référence à l'orientation des figures ou à un système d'acquisition d'images ou un système d'affichage dans une position normale d'utilisation.
En outre, seuls les éléments utiles à la compréhension de la présente description ont été représentés et sont décrits. En particulier, l'utilisation faite des capteurs décrits ci-après n'a pas été détaillée et l'utilisation faite des systèmes d'affichage décrits ci-après comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images n'a pas été détaillée. L'homme de l'art saura utiliser les systèmes d'affichage dans tout type de système susceptible d'être commandé via une interface tactile. En outre, la structure d'un système d'acquisition d'images ou d'un écran d'affichage est bien connue de l'homme du métier et ne sera pas décrite en détail par la suite. De plus, les moyens de traitement des signaux fournis par les systèmes d'acquisition d'images décrits ci-après sont à la portée de l'homme de l'art et ne seront pas décrits. Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près". Dans le cas d'un angle, sauf indication contraire, les termes "sensiblement" et "environ" signifient "à 10° près".
Dans la suite de la description, on appelle lumière visible un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 400 nm et 700 nm et on appelle rayonnement infrarouge un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1 mm. Dans le rayonnement infrarouge, on distingue notamment le rayonnement infrarouge proche dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1,4 ym.
Un pixel d'une image correspond à l'élément unitaire de l'image affichée par un 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. La figure 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images 10 d'un objet 12, partiellement représenté en figure 1. Le système d'acquisition d'images 10 comprend de bas en haut en figure 1 :
un capteur d'images 14 ayant une face supérieure 15 ; un filtre angulaire 16 ; et
une source lumineuse 22.
Le système d'acquisition d'images 10 comprend, en outre, des moyens non représentés de traitement des signaux fournis par le capteur d'images 14, comprenant par exemple un microprocesseur.
La figure 2 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images 25 de l'objet 12. Le système d'acquisition d'images 25 comprend l'ensemble des éléments du système d'acquisition d'images 10 et comprend, en outre, un revêtement 18 ayant des faces supérieure et inférieure opposées 20, 21 recouvrant le filtre angulaire 16 du côté opposé au capteur d'images 14.
La figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du capteur d'images 14. Le capteur d'images 14 comprend un support 24 et une matrice 26 de capteurs de photons 28, également appelés photodétecteurs, disposés entre le support 24 et le filtre angulaire 16. Les photodétecteurs 28 peuvent être recouverts d'un revêtement de protection transparent, non représenté. Le capteur d'images 14 comprend, en outre, des pistes conductrices et des éléments de commutation, notamment des transistors, non représentés, permettant la sélection des photodétecteurs 28. Les photodétecteurs 28 peuvent être réalisés en matériaux organiques. Les photodétecteurs 28 peuvent correspondre à des photodiodes organiques (OPD, de l'anglais Organic Photodiode) ou à des photorésistances organiques. La surface du capteur d'images 14 en regard du filtre angulaire 16 et contenant les photodétecteurs 28 est supérieure est supérieure à 1 cm^, de préférence supérieure à 5 cm^, plus préfèrentiellement supérieure à 10 cm^, en particulier supérieure à 20 cm^ . La face 15 peut être sensiblement plane.
Le revêtement 18 est au moins partiellement transparent au rayonnement émis par la source lumineuse 22. Le revêtement 18 peut avoir une épaisseur comprise en 1 ym et 10 mm. La face supérieure 20 et la face inférieure 21 peuvent être sensiblement planes .
Le filtre angulaire 16 est adapté à filtrer le rayonnement incident en fonction de l'incidence du rayonnement par rapport à la face supérieure 20 du filtre angulaire 16, notamment pour que chaque photodétecteur 28 reçoive seulement les rayons dont l'incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face supérieure 20 du filtre angulaire 16 est inférieure un angle d'incidence maximale inférieur à 45°, de préférence inférieur à 30°, plus préférentiellement inférieur à 20°, encore plus préfèrentiellement inférieur à 10°. Le filtre angulaire 16 est adapté à bloquer les rayons du rayonnement incident dont 1 ' incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face supérieure 20 du filtre angulaire 16 est supérieure à l'angle d'incidence maximale.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 1 ou 2, l'objet 12 dont l'image est acquise par le capteur d'images 14 est interposé entre la source lumineuse 22 et le filtre angulaire 16 ou le revêtement 18. L'image est obtenue par transmission du rayonnement émis par la source lumineuse 22 à travers l'objet 12. Le rayonnement émis par la source 22 peut être un rayonnement visible et/ou un rayonnement infrarouge. Pour une application pour la détermination d'empreintes digitales, l'objet 12 correspond au doigt d'un utilisateur. De préférence, le doigt 12 est au contact de la face supérieure 20 du système d'acquisition d'images 10 de sorte que les rayons lumineux passant par des zones de contact 30 entre l'objet 12 et la face 20 sont fortement transmis tandis que les rayons lumineux traversant des zones hors contact 32, également appelées vallées, sont plus faiblement transmis. Les photodétecteurs 28 situés en regard des zones de contact 30 collectent la lumière diffusée à faible incidence tandis que les photodétecteurs 28 situés en regard des zones hors contact 32 collectent peu de lumière puisque celle-ci est pour l'essentiel bloquée par le filtre angulaire 16.
La figure 4 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images 40. Le système d'acquisition d'images 40 comprend l'ensemble des éléments du système d'acquisition d'images 25 représenté en figure 2 à la différence que la source lumineuse 22 est remplacée par une source lumineuse 42 adaptée à émettre un rayonnement lumineux 44 dans le revêtement 18 qui joue alors le rôle d'un guide d'ondes. Le rayonnement 44 émis par la source 42 peut être un rayonnement visible et/ou un rayonnement infrarouge. Le rayonnement 44 est injecté dans le revêtement 18 depuis la périphérie du revêtement 18. Dans le mode de réalisation représenté en figure 4, le rayonnement 44 est injecté dans le revêtement 18 depuis un bord latéral 46 du revêtement 18. Selon un autre mode de réalisation, le rayonnement 44 est injecté dans le revêtement 18 à la périphérie du revêtement 18 par la face supérieure 20 ou la face inférieure 21, de préférence par la face inférieure 21. Dans le présent mode de réalisation, le revêtement 18 a de préférence une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 1 mm. Le revêtement 18 peut être en verre, ou en un matériau plastique.
Selon un mode de réalisation, le faisceau 44 émis par la source 42 et se propageant dans le revêtement 18 peut ne pas être collimaté. Selon un mode de réalisation, le faisceau 44 émis par la source 42 et se propageant dans le revêtement 18 est sensiblement collimaté, les rayons du faisceau 44 étant sensiblement parallèle aux faces 20, 21 du revêtement 18. Ceci peut permettre d'améliorer l'homogénéité de l'image des zones de contact 30 acquise par le capteur d'images 14.
