FR2602897A1 - PHOTOCONDUCTIVE LIGHT EMITTING DISPLAY WITH LOW FILLING RATES - Google Patents

Abstract

AFFICHEUR ELECTROLUMINESCENT A COUCHE PHOTOCONDUCTRICE A FAIBLE TAUX DE REMPLISSAGE. LE TAUX DE REMPLISSAGE DES PIXELS EST CHOISI INFERIEUR A 10. PAR AILLEURS LES PIXELS PEUVENT ETRE PARTAGES EN SOUS PIXELS. IL EN RESULTE UNE MEILLEURE IMMUNITE VIS-A-VIS DE L'ECLAIRAGE AMBIANT, UNE DIMINUTION DU COUPLAGE PARASITE ENTRE PIXELS, LA POSSIBILITE D'UTILISER DES FREQUENCES D'EXCITATION RELATIVEMENT ELEVEES, UNE DIMINUTION SENSIBLE DE LA CONSOMMATION ELECTRIQUE, UNE AMELIORATION DU RENDEMENT DE FABRICATION, LA POSSIBILITE DE REALISER DES AFFICHEURS DE PLUS GRANDE TAILLE, ETC.LOW FILL RATE PHOTOCONDUCTIVE LAYER ELECTROLUMINESCENT DISPLAY. THE PIXEL FILLING RATE IS CHOSEN LESS THAN 10. ALSO THE PIXELS CAN BE SHARED IN SUB-PIXELS. THIS RESULTS IN BETTER IMMUNITY TOWARDS AMBIENT LIGHTING, A DECREASE IN PARASITE COUPLING BETWEEN PIXELS, THE POSSIBILITY OF USING RELATIVELY HIGH EXCITATION FREQUENCIES, A SIGNIFICANT DECREASE IN ELECTRIC CONSUMPTION, AN IMPROVEMENT IN OF MANUFACTURING, THE POSSIBILITY OF REALIZING LARGER SIZE DISPLAYS, ETC.

Description

AFFICHEUR ELECTROLUMINESCENT A PHOTOCONDUCTEUR A FAIBLE TAUX DELIGHT EMITTING PHOTOCONDUCTIVE LIGHT EMITTING DISPLAY

REMPLISSAGE.FILLING.

DESCRIPTIONDESCRIPTION

La présente invention a pour objet un afficheur  The present invention relates to a display

électroluminescent à photoconducteur.  electroluminescent photoconductor.

Un tel dispositif est connu dans son principe. Par exemple la demande de brevet français FR-A-2 574 972 et l'article de P. Thioulouse et al. "Monolithic Thin Film Photoconductor ACEL 10 Structure with Extinsic Memory by Optical Coupling", IEEE Trans. Electron Devices, décrivent un afficheur qui est illustré sur la figure 1 et qui comprend un substrat transparent 10, des électrodes transparentes en ligne 12 (la coupe représentée est supposée être effectuée le long d'une de ces lignes), une couche 15 électroluminescente 14, une couche photoconductrice 16 et des  Such a device is known in principle. For example, French patent application FR-A-2 574 972 and the article by P. Thioulouse et al. "Monolithic Thin Film Photoconductor ACEL 10 Structure with Extinsic Memory by Optical Coupling", IEEE Trans. Electron Devices, describe a display which is illustrated in FIG. 1 and which comprises a transparent substrate 10, transparent electrodes in line 12 (the section shown is assumed to be made along one of these lines), a light-emitting layer 14 , a photoconductive layer 16 and

électrodes en colonnes 18.electrodes in columns 18.

Les systèmes d'électrodes en lignes et en colonnes sonreliés à un générateur de tension alternative 20. Par ailleurs, les électrodes en lignes 12 sont reliées à ce générateur 20 par l'intermédiaire d'un circuit d'adressage ligne 22L et les  The row and column electrode systems are connected to an alternating voltage generator 20. In addition, the row electrodes 12 are connected to this generator 20 via a line addressing circuit 22L.

électrodes en colonnes 18 par un circuit d'adressage colonne 22C.  column electrodes 18 by a column addressing circuit 22C.

L'observation s'effectue de préférence à travers le substrat 10,  The observation is preferably carried out through the substrate 10,

en 23.in 23.

Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. Une 25 tension V est appliquée entre les électrodes qui encadrent un point d'affichage ou pixel. La luminescence n'apparaît pas tant que cette tension n'a pas atteint une valeur V1 qui correspond à un certain seuil de champ électrique nécessaire pour l'obtention du phénomène d'électroluminescence. A partir de cette valeur, le 30 point excité émet de la lumière. La partie du rayonnement  The operation of this device is as follows. A voltage V is applied between the electrodes which enclose a display point or pixel. The luminescence does not appear until this voltage has reached a value V1 which corresponds to a certain threshold of electric field necessary for obtaining the phenomenon of electroluminescence. From this value, the excited point emits light. The part of the radiation

lumineux émise vers l'arrière par la couche 14 frappe le photoconducteur 16 qui, d'isolant qu'il était devient conducteur.  The light emitted backwards by the layer 14 strikes the photoconductor 16 which, insulating it was becomes conductive.

La quasi-totalité de la tension est alors appliquée à la couche électroluminescente 14 et le champ électrique appliqué à cette couche augmente brusquement. La tension peut donc être réduite sans que cesse l'électroluminescence. Celle-ci ne disparaîtra que lorsque le champ sera retombé en-dessous de la valeur de seuil, ce qui correspond à une tension V2 inférieure à V1. Si la tension 5 appliquée aux électrodes est égale à une valeur V3 comprise entre  Almost all the voltage is then applied to the electroluminescent layer 14 and the electric field applied to this layer increases sharply. The voltage can be reduced without ceasing the electroluminescence. This will disappear only when the field has dropped below the threshold value, which corresponds to a voltage V2 less than V1. If the voltage applied to the electrodes is equal to a value V3 between

V1 et V2, l'affichage sera maintenu. C'est le générateur 20 qui délivre cette tension V3 appliquée en permanence aux électrodes dites tension d'entretien. Le rôle des circuits d'adressage 22L et 22C est d'apporter, pendant un temps court, au point que l'on 10 veut exciter, un surcroît de tension, d'amplitude égale à V1-V3.  V1 and V2, the display will be maintained. It is the generator 20 which delivers this voltage V3 applied permanently to the electrodes known as maintenance voltage. The role of the addressing circuits 22L and 22C is to provide, for a short time, the point that we want to excite, an additional voltage, amplitude equal to V1-V3.

