FR2933536A1 - Dispositif d'affichage electronique polychrome a ecran electroluminescent - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'affichage électronique polychrome à écran électroluminescent, en particulier à diodes électroluminescentes organiques (« OLED »). Dispositif d'affichage électronique (1) polychrome comprenant une face d'émission électroluminescente et, vers l'intérieur du dispositif, au moins un substrat (2) revêtu d'une matrice de pixels, ce dispositif comprenant un empilement de plusieurs unités électroluminescentes (Ui et Ue) où chaque pixel est constitué d'au moins trois sous-pixels de couleurs différentes. Selon l'invention, pour chaque pixel, le sous-pixel de longueur d'onde d'émission la plus basse ?c, ou sous-pixel critique, est exclusivement localisé dans l'unité externe (Ue) qui est adjacente à cette face d'émission, chaque autre sous-pixel émettant à une longueur d'onde supérieure à ?c étant exclusivement localisé dans une unité interne (Ui) par rapport à cette unité externe, l'aire de ce sous-pixel critique étant supérieure à celle de chaque autre sous-pixel.

Description

DISPOSITIF D'AFFICHAGE ELECTRONIQUE POLYCHROME A ECRAN ELECTROLUMINESCENT.

La présente invention concerne un dispositif d'affichage 5 électronique polychrome à écran électroluminescent. L'invention s'applique en particulier à des écrans à diodes électroluminescentes organiques ( OLED pour organic Iight-emitting diode ). De manière connue, les dispositifs d'affichage utilisant des OLED comprennent une zone d'émission formée d'une matrice de pixels, 10 chaque pixel étant typiquement constitué de plusieurs sous-pixels de couleurs différentes (RVB : rouge, vert et bleu en général), et une zone de connexion électrique agencée de manière adjacente à cette zone active. Chaque pixel de cette matrice OLED incorpore usuellement une structure multicouches émettrice de lumière comprenant un film organique intercalé entre deux 15 électrodes inférieure et supérieure qui servent d'anode et de cathode, et dont l'une est transparente ou semi-transparente à la lumière émise alors que l'autre est généralement réfléchissante. Pour réaliser ces écrans, on dépose des couches organiques au niveau de chaque sous-pixel (un type de couche ou d'empilement de 20 couches par couleur) au moyen d'un pochoir ou shadow mask . La dimension minimale des ouvertures de ce pochoir définit donc une taille minimale pour ces sous-pixels. Cette taille minimale pour chaque sous-pixel peut être également imposée par les dimensions du circuit d'adressage utilisé pour l'alimentation électrique de chaque sous-pixel, via la zone de connexion 25 précitée. On a donc cherché à accroître la résolution des écrans en jouant sur l'un de ces deux paramètres, i.e. la taille des ouvertures du pochoir ou, s'il s'agit du facteur limitatif, celle du circuit d'adressage. D'autres voies d'amélioration de la résolution de tels écrans ont été explorées dans le passé, consistant à réaliser des empilements 30 d'unités OLED . Dans ce type d'écran, certains sous-pixels et leurs structures émettrices correspondantes sont localisés dans une unité OLED dite externe, adjacente à la face d'émission alors que d'autres sont localisés dans une unité OLED dite interne, adjacente au substrat, une électrode du pixel ainsi formé pouvant être commune à deux unités superposées. On a par ailleurs cherché dans ces empilements à minimiser la densité de courant circulant dans le sous-pixel qui est le plus sensible au vieillissement - celui dont la longueur d'onde est la plus petite, typiquement le bleu dans le cas RVB - en privilégiant sa surface d'émission aux dépens de celle des autres sous-pixels, de sorte à accroître la durée de vie de ce sous-pixel critique et donc de l'ensemble du dispositif.

On peut par exemple citer le document US-B-6 747 618, qui présente à sa figure 8 un tel empilement avec les deux sous-pixels rouge et vert localisés dans l'unité externe, et le sous-pixel bleu localisé dans l'unité interne avec une aire d'émission supérieure à la somme des aires des sous-pixels rouge et vert. On peut également citer le document US-B-7 250 722 qui décrit un empilement dans lequel les sous-pixels rouge et bleu sont localisés dans une même unité interne ou externe et le sous-pixel vert dans l'autre unité, toujours en veillant à ce que l'aire d'émission du sous-pixel bleu soit supérieure à celle des autres sous-pixels pour augmenter sa durée de vie. Un inconvénient majeur des empilements d'unités OLED présentés dans ces documents est que le gain en durée de vie qu'ils procurent dans chaque pixel pour le sous-pixel critique (typiquement bleu), par maximisation de l'aire de sa structure émettrice, ne permet pas d'optimiser la résolution de l'écran, qui reste limitée par le pochoir utilisé pour le dépôt des sous-pixels de plus petites dimensions.

Un autre inconvénient des empilements connus où les sous-pixels critiques (e.g. bleus) sont localisés dans l'unité OLED interne est que les photons qu'ils émettent sont réabsorbés par les structures émettrices des autres sous-pixels dans l'unité OLED externe, ce qui se traduit par une perte de flux pour ces photons sur la face d'émission de l'écran.