Les figures 5 et 6 illustrent le fonctionnement du système d'acquisition d'images 40 comme capteur d'empreintes digitales. Comme cela est représenté en figure 5, le rayonnement qui se propage dans le revêtement 18 est diffusé au niveau des zones de contact 30 entre l'objet 12 et la face supérieure 20 de sorte que les photodétecteurs 28 du capteur d'images 14 en regard des zones de contact reçoivent le rayonnement diffusé filtré par le filtre angulaire 16. Comme cela est représenté en figure 6, le rayonnement qui se propage dans le revêtement 18 reste confiné dans le revêtement 18 au niveau des vallées 32 de sorte que les photodétecteurs 28 du capteur d'images 14 en regard des vallées 32 reçoivent peut ou pas de rayonnement .
Un autre exemple d'application du système d'acquisition d'images 10 ou 40 concerne l'acquisition d'image d'une matière biologique au travers d'un support transparent dans lequel est placé la matière biologique, par exemple une culture biologique placée dans une boîte de Pétri.
La figure 7 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un système d'affichage 50.
Le système d'affichage 50 comprend l'ensemble des éléments du système d'acquisition d'image 40 représenté en figure 4 et comprend, en outre, un écran d'affichage 52 interposé entre le revêtement 18 et le filtre angulaire 16. La matrice des composants électroluminescents 56 est disposée dans un plan parallèle à la matrice de photodétecteurs 28. La matrice de photodétecteurs 28 et la matrice de composants électroluminescents 56 sont superposées avec interposition du filtre angulaire 16.
Les figures 8A et 8B sont respectivement une vue de dessus et une vue en coupe, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation plus détaillé du système d'affichage 50.
La figure 9 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'affichage comprenant un écran d'affichage et un capteur d'images. Le capteur d'images 14 repose sur un support 53.
L'écran d'affichage 52 comprend un premier support 53 et une matrice de sous-pixels d'affichage 54 sur le support 53.
L'écran d'affichage 52 comprend une matrice de sous- pixels d'affichage 54, représentés seulement sur les figures 8A et 9. Chaque sous-pixel d'affichage 54 comprend un composant optoélectronique 56 adapté à émettre un rayonnement électromagnétique, appelé composant électroluminescent dans la suite de la description. Chaque composant électroluminescent 56 correspond par exemple à une diode électroluminescente, notamment à une diode électroluminescente organique (OLED, de l'anglais Organic Light-Emitting Diode). Les sous-pixels d'affichage 54 peuvent, en outre, comprendre des pistes conductrices et des éléments de commutation, notamment des transistors, non représentés, permettant la sélection des sous-pixels d'affichage.
Le capteur d'images 14 comprend un deuxième support 57 et une matrice de capteurs de photons, ou photodétecteurs 28, disposés entre le support 57 et le support 53. Le filtre angulaire 16 non représenté en figure 8B est interposé entre le capteur d'images 14 et l'écran d'affichage 52. Les photodétecteurs 26 peuvent être recouverts d'un revêtement de protection transparent, non représenté. Le capteur d'images 14 comprend, en outre, des pistes conductrices et des éléments de commutation, notamment des transistors, non représentés, permettant la sélection des photodétecteurs 28.
Sur les figures 8A et 9, chaque sous-pixel d'affichage 54 est représenté de forme carrée et chaque composant électroluminescent 56 correspond à un empilement de couches ayant une forme sensiblement carrée. Toutefois, il est clair que la forme du sous-pixel d'affichage 54 et la forme du composant électroluminescent 56 peuvent être différentes, par exemple polygonale. Dans le présent mode de réalisation, en vue de dessus, la surface occupée par le composant électroluminescent 56 est inférieure à la surface du sous-pixel d'affichage 54 et chaque sous-pixel d'affichage 54 comprend une zone intermédiaire 58 entourant au moins en partie le composant électroluminescent 56. Sur les figures 8A, 8B et 9, le filtre angulaire 16 n'est pas représenté .
Le système d'affichage 50 comprend, en outre, des moyens non représentés de traitement des signaux fournis par le capteur d'images 14, comprenant par exemple un microprocesseur, et des moyens non représentés de commande de l'écran d'affichage 52.
La matrice des composants électroluminescents 56 est disposée dans un plan parallèle à la matrice de photodétecteurs 28. La matrice de photodétecteurs 28 et la matrice de composants électroluminescents 56 sont superposées avec interposition du filtre angulaire 16.
Selon un mode de réalisation, il peut être prévu un léger décalage entre les positions des composants électroluminescents 56 et les photodétecteurs 28 de façon que, en vue de dessus, les composants électroluminescents 56 ne soient pas en totalité ou en partie en regard des photodétecteurs 28, pour ne pas masquer les photodétecteurs 28. Ce mode de réalisation est adapté au cas où les composants électroluminescents 56 ne sont pas transparents pour le rayonnement détecté par le capteur d'images 14 et que les zones intermédiaires 58 entourant les composants électroluminescents 56 laissent au moins partiellement passer la lumière visible et/ou la lumière infrarouge avec une transmittance supérieure à 5 %. Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs 28 sont situés, en vue de dessus, entre les composants électroluminescents 56 de pixels adjacents.
Dans l'agencement représenté en figure 8A, chaque photodétecteur 28 s'étend, en vue de dessus, le long du bord commun entre deux sous-pixels d'affichage 54 adjacents. Dans l'agencement représenté en figure 9, chaque photodétecteur 28 est situé, en vue de dessus, au coin commun entre quatre sous-pixels d'affichage 54 adjacents.
Selon un mode de réalisation, la totalité de l'écran d'affichage 52 peut présenter une transmittance faible dans le domaine visible. Cela peut être le cas lorsque l'écran d'affichage
52 est un écran à cristaux liquide comprenant un réflecteur en face arrière d'une unité de rétroéclairage. Cela peut aussi être le cas pour certains types d'écrans OLED. Le rayonnement 44 émis par la source 42 peut alors être dans une plage de fréquences en dehors du domaine visible pour laquelle l'écran d'affichage 52 est au moins partiellement transparent, par exemple dans 1 ' infrarouge .