Pour éteindre un point luminescent, il suffit d'appliquer une impulsion d'effacement qui ramène pendant un court instant la  To extinguish a luminescent point, it suffices to apply an erase pulse which briefly brings back the

tension en-dessous de V2.voltage below V2.

Le générateur 20 peut être un générateur de tension 15 sinusocdale. Mais des générateurs de signaux rectangulaires ou  The generator 20 may be a sinusoidal voltage generator. But rectangular signal generators or

d'impulsions conviennent également.  pulses are also suitable.

Le dispositif qui vient d'être décrit présente la particularité d'être à adressage uniquement électrique. Mais des dispositifs à adressage optique sont également possibles ainsi 20 que des dispositifs à adressage par faisceau d'électrons.  The device which has just been described has the particularity of being solely electrical addressing. But optically addressed devices are also possible as well as electron beam addressing devices.

Dans le dispositif du document cité, les couches utilisées sont minces, c'est-à-dire ont une épaisseur de l'ordre du micron. Mais on connaît aussi des afficheurs de ce genre à couches non minces, comme ceux qui sont décrits dans le document 25 FR-A-2 335 902: photoconducteur en couche épaisse ou bien structure électroluminescente à base de poudre (excitation  In the device of the document cited, the layers used are thin, that is to say have a thickness of about one micron. However, such thin-film displays, such as those described in FR-A-2 335 902, are also known: thick film photoconductor or powder-based electroluminescent structure (excitation).

continue ou alternative).continuous or alternative).

Dans la suite de cette description, on désignera en abrégé par PC la couche photoconductrice, par EL la couche 30 électroluminescente et par PC-EL l'ensemble de l'afficheur  In the remainder of this description, the photoconductive layer will be abbreviated as PC, EL the light-emitting layer and PC-EL the entire display.

rassemblant ces deux couches.gathering these two layers.

Un dispositif PC-EL en couches minces présente une hystérésis dans ses caractéristiques luminance-tension à des fréquences aussi basses que 100 Hz. On peut raisonnablement 35 envisager la réalisation d'une structure PC-EL à mémoire fonctionnant à 100 Hz et d'une Luminance de 70 Cd/m au moins, pour une consommation inférieure à 40 mW/cm. Si L'on ajoute que la couche PC, d'aspect rouge sombre, masque Les électrodes arrière en aluminium et augmente sensiblement le contraste 5 visuel, on comprend que les performances atteintes permettent un  A thin-film PC-EL device has a hysteresis in its luminance-voltage characteristics at frequencies as low as 100 Hz. It is reasonable to envisage the realization of a PC-EL structure with a memory operating at 100 Hz and a Luminance of at least 70 Cd / m, for a consumption of less than 40 mW / cm. If it is added that the dark red-looking PC layer hides the aluminum back electrodes and substantially increases the visual contrast, it is understood that the performance achieved makes it possible to

grand nombre d'applications.large number of applications.

Cependant, dans les conditions de fonctionnement évoquées ci-dessus (fréquence 100 Hz), on se heurte à deux difficultés majeures: - tout d'abord, l'effet mémoire disparaît dès que le dispositif est soumis à un éclairement supérieur à environ 400 lux. Cela est dO au fait que l'éclairage ambiant provoque l'allumage prématuré du dispositif en excitant la couche PC. On peut dire, en simplifiant les choses, que l'effet de la lumière 15 ambiante sur l'hystérésis PC-EL dépend du rapport de l'éclairement ambiant à l'éclairement du PC par la couche EL dans l'état allumé; or, à une fréquence aussi basse que 100 Hz, le niveau d'émission électroluminescent, proportionnel à la fréquence, est suffisant pour la lisibilité de l'écran PC-EL, 20 mais insuffisamment élevé pour qu'un éclairement de 400 lux ne perturbe pas l'effet mémoire, - ensuite, la densité de courant fournie par la couche PC dans le dispositif PC-EL est à peu près proportionnelle à la fréquence, du fait du comportement capacitif de la structure EL. 25 A 100 Hz, cette densité de courant est relativement faible et on sait que les temps de réponse de la photoconductivité de la couche PC sont plus longs pour des courants plus faibles, au moins dans le cas d'une couche PC à base de silicium amorphe hydrogéné; ce phénomène qui contribue à la persistance de 30 l'effet mémoire à basse fréquence, a l'inconvénient de provoquer l'allongement des temps de commutation (allumage et extinction) du dispositif PC-EL à basse fréquence. On mesure que les temps de commutation sont de l'ordre de la période de répétition du signal de tension (inverse de la fréquence) dans le cas typique de 35 tensions sinuso'dales ou triangulaires; on obtiendrait ainsi des temps de commutation de 10 ms par ligne environ à 100 Hz pour un écran matriciel PC-EL, incompatibles avec beaucoup d'applications (satisfaisants cependant dans le cas d'un écran Minitel qui utilise 2,5 secondes par image). Une solution évidente à ces 5 problèmes consiste à augmenter la fréquence de la tension d'entretien. On augmente alors la puissance consommée et la luminance de l'écran dans les mêmes proportions. Ainsi, pour une fréquence de 1 kHz, on ramène les temps de commutation à 1 ms et l'effet mémoire PC-EL est pratiquement insensible à l'éclairement 10 ambiant jusqu'à 1500 lux, mais la puissance dissipée est alors de 0,4 W/cm, soit 80 W pour une surface d'affichage typique de 2'. x20 cm (écran tout allumé), la luminance étant amenée à des  However, in the operating conditions mentioned above (frequency 100 Hz), there are two major difficulties: - firstly, the memory effect disappears as soon as the device is subjected to an illuminance greater than about 400 lux . This is due to the fact that ambient lighting causes premature ignition of the device by exciting the PC layer. It can be said, simplifying things, that the effect of the ambient light on the hysteresis PC-EL depends on the ratio of ambient illumination to illumination of the PC by the EL layer in the on state; however, at a frequency as low as 100 Hz, the electroluminescent emission level, proportional to the frequency, is sufficient for the readability of the PC-EL screen, but insufficiently high for an illumination of 400 lux to disturb not the memory effect, - then, the current density provided by the PC layer in the PC-EL device is approximately proportional to the frequency, due to the capacitive behavior of the EL structure. At 100 Hz, this current density is relatively low and it is known that the response times of the photoconductivity of the PC layer are longer for lower currents, at least in the case of a silicon-based PC layer. hydrogenated amorphous; this phenomenon, which contributes to the persistence of the low-frequency memory effect, has the drawback of causing the switching times (switching on and off) of the low-frequency PC-EL device to be lengthened. It is measured that the switching times are of the order of the repetition period of the voltage signal (inverse frequency) in the typical case of sinusoidal or triangular voltages; we would thus obtain switching times of 10 ms per line approximately at 100 Hz for a PC-EL matrix screen, incompatible with many applications (satisfactory however in the case of a Minitel screen which uses 2.5 seconds per image) . An obvious solution to these problems is to increase the frequency of the maintenance voltage. The power consumed and the luminance of the screen are then increased in the same proportions. Thus, for a frequency of 1 kHz, the switching times are reduced to 1 ms and the PC-EL memory effect is practically insensitive to ambient illumination up to 1500 lux, but the dissipated power is then 0, 4 W / cm, ie 80 W for a typical 2 'display surface. x20 cm (screen all lit), the luminance being brought to