Selon un autre mode de réalisation, dans le cas où les composants électroluminescents 56 sont au moins en partie transparents au rayonnement capté par les photodétecteurs 28, les composants électroluminescents 56 peuvent être situés, en vue de dessus, en partie ou en totalité en regard des photodétecteurs 28.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7, le rayonnement détecté par le capteur d'images 14 est celui fourni par la source 42 et peut être dans une plage de longueurs d'onde différente du rayonnement émis par l'écran d'affichage 52. Selon le mode de réalisation représenté en figure 8B, la source 42 n'est pas présente. Dans ce cas, le rayonnement détecté par le capteur d'images peut correspondre au rayonnement émis par les composants électroluminescents 56 de l'écran d'affichage 52 ou par certains d'entre eux. En particulier, pour l'application de capture d'empreintes digitales, l'écran d'affichage 52 peut émettre un rayonnement qui se réfléchit sur l'objet 12, le rayonnement réfléchi étant filtré angulairement par le filtre angulaire 16 et détecté par le capteur d'images 14. Selon un mode de réalisation, pour l'application de capture d'empreintes digitales, seuls des composants électroluminescents 56 de l'écran d'affichage 52 émettant la même couleur, par exemple la lumière bleue, sont activés.
Le pas entre des photodétecteurs 28 d'une même rangée ou d'une même colonne correspond sensiblement au pas des sous- pixels d'affichage 54 et est supérieur à 200 dpi, de préférence compris entre 250 dpi et 2000 dpi, plus préférentiellement compris entre 300 dpi et 2000 dpi.
Selon un mode de réalisation, chaque photodétecteur 28 est adapté à détecter un rayonnement électromagnétique dans une plage de longueurs d'ondes comprises entre 400 nm et 1100 nm. Les photodétecteurs 28 peuvent être adaptés à détecter un rayonnement électromagnétique dans la même plage de longueurs d'ondes. A titre de variante, les photodétecteurs 28 peuvent être adaptés à détecter un rayonnement électromagnétique dans des plages de longueurs d'ondes différentes.
Le capteur d'images 14 est utilisé pour détecter un organe d' actionnement, non représenté, par exemple un doigt ou un stylet, situé sur la couche de protection 18. Selon un mode de réalisation, on utilise l'image de l'organe d' actionnement vue par les photodétecteurs 28. Selon un mode de réalisation, l'image de l'organe d' actionnement est notamment formée par la réflexion, sur l'organe d' actionnement, du rayonnement lumineux émis par les sous-pixels d'affichage 54, en particulier les sous-pixels d'affichage 54 qui sont recouverts par l'organe d' actionnement . Selon un autre mode de réalisation, l'image de l'organe d' actionnement est obtenue à partir de la détection d'un autre rayonnement électromagnétique que le rayonnement émis par les sous-pixels d'affichage 54, notamment à partir de la détection d'un rayonnement infrarouge.
Selon un mode de réalisation, le capteur d'images 14 peut être utilisé pour détecter l'empreinte digitale d'au moins un doigt d'un utilisateur. De préférence, le capteur d'images 14 peut être utilisé pour détecter simultanément les empreintes digitales de plusieurs doigts de l'utilisateur. Selon un mode de réalisation, le capteur d'images 14 peut jouer le rôle d'une surface tactile, le système d'affichage 50 pouvant alors être utilisé comme interface utilisateur interactive contrôlable par simple glissement du doigt ou de la main sur la surface tactile. Une telle interface utilisateur interactive peut être utilisée notamment pour commander des téléphones mobiles, des ordinateurs, des postes de télévision, des véhicules automobiles, des billetteries automatiques, des équipements industriels, des équipements médicaux, etc.
De façon connue, chaque composant électroluminescent 56 peut comprendre un empilement de couches, comprenant notamment, entre deux électrodes, une couche de transport de trous (HTL) , une couche d'émission (EML) et une couche de transport d'électrons (ETL) . En appliquant une tension électrique appropriée, des électrons et des trous sont injectés dans la couche EML à partir des électrodes. Les électrons et les trous se recombinent dans la couche EML entraînant la libération de photons.
Les figures 10 et 11 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation du filtre angulaire 16.
Dans le présent mode de réalisation, le filtre angulaire 16 comprend un support 60 et des murs 62 reposant sur le support 60 et délimitant des trous 64. On appelle "h" la hauteur des murs 64 mesurée depuis le support 60. Le support 60 est en un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement capté par les photodétecteurs 28. Les murs 62 sont opaques au rayonnement détecté par les photodétecteurs 28, par exemple absorbants et/ou réfléchissants par rapport au rayonnement détecté par les photodétecteurs 28. Selon un mode de réalisation, les murs 62 sont absorbants dans le visible et/ou le proche infrarouge et/ou 1 ' infrarouge .
En figure 10, les trous 64 sont représentés avec une section droite carrée. De façon générale, la section droite des trous 64 dans la vue de dessus peut être circulaire, ovale ou polygonale, par exemple triangulaire, carrée ou rectangulaire.
Selon un mode de réalisation, les trous 64 sont disposés en rangées et en colonnes. Les trous 64 peuvent avoir sensiblement les mêmes dimensions. On appelle "w" la largeur d'un trou 64 mesurées selon la direction des rangées ou des colonnes. Selon un mode de réalisation, les trous 64 sont disposés régulièrement selon les rangées et selon les colonnes. On appelle "p" le pas de répétition des trous 64, c'est-à-dire la distance en vue de dessus des centres de deux trous 64 successifs d'une rangée ou d'une colonne .
Le filtre angulaire 16 représentés sur les figures 10 et 11 laisse seulement passer les rayons du rayonnement incident dont l'incidence par rapport au support 60 est inférieure à un angle d'incidence maximale , qui est défini par la relation (1) suivante :
tan a = w/h (1) Plus le rapport w/h est petit, plus l'angle d'incidence maximale a est petit. La transmittance à incidence nulle du filtre angulaire 16 est proportionnelle au rapport entre la surface transparente en vue de dessus et la surface absorbante du filtre angulaire 16. 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 14. Pour des applications à fort niveau de lumière, la transmittance peut être diminuée afin de ne pas éblouir le capteur d'images 14.
Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs 28 peuvent être répartis en rangées et en colonnes. Selon un mode de réalisation, le pas p des trous 64 est plus petit que le pas des photodétecteurs 28 du capteur d'image 14. Dans ce cas, plusieurs trous 64 peuvent se trouver en regard d'un photodétecteur 28. Selon un mode de réalisation, le pas p des trous 64 est identique au pas des photodétecteurs 28 du capteur d'image 14. Le filtre angulaire 16 est alors de préférence aligné avec le capteur d'images 14 de façon que chaque trou 64 soit en regard d'un photodétecteur 28. Selon un mode de réalisation, le pas p des trous 64 est plus grand que le pas des photodétecteurs 28 du capteur d'image 14. Dans ce cas, plusieurs photodétecteurs 28 peuvent se trouver en regard d'un trou 64.
Le rapport h/w peut varier de 1 à 10. Le pas p peut varier de 10 ym à 30 ym, par exemple environ 15 ym. La hauteur h peut varier de 1 ym à 1 mm, de préférence de 20 ym à 100 ym. La largeur w peut varier de 5 ym à 30 ym, par exemple environ 10 ym.
Le substrat 60 peut être en un polymère transparent, notamment en poly (téréphtalate d'éthylène) PET, poly (méthacrylate de méthyle) PMMA, polymère d'oléfine cyclique (COP) . L'épaisseur du substrat 60 peut varier de 1 à 100. Le substrat 60 peut correspondre à un filtre coloré, à un polariseur, à une lame demi- onde ou à une lame quart d'onde. Le support 60 peut en outre correspondre au capteur d'images 14 ou à une couche de protection recouvrant le capteur d'images 14.
Les trous 64 peuvent être remplis d'air ou remplis d'un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement détecté par les photodétecteurs 28, par exemple du polydiméthylsiloxane (PDMS) . A titre de variante, les trous 64 peuvent être remplis par un matériau partiellement absorbant afin de filtrer chromatiquement les rayons filtrés angulairement par le filtre angulaire 16. Le filtre angulaire 16 peut alors jouer en outre le rôle d'un filtre coloré. Ceci permet de réduire l'épaisseur du système par rapport au cas où un filtre coloré distinct du filtre angulaire 16 serait présent. Le matériau de remplissage partiellement absorbant peut être une résine coloré ou un matériau plastique coloré comme le PDMS.
Le matériau de remplissage des trous 64 peut être adapté afin d'avoir une adaptation d'indice de réfraction avec la couche supérieure en contact avec le filtre angulaire 16 ou bien pour rigidifier la structure et améliorer la tenue mécanique du filtre angulaire 16.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 10 et 11, les murs 62 sont en totalité en un matériau absorbant au moins pour les longueurs d'onde à filtrer angulairement. Les murs 62 peuvent être en résine colorée, par exemple une résine SU-8 colorée ou noire. A titre d'exemple, les murs 62 peuvent être en une résine noire absorbant dans le domaine visible et le proche infrarouge. Selon un autre exemple, les murs 62 peuvent être en résine colorée absorbant la lumière visible d'une couleur donnée, par exemple la lumière bleue, dans le cas où la source 42 émet de la lumière de couleur donnée, dans le cas où la source 42 est polychromatique et que le capteur d'images 14 est sensible seulement à la lumière de couleur donnée ou dans le cas où la source 42 est polychromatique, que le capteur d'images 14 est sensible à la lumière visible et qu'un filtre de la couleur donnée et interposé entre le filtre angulaire 16 et l'objet à détecter. Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 16 représenté sur les figures 10 et 11 comprend les étapes suivantes :
dépôt d'une couche de résine colorée sur le support 60 dont l'épaisseur est sensiblement égale à la hauteur h ;
impression des motifs des murs 62 dans la couche de résine par photolithographie ; et
développement de la couche de résine pour ne conserver que les murs 62.
Un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 16 représenté sur les figures 10 et 11 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 62 ;
remplissage du moule par le matériau composant les murs
62 ; et
retrait de la structure obtenue du moule.
Un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 16 représenté sur les figures 10 et 11 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 64 et le pas des trous 64 souhaités.
Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire 16 est formé directement sur le capteur d'images 14, le support 60 pouvant alors correspondre au capteur d'images 14 ou à une couche de protection recouvrant le capteur d'images. Selon un autre mode de réalisation, le filtre angulaire 16 est formé séparément du capteur d'images 14. Le filtre angulaire 16 est alors fixé ultérieurement au capteur d'images 14, par exemple par laminage. L'épaisseur du substrat 60 est alors de préférence inférieure à 50 ym, et le substrat 60 est au moins partiellement transparent aux longueurs d'onde d'intérêt à mesurer par le capteur d'images 14.
La figure 12 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'une variante de réalisation des murs 62 du filtre angulaire 16 représenté sur les figures 10 et 11 dans laquelle chaque mur 62 comprend un coeur 66 en un premier matériau au moins en partie transparent au rayonnement détecté par le capteur d'images 14 et recouvert d'une couche 68 opaque au rayonnement détecté par les photodétecteurs 28, par exemple absorbante et/ou réfléchissante par rapport au rayonnement détecté par les photodétecteurs 28. 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 .
Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 16 représenté sur les figures 10 et 11 comprend les étapes suivantes :
dépôt d'une couche de résine transparente sur le support 60, par exemple par dépôt à la tournette ou par revêtement par filière (en anglais slot die coating) ;
impression des motifs des murs 62 dans la couche de résine par photolithographie ;
développement de la couche de résine pour ne conserver que les coeurs 66 des murs 62 ; et
formation de la couche 68 sur les coeurs 66, notamment par un dépôt sélectif, par exemple par évaporation, du deuxième matériau seulement sur les coeurs 66, ou par dépôt d'une couche du deuxième matériau sur les coeurs 66 et sur le support 60 entre les coeurs 66 et par retrait du deuxième matériau présent sur le support 60.
La figure 13 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation du filtre angulaire 16. Le filtre angulaire 16 comprend la structure représentée sur les figures 10 et 11 et comprend, en outre, pour chaque trou 64, une microlentille 70 reposant sur les sommets des murs 62 et recouvrant le trou 64.
Chaque microlentille 70 permet de façon avantageuse d'augmenter la collection de rayons du rayonnement incident dont l'incidence est inférieure à un angle d'incidence maximale souhaité mais qui seraient bloqués par les parois des murs 62 en l'absence de la microlentille 70. Un tel mode de réalisation est particulièrement adapté aux applications dans lesquelles le niveau de lumière est faible, comme la capture d'empreintes digitales à travers l'écran d'affichage 52. Les microlentilles 70 peuvent être réalisées en silice ou en PMMA. Le matériau de remplissage des trous 64 peut être le même que le matériau composant les microlentilles 70.
Le pas des microlentilles 70 peut être le même que le pas des photodétecteur 28 ou plus petit. En présence de microlentilles 70, les trous 64 du filtre angulaire 16 agissent essentiellement comme un micro-diaphragme optique entre les microlentilles 70 et le capteur d'images 14 de sorte qu'il y a moins de contrainte sur le rapport de forme w/h des trous 64 par rapport au cas où les microlentilles 70 ne sont pas présentes. L'angle d'incidence maximale est déterminé par la largeur w des trous 64 et la courbure des microlentilles 70.
La figure 14 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'une variante du mode de réalisation représenté en figure 13 dans laquelle la section droite des trous 64 n'est pas constante, la section droite diminuant au fur et à mesure que l'on s'éloigne des microlentilles 70. On a représenté, en partie gauche de la figure 14, des rayons lumineux en incidence normale qui ne sont pas bloqués par le filtre angulaire 16 et, en partie droite de la figure 14, des rayons lumineux en incidence oblique qui sont bloqués par le filtre angulaire 16.