valeurs inutilement élevées (700 Cd/m).  unnecessarily high values (700 Cd / m).

Il existe un autre problème lié au principe de l'effet 15 mémoire PC-EL. On peut considérer l'exemple extrême d'un écran matriciel PC-EL dont tous les pixels sont allumés sauf un au centre. Une partie de la lumière émise se réfléchit sur la face interne du substrat de verre et peut atteindre les pixels avoisinants, comme illustré sur la figure 2. On y voit un support 20 en verre 30 recouvert de couches PC-EL 32 et d'électrodes métalliques 34. Les pixels PX2, PX3, PX4, etc. sont supposés allumés et le pixel PX1 éteint. La figure montre le trajet de certains rayons lumineux provenant des pixels allumés avec une  There is another problem with the PC-EL memory effect principle. We can consider the extreme example of a PC-EL matrix screen with all pixels on except one in the center. Part of the emitted light is reflected on the inner face of the glass substrate and can reach the neighboring pixels, as shown in FIG. 2. There is shown a glass support 30 covered with PC-EL 32 layers and electrodes. Metals 34. Pixels PX2, PX3, PX4, etc. are supposed to be on and the PX1 pixel is off. The figure shows the path of certain light rays coming from the lit pixels with a

réflexion totale sur la face avant 31 de la plaque 30.  total reflection on the front face 31 of the plate 30.

Cette réflexion se produit principalement pour des angles d'incidence supérieurs à l'angle critique associé au verre (environ 42 ). On trouve un tel effet parasite dans certains tubes à rayons cathodiques (effet dit de halo). Par conséquent, le pixel éteint PX1 sera perturbé par les pixels allumés situés 30 autour de lui à une distance supérieure à 2d - o d est l'épaisseur de la plaque de verre - soit typiquement 3 mm. Dans le cas d'une structure PC-EL, la perturbation est la suivante: un pixel dans un environnement "tout allumé" (tout l'écran allumé sauf le pixel étudié) aura une marge d'hystérésis réduite par 35 rapport à un pixel dans un environnement "tout éteint" du fait de l'éclairage parasite subi par le pixel dans le premier cas. Pour les résolutions habituelles (au moins 3 points/mm), les distances inter-pixels sont faibles devant 3 mm et on peut considérer que l'émission électroluminescente est uniforme "vue" du pixel éteint 5 et que c'est donc la luminance moyennée spatialement, c'est-àdire en faisant le rapport des surfaces utiles (émettrices) à celles occupées (en comprenant les espaces entre pixels) qui  This reflection occurs mainly at angles of incidence greater than the critical angle associated with glass (about 42). Such a parasitic effect is found in certain cathode ray tubes (so-called halo effect). Therefore, the off pixel PX1 will be disturbed by the lit pixels located around it at a distance greater than 2d - o d is the thickness of the glass plate - typically 3mm. In the case of a PC-EL structure, the disturbance is as follows: a pixel in an "all lit" environment (all the screen lit except the pixel studied) will have a margin of hysteresis reduced compared to a pixel in an environment "all off" because of the parasitic lighting undergone by the pixel in the first case. For the usual resolutions (at least 3 points / mm), the inter-pixel distances are small in front of 3 mm and we can consider that the electroluminescent emission is uniform "view" of the pixel off 5 and that it is therefore the average luminance spatially, that is, by comparing the useful (emitting) and occupied (including the spaces between pixels)

importe dans l'amplitude de la perturbation du pixel éteint.  matter in the amplitude of the disturbance of the pixel off.

La présente invention a pour but de remédier à ces deux 10 inconvénients.  The present invention aims to overcome these two disadvantages.

On observera tout 'abord que la résolution d'un écran est suffisamment élevée d'un point de vue ergonomique quand l'oeil parvient à peine à distinguer un pixel de son voisin. Le pouvoir séparateur de l'oeil est d'environ 100 m à 30 cm. Dans 15 le cas des applications à l'affichage des terminaux informatiques, le pas élémentaire des pixels est toujours inférieur à 300 m et l'oeil distingue difficilement la forme et les contours du pixel, dont la taille est de 00 m typiquement au moins. Dans ces conditions, on peut caractériser l'aspect 20 visuel d'un écran par la luminance moyenne, c'est-à-dire en  It will be observed first of all that the resolution of a screen is sufficiently high from an ergonomic point of view when the eye can barely distinguish a pixel from its neighbor. The separating power of the eye is about 100 to 30 cm. In the case of applications for displaying computer terminals, the elementary pitch of the pixels is always less than 300 m and the eye has difficulty distinguishing the shape and contours of the pixel, the size of which is typically at least 00 m. Under these conditions, it is possible to characterize the visual appearance of a screen by the average luminance, that is to say in

prenant en compte les zones émissives et les zones non-émissives.  taking into account the emissive zones and the non-emissive zones.

Si l'on revient au cas de l'afficheur de type PC-EL, on rappelle, comme expliqué plus haut, que la sensibilité de l'effet mémoire PC-EL à l'éclairage ambiant est fonction du rapport de 25 l'éclairement ambiant à l'éclairement local, ou ponctuel, de la couche PC par la couche EL; de même la sensibilité de l'effet  Returning to the case of the PC-EL type display, it will be recalled, as explained above, that the sensitivity of the PC-EL memory effect to the ambient lighting is a function of the ratio of the illumination. ambient at local illumination, or punctual, of the PC layer by the EL layer; likewise the sensitivity of the effect

mémoire PC-EL au couplage optique parasite inter-pixels est fonction du rapport de la luminance moyenne à la luminance ponctuelle. Or, c'est la luminance moyenne qui importe d'un point 30 de vue ergonomique.  PC-EL memory with interference inter-pixel optical coupling is a function of the ratio of the average luminance to the point luminance. However, it is the average luminance that matters from an ergonomic point of view.

Dès lors, l'invention préconise de réduire considérablement le taux de remplissage des pixels d'un écran PCEL, c'est-à-dire le rapport de la surface émissive des pixels à la surface totale. De cette manière, on peut maintenir la 35 luminance moyenne à une valeur raisonnable tout en augmentant sensiblement la luminance ponctuelle en jouant sur la fréquence d'entretien. Ainsi, reprenant les valeurs numériques utilisées plus haut, c'est-à-dire une luminance ponctuelle de 700 Cd/m et une densité de puissance locale de 0,4 W/cm à 1 kHz, si l'on 5 choisit un taux de remplissage de 1/35 par exemple, la densité de puissance moyenne tombe aux environs de 10 mW/cm et la luminance moyenne vaut 20 Cd/m, valeur tout à fait acceptable compte tenu de l'effet "couche noire" dO à la couche PC. la luminance ponctuelle élevée assure une bonne immunité de t'effet mémoire à 10 l'éclairement ambiant, une luminance moyenne nettement inférieure à la première rend la perturbation liée à l'effet "halo" négligeable. Dans le cas d'un écran de 3,3 points/mm de résolution, on pourra obtenir un taux de remplissage de 1/36 en réduisant simplement la largeur des électrodes avant et arrière 15 d'un facteur 6, c'est-à- dire à la valeur de 50um. Les pixels auront donc une surface émissive de 50x5Oum et un pas de 300 um. On pourra donc réaliser un écran 10x20 cm d'une excellente lisibilité et d'une consommation de 2 W seulement soit un ordre de grandeur en-dessous des écrans EL actuellement commercialisés, d'une luminance moyenne d'environ 40 Cd/m et  Therefore, the invention recommends considerably reducing the filling rate of the pixels of a PCEL screen, that is to say the ratio of the emitting surface of the pixels to the total area. In this way, the average luminance can be maintained at a reasonable value while substantially increasing the point luminance by changing the maintenance frequency. Thus, taking the numerical values used above, that is to say a point luminance of 700 Cd / m and a local power density of 0.4 W / cm at 1 kHz, if a rate is chosen. for example, the average power density falls to around 10 mW / cm and the average luminance is 20 Cd / m, which is quite acceptable given the "black layer" effect dO at PC layer. the high point luminance ensures good immunity of the memory effect at ambient illumination, a significantly lower average luminance than the first makes the perturbation related to the "halo" effect negligible. In the case of a screen of 3.3 dots / mm resolution, it will be possible to obtain a filling ratio of 1/36 by simply reducing the width of the front and rear electrodes by a factor of 6, that is to say - say at the value of 50um. The pixels will therefore have an emitting surface of 50x5Oum and a pitch of 300 μm. We can therefore achieve a 10x20 cm screen with excellent readability and a consumption of 2 W only an order of magnitude below EL screens currently marketed, an average luminance of about 40 Cd / m and

sans couche noire.without black layer.

En résumé, selon l'invention, l'afficheur PC-EL a un faible taux de remplissage, inférieur à 10% et avantageusement compris entre 2,5 et 5%. Cette disposition permet d'obtenir une 25 grande immunité de l'effet mémoire PC-EL vis-à-vis de l'éclairage ambiant et du couplage parasite inter-pixels (effet "halo.") par l'utilisation d'une tension d'entretien à fréquence relativement élevée (1 kHz ou plus, typiquement), associée à une forte  In summary, according to the invention, the PC-EL display has a low level of filling, less than 10% and advantageously between 2.5 and 5%. This arrangement makes it possible to obtain high immunity of the PC-EL memory effect with respect to the ambient lighting and inter-pixel parasitic coupling ("halo" effect) by the use of a voltage relatively high frequency (typically 1 kHz or more), associated with a high

économie de puissance de l'écran.power saving of the screen.