La figure 15 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'une variante du mode de réalisation représenté en figure 13 dans laquelle les murs 62 sont formés dans une couche mince située sensiblement au niveau du plan focal des microlentilles de sorte que chaque trou 64 est centré sensiblement sur le foyer de la microlentille 70 associée. On a représenté, en partie gauche de la figure 15, des rayons lumineux en incidence normale qui ne sont pas bloqués par le filtre angulaire 16 et, en partie droite de la figure 15, des rayons lumineux en incidence oblique qui sont bloqués par le filtre angulaire 16. Cet agencement d'ouvertures au (ou près du) plan focal permet de maintenir la sélectivité angulaire du filtre sans diminuer la sensibilité effective du pixel par une réduction de sa surface active.
Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du filtre angulaire 16 représenté sur la figure 14 ou 15 comprend les étapes suivantes :
formation des microlentilles sur la face supérieure d'un support transparent, notamment par des techniques d'impression ;
formation d'une couche d'une résine photosensible positive sur la face inférieure du support ; et
formation des trous 64 dans la couche par exposition de la résine photosensible par une lumière collimatée à travers le masque constitué par le réseau de microlentilles 70 et retrait des portions exposées de la résine.
Ce procédé de réalisation permet d'aligner automatiquement les microlentilles 70 avec les trous 64.
La figure 16 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'une variante du mode de réalisation représenté en figure 13 dans laquelle les murs 62 comprennent des rebords 72 sur lesquels reposent les microlentilles 70 et comprennent des portions d'extrémité 74 qui s'étendent depuis les rebords 72 entre les microlentilles 70. Ceci permet de réduire la diaphonie entre microlentilles 70 voisines.
La figure 17 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation du filtre angulaire 16 dans lequel le filtre angulaire 16 comprend une plaque de fibres optiques. La plaque de fibres optiques comprend des fibres optiques 76 dont les axes optiques sont sensiblement parallèles et orientés parallèlement à l'axe des rayons d'incidence nulle détectés par le capteur d'images 14. Le coeur 78 de chaque fibre optique 76 est un premier matériau transparent pour le rayonnement détecté par le capteur d'images 74. La gaine 80 de chaque fibre optique 76 entoure le coeur 78 et est en un matériau ayant un indice de réfraction inférieur à celui du coeur 78. Les gaines 78 des fibres optiques 76 peuvent former une structure monobloc.
La figure 18 est une vue de dessus d'un mode de réalisation plus détaillé du capteur d'images 14 dans lequel chaque photodétecteur 28 correspond à une photodiode et dans lequel le capteur d'images 14 comprend un élément de sélection 90 associé à chaque photodiode 28.
L'élément de sélection 90 peut correspondre à un transistor, par exemple un transistor en silicium amorphe, un transistor en silicium polycristallin à faible température (LTPS, sigle anglais pour Low-Temperature Polycrystalline Silicon) , un transistor à base d'oxyde d' indium, de gallium et de zinc (IGZO) ou un transistor organique à effet de champ (en anglais Organic Field Effect Transistor ou OFET) , notamment un transistor organique en couche mince (en anglais Organic Thin Film Transistor ou OTFT) .
L'une des bornes parmi la source et le drain du transistor 90 est connectée à une électrode inférieure 92 de la photodiode par un élément de connexion 94 et 1 ' autre borne parmi la source et le drain est connectée à une piste conductrice 96.
Chaque piste conductrice 96 peut être connectée à tous les transistors 90 d'une même colonne. La grille de chaque transistor 90 peut être commandée par un signal transmis par une piste conductrice 98. Chaque piste conductrice 98 peut être connectée à tous les transistors 90 d'une même rangée.
La figure 19 est une vue en coupe d'un mode de réalisation plus détaillé du système d'affichage 50 comprenant le capteur d'images 14 représenté en figure 18. Seul un photodétecteur 28 et l'élément de sélection 90 associé sont représentés en figure 19. L'écran d'affichage 52 n'est pas représenté en détail en figure 19.
Le capteur d'images 14 comprend successivement du bas vers le haut en figure 19 :
le support 53 comprenant deux faces 100, 102 opposées ; la piste 98 reposant sur la face 100 du support 53 ; un empilement 104 de couches isolantes recouvrant notamment la piste 98 ;
une portion semiconductrice 106, dans laquelle sont formées les régions de drain et de source du transistor 90, séparée de la piste 98 associée par l'empilement 104 de couches isolantes ;
l'élément de connexion 94 et la piste conductrice 96 s 'étendant sur l'empilement 104 de couches isolantes ;
une couche isolante électriquement 108 recouvrant la portion semiconductrice 106 et la piste conductrice 96 et comprenant une ouverture 110 exposant une partie de l'élément de connexion 94 ;
une couche active 112 recouvrant la couche isolante 108 et au contact de l'élément de connexion 94 au travers de l'ouverture 110, la portion de l'élément de connexion 94 en contact avec la couche active 112 formant l'électrode inférieure 92 du photodétecteur 28 ;
une couche conductrice électriquement 114 recouvrant la couche active 112 et formant l'électrode supérieure du photodétecteur 28 ; et
une couche adhésive 116 recouvrant la couche conductrice électriquement 114.
Le filtre angulaire n'est pas représenté en figure 19. Dans le présent mode de réalisation, la couche active
112 et l'électrode supérieure 114 sont communes à l'ensemble des photodétecteurs 28. La zone active de chaque photodétecteur 28 qui correspond à la zone dans laquelle la majorité du rayonnement incident est absorbée et convertie en signal électrique par le photodétecteur 28 correspond sensiblement à la partie de la couche active 112 située entre l'électrode inférieure 92 et l'électrode supérieure 114.
Le support 57 peut être en un matériau diélectrique. Le support 57 est, par exemple, un support rigide, notamment en verre ou un support flexible, par exemple en polymère ou en un matériau métallique. Des exemples de polymères sont le polyéthylène naphtalène (PEN) , le polyéthylène téréphtalate (PET) , le polyimide (PI), et le polyétheréthercétone (PEEK) . L'épaisseur du support 57 est, par exemple, comprise entre 20 ym et 1 cm, par exemple environ 125 ym.
Les pistes conductrices 96, 98 et l'élément de connexion 94 peuvent être en un matériau métallique. Les pistes conductrices 96, 98 et l'élément de connexion 94 peuvent avoir une structure monocouche ou multicouche.
La couche conductrice 114 est au moins partiellement transparente au rayonnement lumineux provenant de 1 ' écran d'affichage 52. La couche conductrice 114 peut être en un matériau conducteur et transparent, par exemple en oxyde conducteur et transparent ou TCO (acronyme anglais pour Transparent Conductive Oxide) , en nanotubes de carbone, en graphène, en un polymère conducteur, en un métal, ou en un mélange ou un alliage d'au moins deux de ces composés. La couche conductrice 114 peut avoir une structure monocouche ou multicouche.