De toute façon, les caractéristiques de l'invention  In any case, the characteristics of the invention

apparaîtront mieux à la lumière de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à des dessins annexés sur  will appear better in the light of the description which follows, exemplary embodiments given for explanatory purposes and in no way limiting. This description refers to the accompanying drawings on

lesquels: - la figure 1, déjà décrite, illustre le principe d'un écran d'affichage PC-EL, - la figure 2, déjà décrite, illustre l'effet parasite des pixels allumés sur un pixel éteint voisin, - la figure 3 montre un premier mode de réalisation d'un écran selon l'invention, - la figure 4 montre une variante o les électrodes sont élargies entre pixels, - la figure 5 montre une électrode ligne divisée en trois bandes et une électrode colonne non divisée, - la figure 6 montre une électrode ligne divisée en trois et une électrode colonne divisée en deux, - la figure 7 montre un mode de réalisation à adressage optique dans lequel les électrodes sont constituées par des  which: FIG. 1, already described, illustrates the principle of a PC-EL display screen, FIG. 2, already described, illustrates the parasitic effect of the lit pixels on a neighboring extinguished pixel, FIG. shows a first embodiment of a screen according to the invention, - Figure 4 shows a variant o the electrodes are widened between pixels, - Figure 5 shows a line electrode divided into three bands and an undivided column electrode, - FIG. 6 shows a line electrode divided into three and a column electrode divided into two; FIG. 7 shows an optically addressed embodiment in which the electrodes are constituted by

grilles décalées.staggered grids.

Un premier moyen de réduire le taux de remplissage des pixels est de diminuer la largeur des électrodes arrière (qui sont généralement en aluminium) et/ou celle des électrodes avant (qui sont généralement en oxyde d'éta:n et d'indium ITO) ou les deux. La figure 3, par exemple, montre des électrodes en  A first way to reduce the pixel fill rate is to decrease the width of the back electrodes (which are usually aluminum) and / or that of the front electrodes (which are generally indium oxide and indium ITO). or both. Figure 3, for example, shows electrodes in

aluminium 40 rangées en ligne, de 50pm de large et des électrodes 42 en ITO, rangées en colonne, et de même largeur. Le pas des deux systèmes d'électrodes est de 300 y m, soit six fois la largeur des électrodes. Le taux de remplissage des pixels est 25 donc de 1/36 soit 2,7%.  aluminum 40 rows in line, of 50pm of width and electrodes 42 in ITO, rows in column, and of same width. The pitch of the two electrode systems is 300 μm, which is six times the width of the electrodes. The pixel filling rate is therefore 1/36, ie 2.7%.

La forte réduction en surface active entraînée par cette disposition offre plusieurs autres avantages. Tout d'abord, on réduit ainsi la capacité totale de l'écran - dans la même proportion que la consommation de puissance - et par conséquent 30 les exigences en courant sur le circuit électrique délivrant la  The strong reduction in active area caused by this arrangement offers several other advantages. First of all, this reduces the total capacity of the screen - in the same proportion as the power consumption - and consequently the current requirements on the electrical circuit delivering the power.

tension d'entretien. De mime, la réduction de la capacité de chaque ligne ou colonne allège les exigences en courant sur les circuits intégrés alimentant les électrodes (pour l'adressage).  maintenance voltage. Likewise, reducing the capacity of each line or column alleviates the current requirements on the integrated circuits supplying the electrodes (for addressing).

Un autre avantage substantiel concerne les rendements de 35 fabrication. On sait que pour une densité de défauts par unité de surface donnée, le rendement de fabrication dépend fortement de la surface active du dispositif. La solution proposée est donc susceptible d'entraîner une augmentation sensible du rendement de  Another substantial advantage relates to manufacturing efficiencies. It is known that for a given defect density per unit of area, the manufacturing yield depends strongly on the active surface of the device. The proposed solution is therefore likely to result in a significant increase in

fabrication des écrans EL et donc une forte réduction des coûts.  manufacturing of EL screens and therefore a sharp reduction in costs.

Dans le cas d'écrans de grandes tailles (environ 1 m ou plus), la résistance des électrodes transparentes (ITO) sera élevée et pourra induire une chute de tension d'un bout à l'autre de celles-ci et une hétérogénéité des caractéristiques d'allumage et d'extinction des pixels le long de ces lignes. Pour réduire cette résistance, on peut élargir les électrodes d'ITO dans l'intervalle entre deux zones émissives (c'est-àdire entre deux  In the case of large screens (approximately 1 m or more), the resistance of the transparent electrodes (ITO) will be high and may induce a voltage drop across each of them and a heterogeneity of characteristics of turning on and off the pixels along these lines. To reduce this resistance, the ITO electrodes can be expanded in the gap between two emissive zones (i.e. between two

lignes d'aluminium). La figure 4 illustre cette disposition.  aluminum lines). Figure 4 illustrates this arrangement.

A des résolutions intermédiaires (moins de trois points/mm pour des applications à l'informatique par exemple), la 15 concentration de l'émission du pixel en une seule zone localisée, comme dans le cas des figures 3 et 4 par exemple, pourrait altérer le confort visuel. Il est préférable de répartir l'émission sur la zone allouée au pixel. Une solution originale est de subdiviser le pixel en sous-pixels. Pour cela on divise 20 les électrodes arrière ou avant, ou les deux, en sousélectrodes  At intermediate resolutions (less than three points / mm for computer applications, for example), the concentration of the pixel emission in a single localized area, as in the case of FIGS. impair visual comfort. It is better to spread the program over the area allocated to the pixel. An original solution is to subdivide the pixel into subpixels. For this purpose, the rear or front electrodes 20 are divided into subelectrodes

comme le montrent les figures 5 et 6.  as shown in Figures 5 and 6.

Sur la figure 5, tout d'abord, on voit une électrode 40 divisée au niveau d'un pixel en trois sous-électrodes A, B et C.  In FIG. 5, first of all, we see an electrode 40 divided at a pixel into three sub-electrodes A, B and C.

La colonne 42 reste d'une pièce. Un pixel 44 est alors composé de 25 trois sous-pixels 44A, 44E et 44C.  Column 42 remains in one piece. A pixel 44 is then composed of three sub-pixels 44A, 44E and 44C.

Sur la figure 6, la ligne 40 comprend trois sousélectrodes A, B, C et la colonne 42 comprend deux sous-électrodes  In FIG. 6, line 40 comprises three sub-electrodes A, B, C and column 42 comprises two sub-electrodes.

D et E. Le pixel 44 se décompose alors en six sous-pixels.  D and E. The pixel 44 is then broken down into six sub-pixels.

Dans ce cas, le taux de remplissage est de 6%;.30 pourtant la "couverture" du pixel est excellente et l'émission du pixel paraîtra homogène dans les conditions normales d'utilisation. Pour un pas de 500,m par exemple (2 pts/mm), les dimensions du sous-pixel seront de 50x50m m On notera que les électrodes ne sont divisées que dans 35 le pixel, les sous-électrodes d'une même électrode sont en effet reliées entre elles par des ponts ab, bc, de entre les pixels, ceci pour éviter que La destruction éventuelle d'un sous-pixel par un claquage électrique entraÂne Le non fonctionnement d'une portion de Ligne. En effet, grâce aux ponts existant entre les 5 sous-électrodes, la continuité électrique d'une sous-électrode  In this case, the fill rate is 6%, yet the "coverage" of the pixel is excellent and the emission of the pixel will appear homogeneous under normal conditions of use. For a pitch of 500 μm, for example (2 pts / mm), the dimensions of the sub-pixel will be 50 × 50 μm. It will be noted that the electrodes are only divided in the pixel, the sub-electrodes of the same electrode are Indeed, they are interconnected by ab, bc, bridges, between the pixels, this to prevent the possible destruction of a sub-pixel by an electrical breakdown causes the non-operation of a portion of Line. Indeed, thanks to the bridges existing between the 5 sub-electrodes, the electrical continuity of a sub-electrode

coupée est rétablie grâce à sa ou ses sous-électrodes voisines.  cut is restored thanks to its or its adjacent sub-electrodes.

Ces ponts électriques pourront être présents à tous les espaces interpixels ou à une fréquence moindre, ou au contraire, en plus grande quantité si l'on utilise les espaces entre les sous-pixels 10 comme montré en tirets sur la figure précédente 6. La référence 43 montre un pont qui réunit les sous-électrodes ligne entre les sous-électrodes colonne. La référence 45 montre un pont qui réunit les sous-électrodes colonne entre elles. On engendre alors  These electric bridges may be present at all the interpixel spaces or at a lower frequency, or on the contrary, in larger quantities if the spaces between the sub-pixels 10 are used as shown in dashed lines in the previous FIG. 43 shows a bridge that joins the sub-electrodes line between the column sub-electrodes. Reference 45 shows a bridge which joins the column sub-electrodes between them. We then generate

un sous-pixel supplémentaire 44'.an additional subpixel 44 '.

Le fait de choisir un faible taux de remplissage implique que, même pour des résolutions élevées (pas de 250 m par exemple), les sous-pixels sont distants de 50 à 100 m les uns des autres (exemple de là figure précédente). Il est alors très peu probable qu'un claquage électrique intervenant dans un 20 sous-pixel puisse atteindre un sous-pixel voisin m&me dans le cas  Choosing a low fill rate implies that, even for high resolutions (not 250 m for example), the sub-pixels are 50 to 100 m apart from each other (example from the previous figure). It is then very unlikely that an electrical breakdown occurring in a sub-pixel could reach a neighboring sub-pixel even in the case

d'un claquage du type propageant.a breakdown of the propagating type.

Il existe un autre avantage important pour cette solution et spécifique encore à l'affichage PC-EL. On rappelle que, quand on commute un pixel à l'état allumé, l'allumage 25 apparaît localement dans le pixel et va se propager à tout le pixel par couplage optique de proche en proche. C'est ce qui confère la propriété de bistabilité à l'échelle macroscopique d'un pixel d'afficheur PC-EL. Il n'existe pas d'état stable intermédiaire entre l'état tout éteint et l'état tout allumé. Peu 30 d'écrans sont totalement exempts de défauts "ponctuels", surtout pour les grandes tailles d'afficheur. Certains de ces défauts sont causés par des particules étrangères (poussières), d'autres sont des défauts de croissance des couches minces. Ils sont de petite taille (inférieurs à 50p m) et ils peuvent entraîner un 35 abaissement local du seuil d'électroluminescence. Ils apparaissent alors sous la forme de points brillants au seuil moyen d'électroluminescence (cas d'un affichage de type électroluminescent sans effet PC-EL). Si l'affichageur est du type PC-EL, de tels points brillants peuvent initier l'allumage 5 du pixel prématurément, entrainant une réduction parfois sensible de la marge d'hystérésis PC-EL. Si, par la méthode proposée, on partage le pixel en sous-pixels en nombre suffisant (supérieur à 4), on limite la propagation de l'état allumé à l'étendue d'un sous-pixel, les sous-pixels étant isolés les uns des autres 10 électro-optiquement. L'existence d'un défaut ponctuel dans le  There is another important benefit for this solution, which is specific to the PC-EL display. It is recalled that, when switching a pixel to the on state, the ignition 25 appears locally in the pixel and will propagate to the entire pixel by optical coupling step by step. This confers the macroscopic bistability property of a PC-EL display pixel. There is no intermediate steady state between the all-off state and the all-on state. Few screens are completely free of "spot" defects, especially for large display sizes. Some of these defects are caused by foreign particles (dust), others are growth defects of thin layers. They are small (less than 50 μm) and may cause a local lowering of the electroluminescence threshold. They then appear in the form of bright dots at the average threshold of electroluminescence (in the case of a display of electroluminescent type without PC-EL effect). If the display is of the PC-EL type, such bright spots can initiate the ignition of the pixel prematurely, resulting in a sometimes substantial reduction in the PC-EL hysteresis margin. If, by the proposed method, the pixel is divided into sufficient sub-pixels (greater than 4), the propagation of the lit state is limited to the extent of a sub-pixel, the sub-pixels being isolated. from each other electro-optically. The existence of a punctual defect in the

pixel ne perturbera donc au pire que l'allumage d'un sous-pixel.  pixel will therefore disturb the worse than the ignition of a sub-pixel.