Des exemples de TCO adaptés à la réalisation de la couche conductrice 114 sont l'oxyde d' indium-étain (ITO, de l'anglais
Indium Tin Oxide), l'oxyde d' aluminium-zinc (AZO, de l'anglais Aluminium Zinc Oxide) et l'oxyde de gallium-zinc (GZO, de l'anglais Gallium Zinc Oxide). Des exemples de polymères conducteurs adaptés à la réalisation de la couche conductrice 114 sont le polymère connu sous la dénomination PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly (3, 4) -éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium et la polyaniline, également appelé PAni . Des exemples de métaux adaptés à la réalisation de la couche conductrice 114 sont l'argent (Ag) , l'aluminium (Al), l'or (Au), le cuivre (Cu) , le nickel (Ni) , le titane (Ti) et le chrome (Cr) . Un exemple de structure multicouche adaptée à la réalisation de la couche conductrice 114 est une structure multicouche d'AZO et d'argent de type AZO/Ag/AZO.
L'épaisseur de la couche conductrice 114 peut être comprise entre 10 nm et 5 ym, par exemple de l'ordre de 30 nm. Dans le cas où la couche conductrice 114 est métallique, l'épaisseur de la couche conductrice 114 est inférieure ou égale à 20 nm, de préférence inférieure ou égale à 10 nm.
La couche diélectrique 108 et/ou chaque couche de l'empilement 104 peut être réalisée en polymère fluoré, notamment le polymère fluoré commercialisé sous l'appellation Cytop par la société Bellex, en polyvinylpyrrolidone (PVP) , en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) , en polystyrène (PS) , en parylène, en polyimide (PI) ou en un mélange d'au moins deux de ces composés. A titre de variante, la couche diélectrique 108 et/ou chaque couche de l'empilement 104 peut être réalisée en un diélectrique inorganique, notamment en nitrure de silicium (SiN) ou en oxyde de silicium (SiOx) . L'épaisseur maximale de chaque couche diélectrique 104, 108 peut être comprise entre 50 nm et 2 ym, par exemple de l'ordre de 200 nm.
La couche active 112 peut comprendre des petites molécules, des oligomères ou des polymères. Il peut s'agir de matériaux organiques ou inorganiques. La couche active 112 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 d'un mélange intime à l'échelle nanométrique de façon à former une hétéroj onction en volume. L'épaisseur de la couche active 112 peut être comprise entre 50 nm et 2 um, par exemple de l'ordre de 500 nm.
Des exemples de polymères semiconducteurs de type P adaptés à la réalisation de la couche active 40 sont le poly (3- hexylthiophène) (P3HT) , le poly [Ν-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) -thieno [3, 4-b] thiophène) ) -2, 6-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-cyclopenta [2, 1-b; 3, 4-£>' ] dithiophène) -alt- 4,7 (2, 1,3-benzothiadiazole) ] (PCPDTBT) .
Des exemples de matériaux semiconducteurs de type N adaptés à la réalisation de la couche active 112 sont les fullerènes, notamment le C60, le [ 6, 6] -phényl-Cg]_-butanoate de méthyle ([60JPCBM), le [ 6, 6] -phényl-C7]_-butanoate de méthyle ([70JPCBM), le pérylène diimide, l'oxyde de zinc (ZnO) ou des nanocristaux permettant la formation de boîtes quantiques (en anglais quantum dots) .
La couche active 112 peut être interposée entre des première et deuxième couches d'interface, non représentées. La première couche d'interface permet d'aligner le travail de sortie de l'électrode 92 ou 114 avec l'affinité électronique du matériau accepteur utilisé dans la couche active 112. La première couche d'interface peut être réalisée en carbonate de césium (CSCO3) , en oxyde métallique, notamment en oxyde de zinc (ZnO) , ou en un mélange d'au moins deux de ces composés. La première couche d'interface peut comprendre une couche monomoléculaire auto¬ assemblée ou un polymère, par exemple du (polyéthyléneimine, polyéthyléneimine éthoxylé, poly[ (9, 9-bis (3 ' - (N, -dimethylamino) propyl) -2, 7-fluorene) -alt-2, 7- (9, 9-dioctylfluorene) ] . La deuxième couche d'interface permet d'aligner le travail de sortie de l'autre électrode 92 ou 114 avec le potentiel d'ionisation du matériau donneur utilisé dans la couche active 112. La deuxième couche d'interface peut être réalisée en oxyde de cuivre (CuO) , en oxyde de nickel (NiO) , en oxyde de vanadium (V2O5) , en oxyde de magnésium (MgO) , en oxyde de tungstène (WO3) ou en un mélange d'au moins deux de ces composés. Suivant le mode de polarisation de la photodiode, les couches d'interface facilitent la collection, l'injection ou le blocage des charges depuis les électrodes dans la couche active 112. L'épaisseur de chaque couche d'interface est de préférence comprise entre 0,1 nm et 1 ym. La couche adhésive 116 permet la fixation du capteur d'images 14 à l'écran d'affichage 52. La couche adhésive 116 peut être en un matériau diélectrique. La couche adhésive 116 peut avoir une épaisseur comprise entre 1 ym et 100 ym, par exemple environ 15 um. A titre d'exemple, la couche adhésive 116 correspond à une colle époxy. Selon un autre exemple, la couche adhésive 116 correspond à un adhésif sensible à la pression ou PSA (sigle anglais pour Pressure-Sensitive Adhésive) .
La figure 20 est une vue en coupe analogue à la figure 19 d'un autre mode de réalisation plus détaillé du système d'affichage 50 comprenant le capteur d'images 14 représenté en figure 18. Le capteur d'images 14 comprend les mêmes éléments que pour le mode de réalisation représenté en figure 19 à la différence que l'élément de connexion 94 n'est pas en contact direct avec la couche active 112, le capteur d'images 14 comprenant, pour chaque photodétecteur 28, une couche conductrice électriquement 117, jouant le rôle d'électrode inférieure, reposant sur la couche isolante 108 au contact de la couche active 112 et au contact de l'élément de connexion 94 au travers de l'ouverture 110. De façon avantageuse, la surface de contact entre l'électrode inférieure 115 et la couche active 112 peut être supérieure à la surface de contact entre l'élément de connexion 94 et la couche active 112 dans le mode de réalisation représenté en figure 19.
Selon un mode de réalisation, le capteur d'images 14 peut comprendre une couche de protection, par exemple en un matériau diélectrique, interposée entre l'électrode supérieure 114 et la couche adhésive 116.
Selon un mode de réalisation, le capteur d'images 14 peut comprendre des moyens de filtrage du rayonnement incident en fonction de l'incidence du rayonnement par rapport à la couche de protection 18 de l'écran d'affichage 52, notamment pour que chaque photodétecteur 28 reçoive seulement le rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la couche de protection 18 de l'écran d'affichage 52 est inférieure à 45°, de préférence inférieure à 30°. Ceci permet, de façon avantageuse, de réduire le bruit du signal fourni par chaque photodétecteur 28. Selon un mode de réalisation, les moyens de filtrage peuvent comprendre un réseau de sténopés (en anglais pinholes) recouvrant le réseau de photodétecteurs 28. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de filtrage peuvent comprendre un réseau de lentilles, par exemple des lentilles de Fresnel. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de filtrage peuvent comprendre un réseau de fibres optiques dont les axes sont parallèles et orientés de façon sensiblement perpendiculaire à la face 19 de l'écran d'affichage 52, le réseau de fibres optiques recouvrant le réseau de photodétecteurs 28.
La figure 21 est une vue en coupe analogue à la figure 19 d'un autre mode de réalisation plus détaillé du système d'affichage 50 comprenant le capteur d'images 14 représenté en figure 18. Le capteur d'images 14 comprend les mêmes éléments que pour le mode de réalisation représenté en figure 19 et comprend, en outre, une couche 118 d'un matériau opaque au rayonnement détecté par les photodétecteurs 28 et comprenant, pour chaque photodétecteur 28, une ouverture 120 remplie d'un matériau 122 au moins partiellement transparent au rayonnement détecté par les photodétecteurs 28.
Selon un mode de réalisation, le capteur d'images 14 peut comprendre des moyens de filtrage du rayonnement incident selon la longueur d'onde interposés entre l'écran d'affichage 52 et la couche active 112. Il peut s'agir d'un filtre adapté à laisser passer le rayonnement provenant de l'organe d' actionnement à détecter sur la plage de longueurs d'ondes détectées par les photodétecteurs 28.
La figure 22 est une vue en coupe analogue à la figure 19 d'un autre mode de réalisation plus détaillé du système d'affichage 50 comprenant le capteur d'images 14 représenté en figure 18. Le capteur d'images 14 comprend les mêmes éléments que pour le mode de réalisation représenté en figure 19 à la différence que la couche active 112 est remplacée, pour chaque pixel de détection, par une portion active 124. Ceci permet de supprimer les risques de diaphonie optique qui pourrait être observée avec le mode de réalisation décrit en figure 19. Toutes les portions actives 120 peuvent avoir la même composition que la couche active 112. A titre de variante, les portions actives 120 peuvent avoir des compositions différentes et être adaptées à détecter des rayonnements lumineux à des longueurs d'ondes différentes.
Dans les modes de réalisation décrits précédemment en relation avec les figures 19 à 22, les transistors 90 sont à grille basse (en anglais bottom gâte transistors) dans la mesure où les pistes 98 formant les grilles des transistors 90 sont interposées entre le support 53 et les portions semiconductrices 106. Selon un autre mode de réalisation, les transistors 90 peuvent être des transistors à grille haute (en anglais top gâte transistors) pour lesquels les portions semiconductrices 106 des transistors 90 sont interposées entre le support 53 et les pistes 98 formant les grilles.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication du système d'affichage 50 comprend la fabrication de l'écran d'affichage 52, la fabrication du capteur d'images 14 et la fixation du capteur d'images 14 à l'écran d'affichage 52 par la couche adhésive 116.
De façon avantageuse, le procédé de fabrication du système d'affichage 50 permet de réutiliser directement des structures classiques d'écrans d'affichage et/ou de capteurs d'images. En outre, l'écran d'affichage 52 et le capteur d'images
14 étant réalisés de façon séparée, les étapes de fabrication des éléments du capteur d'images n'interfèrent pas avec les étapes de fabrication des éléments de l'écran d'affichage et/ou inversement. En outre, l'écran d'affichage et le capteur d'images peuvent comprendre des composants électroniques de même nature, notamment des transistors, qui peuvent être conçus pour répondre à des contraintes de fonctionnement différentes pour l'écran d'affichage et pour le capteur d'images.
Selon les matériaux considérés, le procédé de formation des couches du capteur d'images 14 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 14 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. En outre, selon les couches et les matériaux considérés, le matériau composant les couches organiques est déposé sur la totalité de la structure et ne pas être retiré, le pas des photodétecteurs 28 étant alors obtenu par la position des électrodes 92. 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 filière (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.
De façon avantageuse, au moins certaines des couches du capteur d'images 14 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 . Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaissent à l'homme de l'art. En particulier, le filtre angulaire 16 décrit précédemment peut en outre servir à collimater le rayonnement qui le traverse. En outre, le filtre angulaire peut servir de filtre polariseur, le filtre étant formé par perforation d'un film polariseur ou étant formé sur une couche polarisante. Lorsque le rayonnement atteignant le filtre angulaire est polarisé, par exemple linéairement, la direction de polarisation du film polariseur est choisie différente de la direction de polarisation du rayonnement de sorte que le rayonnement est sensiblement bloqué par le film polariseur. En outre, bien que dans des modes de réalisation décrits précédemment, un transistor à effet de champ soit associé à chaque composant électroluminescent, il est clair que deux ou plus de deux transistors à effet de champ peuvent être associés à chaque composant électroluminescent. De façon analogue, bien que dans des modes de réalisation décrits précédemment, un transistor à effet de champ soit associé à chaque photodétecteur du capteur d'images, il est clair que deux ou plus de deux transistors à effet de champ peuvent être associés à chaque photodétecteur. 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, les filtres angulaires décrits en relation avec les figures 10 à 17 peuvent être mis en oeuvre avec le système d'acquisition d'images 10 représenté sur la figure 1, le filtre d'acquisition d'images 25 représenté sur la figure 2, le filtre d'acquisition d'images 40 représenté sur la figure 4 ou le système d'affichage représenté sur la figure 7. En outre, la couche de filtrage 118 décrite en relation avec la figure 21 peut être également utilisée avec les modes de réalisation décrits en relation avec les figures 20 et 22.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'acquisition d'images (10 ; 25 ; 40) comprenant :
- une source (22 ; 42) d'un rayonnement (44) ;
- un écran d'affichage (52), la source étant confondue avec l'écran d'affichage ou étant distincte de l'écran d'affichage ;
- un capteur d'images (14) comprenant une matrice de photodétecteurs (28) adaptés à détecter ledit rayonnement et comprenant une première face (15) ; et
- un filtre angulaire (16), recouvrant le capteur d'images et interposé entre l'écran d'affichage et le capteur d'images, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est supérieure à un seuil et à laisser passer des rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la première face est inférieure au seuil.
2. Système d'acquisition d'images selon la revendication 1, comprenant, en outre, un revêtement (18) , au moins partiellement transparent audit rayonnement (44) et recouvrant le capteur d'images (14), le filtre angulaire (16) étant interposé entre le revêtement et le capteur d'images.