Si par exemple, le pixel est divisé en six sous-pixels, l'allumage accidentel d'un sous-pixel du pixel dans l'état éteint entraînera une diminution du contraste moyen de 1/6 environ, ce 15 qui reste tout à fait acceptable.  If, for example, the pixel is divided into six sub-pixels, the accidental switching on of a sub-pixel of the pixel in the off state will result in a decrease of the average contrast of about 1/6, which remains quite acceptable.

On peut observer que l'idée de diviser des électrodes en sous-électrodes a déjà été proposée dans les écrans EL (et non PC-EL). Une telle technique est décrite dans FR-A-2 489 023. Elle permet de diviser le pixel en sous-pixels dans un écran. Dans cet 20 art antérieur, le but d'une telle configuration du pixel était de limiter, dans le cas d'un claquage électrique, la propagation de ce claquage à un sous-pixel et d'éviter ainsi la destruction  It can be seen that the idea of dividing electrodes into sub-electrodes has already been proposed in EL (and not PC-EL) screens. Such a technique is described in FR-A-2 489 023. It makes it possible to divide the pixel into sub-pixels in a screen. In this prior art, the purpose of such a configuration of the pixel was to limit, in the case of electrical breakdown, the propagation of this breakdown to a sub-pixel and thus to avoid the destruction.

complète du pixel et la coupure d'une électrode.  complete pixel and cutting an electrode.

La variante proposée dans la présente invention 25 présente des avantages supplémentaires liés à l'effet photoconducteur. Les effets recherchés ici sont la diminution sensible du taux de remplissage en pixels, mais en gardant une bonne répartition de l'émission sur tout le pixel, ainsi qu'une bonne immunité de l'allumage du pixel vis-à-vis de défauts 30 ponctuels des couches ("points brillants"). Ces effets sont spécifiques de l'affichage PC-EL. Ainsi, dans le cas de l'électroluminescence sans mémoire, auquel se limite le brevet cité plus haut, on recherche par exemple un taux de remplissage maximal, supérieur à 25% en tout cas. Pour cette raison, dans le 35 brevet antérieur, on doit subdiviser à la fois les électrodes ligne et colonne. En effet, si' l'on ne divisait que les électrodes Ligne par exemple, un claquage électrique pourrait se propager le Long d'une sous-électrode ligne dans un sous-pixel et pourrait entraîner la coupure de la colonne d'un effet 5 catastrophique sur l'affichage. Dans le cas de la présente  The variant proposed in the present invention has additional advantages related to the photoconductive effect. The effects sought here are the significant reduction in the filling ratio in pixels, but keeping a good distribution of the emission over the entire pixel, as well as a good immunity of the ignition of the pixel with respect to defects. punctual layers ("bright spots"). These effects are specific to the PC-EL display. Thus, in the case of electroluminescence without memory, which is limited to the patent cited above, it seeks for example a maximum filling ratio, greater than 25% in any case. For this reason, in the earlier patent, both row and column electrodes must be subdivided. Indeed, if one only divides the line electrodes for example, an electrical breakdown could propagate along a sub-electrode line in a sub-pixel and could result in the breaking of the column of an effect. catastrophic on the display. In the case of this

invention en revanche, la division d'un seul des deux réseaux d'électrodes (colonne ou ligne) suffit à obtenir les effets désirés (voir figure 5 par exemple). La division des deux systèmes d'électrodes simultanément permet d'améliorer les 10 résultats mais n'est nullement indispensable.  on the other hand, the division of only one of the two electrode arrays (column or line) is sufficient to obtain the desired effects (see FIG. 5 for example). The division of the two electrode systems simultaneously improves the results but is by no means essential.

Enfin, grâce et à cause de l'effet PC-EL, on choisit un taux de remplissage faible. Une conséquence en est que les souspixels sont éloignés de 50 Mm au moins les uns des autres pour une résolution (élevée) de 4 points par mm; cela correspond à un 15 taux de 9% avec 9 sous- pixels par pixel par exemple. Dans le cas d'un écran électroluminescent sans mémoire, auquel s'applique le brevet précédemment cité et avec un taux de 50%, l'espace entre sous-pixels est réduit à environ 25 Mm. Sachant que la taille minimum d'un claquage (celle du claquage auto- cicatrisant) est 20 d'environ 30 m de diamètre, un "fossé" de 25 Nom a de gros risques d'être franchi par un claquage de type propageant, qui pourra alors détruire le pixel dans sa totalité. Or, dans le cas d'un écran PC-EL, la forte réduction de la capacité de chaque électrode aura pour effet de diminuer la taille d'un claquage 25 auto-cicatrisant, que l'on sait fortement dépendante de l'énergie stockée disponible à l'instant du claquage, et donc de baisser la distance entre sous-pixels franchissable par un claquage propageant. La barrière de 50 Mm calculée ci-dessus pour un  Finally, thanks and because of the effect PC-EL, we choose a low filling rate. As a consequence, the subpixels are at least 50 mm away from each other for a (high) resolution of 4 dots per mm; this corresponds to a rate of 9% with 9 sub-pixels per pixel for example. In the case of a non-memory electroluminescent screen, to which the aforementioned patent applies and with a rate of 50%, the space between sub-pixels is reduced to about 25 Mm. Given that the minimum size of a breakdown (That of the self-healing breakdown) is about 30 m in diameter, a "ditch" of the name is at high risk of being crossed by a propagating type breakdown, which can then destroy the pixel in its entirety. However, in the case of a PC-EL screen, the sharp reduction in the capacity of each electrode will have the effect of reducing the size of a self-healing breakdown, which is known to be highly dependent on the energy stored. available at the moment of the breakdown, and thus to lower the distance between sub-pixels passable by a propagating breakdown. The barrier of 50 Mm calculated above for a

écran PC-EL sera donc quasiment infranchissable.  PC-EL screen will be almost impassable.

En conclusion, on voit que l'effet de protection prévu  In conclusion, we see that the expected protective effect

par le brevet FR-A-2 489 023 se dégrade sensiblement pour des résolutions meilleures que 4 points/mm environ alors que l'abaissement du taux de remplissage, rendu possible et souhaitable par l'effet PC-EL, contribue doublement à recouvrer 35 cet effet aux résolutions élevées.  FR-A-2 489 023 is substantially degraded for resolutions better than 4 points / mm while the lowering of the filling ratio, made possible and desirable by the effect PC-EL, contributes doubly to recovering 35 this effect at high resolutions.