3. Système d'acquisition d'images selon la revendication 2, dans lequel la source (42) est adaptée à émettre ledit rayonnement (44) dans le revêtement (18) depuis la périphérie du revêtement, le revêtement jouant le rôle d'un guide d'onde pour ledit rayonnement.
4. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le rayonnement (44) est dans le domaine visible et/ou dans le domaine infrarouge.
5. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le filtre angulaire (16) comprend une matrice de trous (64) délimités par des murs (62) opaques audit rayonnement (44) ou en un matériau polarisant, les trous étant remplis d'air ou d'un matériau au moins partiellement transparent audit rayonnement.
6. Système d'acquisition d'images selon la revendication 5, dans lequel, pour chaque trou (64) , le rapport entre la hauteur du trou, mesurée perpendiculairement à la première face (15) , et la largeur du trou, mesurée parallèlement à la première face, varie de 1 à 10.
7. Système d'acquisition d'images selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les trous (64) sont agencés en rangées et en colonnes, le pas entre des trous adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne variant de 10 ym à 30 ym.
8. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la hauteur de chaque trou (64), mesurée selon une direction orthogonale à la première face (15) , varie de 1 ym à 1 mm.
9. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel la largeur de chaque trou (64), mesurée parallèlement à la première face (15), varie de 5 ym à 30 ym.
10. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel les murs (62) sont en totalité en un matériau opaque audit rayonnement.
11. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel chaque mur (62) comprend un coeur (66) en un matériau transparent audit rayonnement (44) recouvert d'une couche (68) opaque audit rayonnement .
12. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, comprenant, en outre, des lentilles (70) recouvrant les trous (64) .
13. Système d'acquisition d'images selon la revendication 12, comprenant, pour chaque trou (64), une lentille (70) recouvrant le trou et au contact des murs (62) .
14. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel les photodétecteurs (28) comprennent des photodiodes organiques.
15. Système d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel l'écran d'affichage (52) comprend une matrice de composants électroluminescents (56) et dans lequel les photodétecteurs (28) sont décalés par rapport aux composants électroluminescents (56) selon une direction perpendiculaire à la première face (15) .
16. Système d'affichage selon la revendication 15, dans lequel les composants électroluminescents (56) sont séparés les uns des autres par des zones intermédiaires (58) et dans lequel les photodétecteurs (28) sont situés dans le prolongement desdites zones intermédiaires selon une direction perpendiculaire à la première face (15) .
17. Système d'affichage selon la revendication 16, dans lequel la transmittance de l'écran d'affichage (14) au rayonnement émis par les composants électroluminescents (56) est supérieure à 5 % le long de chemins perpendiculaires à ladite face et passant par les zones intermédiaires (58) .
18. Système d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel l'écran d'affichage (52) comprend une matrice de composants électroluminescents (56) , dans lequel les composants électroluminescents sont au moins en partie transparents au rayonnement (44) et dans lequel les composants électroluminescents sont situés au moins en partie en regard des photodétecteurs (28) selon une direction perpendiculaire à la première face (15) .
19. Système d'affichage selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, dans lequel les composants électro¬ luminescents (56) comprennent des diodes électroluminescentes organiques .
20. Système d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel l'écran d'affichage (52) comprend une deuxième face pour l'affichage d'images et le capteur d'images (14) est fixé à l'écran d'affichage par une couche adhésive (116) du côté de l'écran d'affichage opposé à la deuxième face .
21. Système d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel le capteur d'images (14) comprend un filtre du rayonnement émis par les composants électroluminescents (56) en fonction de la longueur d'onde entre la matrice de photodétecteurs (28) et l'écran d'affichage (52).
22. Système d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans lequel le capteur d'images (14) comprend un élément de sélection (90) pour chaque photodétecteur (28) , les photodétecteurs étant situés entre les éléments de sélection (90) et l'écran d'affichage (52).
23. Système d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, dans lequel l'écran d'affichage (52) comprend une matrice de composants électroluminescents (56) et dans lequel les dimensions de la matrice de photodétecteurs (28) vue dans un plan parallèle à ladite première face sont égales à 10 % près aux dimensions de la matrice de composants électroluminescents (56) vue dans ledit plan.
24. Utilisation du système d'affichage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 23 pour la détection d'au moins une empreinte digitale d'un utilisateur.
25. Utilisation selon la revendication 24, dans laquelle le capteur d'images (14) est en outre utilisé comme surface tactile .
26. Procédé de fabrication d'un système d'acquisition d'images, comprenant les étapes suivantes :
- fournir une source (22 ; 42) d'un rayonnement (44) et un écran d'affichage (52), la source étant confondue avec l'écran d'affichage ou étant distincte de l'écran d'affichage ;
- former un capteur d'images (14) comprenant une matrice de photodétecteurs (28) adaptés à détecter ledit rayonnement et comprenant une face (15) ; et - former un filtre angulaire (16), recouvrant le capteur d'images et interposé entre l'écran d'affichage et le capteur d'images, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face 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.
27. Procédé selon la revendication 26, dans lequel le filtre angulaire (16) comprend une matrice de trous (64) délimités par des murs (62) opaques audit rayonnement (44), la formation du filtre angulaire (16) comprenant les étapes suivantes :
former une couche d'une résine photosensible ; et former les murs par gravure de la couche par photolithographie .
28. Procédé selon la revendication 27, dans lequel la résine photosensible est une résine noire ou colorée.
29. Procédé selon la revendication 26, dans lequel le filtre angulaire (16) comprend une matrice de trous (64) délimités par des murs (62) opaques audit rayonnement (44), la formation du filtre angulaire (16) comprenant les étapes suivantes :
formation d'un moule en résine transparente, par des étapes de photolithographie, de forme complémentaire de la forme souhaitée des murs ;
remplissage du moule par le matériau composant les murs ; et
retrait de la structure obtenue du moule.
30. Procédé selon la revendication 26, dans lequel le filtre angulaire (16) comprend une matrice de trous (64) délimités par des murs (62) opaques audit rayonnement (44), chaque mur comprenant un coeur (66) en un matériau transparent audit rayonnement recouvert d'une couche (68) opaque audit rayonnement, la formation du filtre angulaire (16) comprenant les étapes suivantes :
former une couche d'une résine photosensible transparente audit rayonnement ; graver la couche par photolithographie selon la forme souhaitée des murs ; et
recouvrir la structure obtenue de la couche opaque audit rayonnement .
31. Procédé selon la revendication 26, dans lequel la formation du filtre angulaire (16) comprend la perforation de trous de taille micrométrique dans un film noir ou coloré.
32. Procédé selon la revendication 31, dans lequel les trous sont percés au moyen d'aiguilles de taille micrométrique.
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