12. Dans ce qui précède l'adressage d'un pixel est supposé être de nature électrique. Dans le brevet FR-A-2 574 972 le principe de cet adressage est exposé. Mais l'adressage peut fort bien être obtenu par un faisceau laser balayé, un crayon optique 5 ou un faisceau d'électrons. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire  12. In the foregoing addressing of a pixel is assumed to be electrical in nature. In FR-A-2 574 972 the principle of this addressing is exposed. But the addressing can very well be obtained by a scanned laser beam, an optical pencil 5 or an electron beam. In this case, it is no longer necessary

d'adresser individuellement les lignes et les colonnes de l'écran. Il n'est plus besoin d'isoler électriquement les lignes entre elles et les colonnes entre elles. Il faut par contre éviter que l'allumage d'un pixel provoque celui d'un pixel 10 voisin.  to individually address the rows and columns of the screen. It is no longer necessary to electrically isolate the lines between them and the columns between them. However, it is necessary to avoid that the ignition of a pixel causes that of a neighboring pixel 10.

Une solution préconisée par l'invention est d'utiliser comme système d'électrodes, deux grilles telles que représentées sur la figure 7. La grille inférieure 50 et la grille supérieure 52 sont décalées l'une par rapport à l'autre d'un demi-pas 15 latéralement et verticatement. On crée ainsi une matrice de pixels disposés en quinconce, la distance entre deux pixels  A solution recommended by the invention is to use as an electrode system, two grids as shown in FIG. 7. The lower grid 50 and the upper grid 52 are offset relative to one another by half step 15 laterally and vertically. This creates a matrix of pixels arranged in staggered rows, the distance between two pixels

voisins étant égale à 1/ ' 2 fois le pas de la grille de départ.  neighbors being equal to 1/2 times the pitch of the starting grid.

Le pas vertical peut être différent du pas horizontal. Mais on doit avoir dans chaque direction un même pas pour les 20 réseaux inférieur et supérieur. La Largeur des branches de grille peut être différente pour la grille inférieure et la grille supérieure.  The vertical pitch may be different from the horizontal pitch. But one must have in each direction the same step for the lower and upper networks. The width of the grid branches may be different for the lower grid and the upper grid.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Afficheur électroluminescent à effet mémoire,.du type de ceux qui utilisent une couche photoconductrice et une couche électroluminescente superposées, encadrées par deux 5 familles d'électrodes orthogonales, un point d'affichage ou pixel étant défini par le recouvrement d'une électrode particulière d'une famille et d'une électrode particulière de l'autre famille, cet afficheur comprenant encore des moyens aptes à appliquer sur les électrodes des tensions de commande appropriées et des moyens 10 pour adresser un pixel particulier, cet afficheur étant caractérisé par le fait que le taux de remplissage des pixels, c'est-àdire le rapport entre la surface de tous les pixels de l'afficheur et la surface totale de l'afficheur, est inférieur à %.  1. A memory effect electroluminescent display, of the type of those using a superimposed photoconductive layer and electroluminescent layer, flanked by two families of orthogonal electrodes, a display point or pixel being defined by the covering of an electrode particular a family and a particular electrode of the other family, this display further comprising means adapted to apply to the electrodes of the appropriate control voltages and means 10 for addressing a particular pixel, this display being characterized by the the fact that the pixel filling ratio, that is the ratio of the surface area of all the pixels of the display to the total area of the display, is less than%. 2. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé par2. Display according to claim 1, characterized by le fait que le taux de remplissage est compris entre 2,5% et 5%.  the fact that the filling ratio is between 2.5% and 5%. 3. Af icheur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les électrodes d'au moins une des familles possèdent une première largeur étroite au niveau des pixels qu'elles 20 définissent et une seconde largeur plus grande que la première  3. Display according to claim 1, characterized in that the electrodes of at least one of the families have a first narrow width at the pixels they define and a second width greater than the first one. entre les pixels.between the pixels. 4. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une au moins des familles d'électrodes est constituée de bandes conductrices qui, au niveau des pixels 25 qu'elles définissent, se divisent en plusieurs sous-électrodes parallèles, reliées électriquement entre elles, chaque pixel  4. Display according to claim 1, characterized in that at least one of the families of electrodes consists of conductive strips which, at the level of the pixels 25 that they define, divide into several parallel sub-electrodes, connected to each other. electrically between them, each pixel étant ainsi formé de plusieurs sous-pixels.  thus being formed of several sub-pixels. 5. Afficheur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la première famille d'électrodes est constituée de bandes divisées chacune en M sous-électrodes, et la seconde famille d'électrodes est constituée de bandes divisées chacune en N sous-électrodes, chaque pixel défini par le recouvrement d'une bande de la première famille par une bande de la seconde famille étant ainsi formé par M.N sous-pixels correspondant aux M. N zones  5. Display according to claim 4, characterized in that the first family of electrodes consists of strips each divided into M sub-electrodes, and the second family of electrodes consists of strips each divided into N sub-electrodes, each pixel defined by the overlap of a band of the first family by a band of the second family being thus formed by MN sub-pixels corresponding to the M. N zones de recouvrement des diverses sous-électrodes.  covering the various sub-electrodes. 6. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, le moyen d'adressage étant optique, la première et la seconde familles d'électrodes sont chacune constituées par une 5 grille formée de bandes disposées en Lignes et en colonnes distantes d'un certain pas, les deux grilles étant décalées l'une par rapport à l'autre d'un demi-pas à la fois dans la direction  6. Display according to claim 1, characterized in that, the addressing means being optical, the first and second families of electrodes are each constituted by a grid formed of bands arranged in rows and columns distant from each other. a certain step, the two grids being offset relative to each other by half a step at a time in the direction des lignes et dans la direction des colonnes.  lines and in the direction of the columns.