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'affichage polychrome comprenant une face d'émission électroluminescente et, vers l'intérieur du dispositif, au moins un substrat revêtu d'une matrice de pixels, ce dispositif comprenant un empilement d'unités électroluminescentes où chaque pixel est constitué d'au moins trois sous-pixels de couleurs différentes, dispositif qui remédie à ces inconvénients. A cet effet, un dispositif selon l'invention est tel que, pour chaque pixel, le sous-pixel de longueur d'onde d'émission la plus basse Xo, ou sous-pixel critique, est exclusivement localisé dans celle des unités, ou unité externe, qui est adjacente à cette face d'émission, chaque autre sous-pixel émettant à une longueur d'onde supérieure à Xo étant exclusivement localisé dans une unité qui est interne par rapport à cette unité externe, l'aire de ce sous-pixel critique étant supérieure à celle de chaque autre sous-pixel. On notera que cet agencement des sous-pixels au sein de l'empilement d'unités électroluminescentes selon l'invention permet de gagner à la fois en résolution et en temps de vie pour la matrice de pixels obtenue. En particulier, on peut prévoir une luminance visuelle (en cd/m2) identique pour chacun de ces sous-pixels, parmi lesquels le sous-pixel critique (de longueur d'onde la plus faible, par exemple de couleur bleue dans le cas RVB, indigo ou violette) peut présenter sans limitation dimensionnelle aucune, une aire d'émission très supérieure à celle de chaque autre sous-pixel sous-jacent, ce qui se traduit par une durée de vie pouvant être très notablement accrue pour le dispositif d'affichage. Par ailleurs, les sous-pixels de plus petites dimensions (rouge et vert dans le cas RVB) sont situés directement sur le substrat, permettant ainsi l'utilisation de technologies classiques de la microélectronique pour leur fabrication et donc la réalisation de motifs de plus petites tailles (d'où le gain en résolution). De préférence, l'aire A de ce sous-pixel critique est au moins égale à la somme de celles des autres sous-pixels (soit Ableu ? Arouge + Avert), ce qui permet de gagner encore en résolution et en durée de vie pour l'écran. A titre encore plus préférentiel, le sous-pixel critique peut s'étendre au-delà (i.e. en dépassement) des bords de l'ensemble des autres sous-pixels sous-jacents.

On notera également que la localisation des sous-pixels critiques dans l'unité tournée du côté de la face d'émission permet d'éviter, au sein de chaque pixel, le phénomène précité de perte de flux lumineux émis par le sous-pixel critique. Avantageusement, le sous-pixel critique peut être activable indépendamment de chaque autre sous-pixel : il est transparent lorsqu'il n'est pas activé et, lorsqu'il est activé, émet à ladite longueur d'onde ?, en s'additionnant le cas échéant au rayonnement émis par chaque autre sous-pixel. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque pixel comprend avantageusement des structures organiques émettrices de rayonnements, telles que des diodes électroluminescentes organiques ( OLED ), qui forment respectivement les sous-pixels et qui sont chacune intercalées entre et en contact électrique avec deux électrodes servant 15 respectivement d'anode et de cathode pour la structure émettrice correspondante, l'une de ces électrodes étant transparente ou semi- transparente et l'autre électrode pouvant être réfléchissante. De préférence, ledit empilement est constitué de deux unités électroluminescentes respectivement externe et interne, ledit sous-pixel 20 critique émettant au sein de ladite unité externe et étant empilé sur les autres sous-pixels qui émettent tous au sein de ladite unité interne. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ce dispositif d'affichage comporte un unique substrat de type à matrice active ou passive, chaque pixel étant délimité par une électrode externe appliquée sur 25 la structure émettrice dudit sous-pixel critique, ou structure critique, et par plusieurs électrodes internes qui sont appliquées sur ce substrat et sur lesquelles sont déposées de manière espacée les structures émettrices des autres sous-pixels, ou structures non critiques, au moins une électrode intermédiaire étant appliquée sur les structures non critiques et/ou sous la 30 structure critique. Conformément à ce premier mode, ce dispositif peut comporter une unique électrode intermédiaire qui est appliquée à la fois, pour 10 chaque pixel, sous ladite structure critique et sur lesdites structures non critiques avec lesquelles cette structure critique est sensiblement alignée. En variante, le dispositif selon ce premier mode peut comporter deux électrodes intermédiaires externe et interne qui sont superposées en étant séparées par au moins une couche inorganique électriquement isolante et transparente, de préférence déposée par la technique ALD de dépôt de couche atomique ( atomic layer deposition en anglais) et réalisée en un matériau choisi dans le groupe constitué par les oxydes d'aluminium, de silicium, de zinc et les nitrures de silicium, ces électrodes intermédiaires étant respectivement appliquées, pour chaque pixel, sous la structure critique et sur l'ensemble des structures non critiques. Dans cette variante, les électrodes internes et l'électrode intermédiaire externe peuvent chacune former une anode (semi)transparente, et l'électrode intermédiaire interne et l'électrode externe peuvent alors chacune former une cathode réfléchissante. L'épaisseur de cette couche pourra être optimisée par simulation pour permettre l'extraction du maximum de flux lumineux des unités internes et externes. On retrouve dans ce cas pour chaque unité électroluminescente l'agencement préférentiel d'une structure émettrice 20 intercalée entre une anode inférieure et une cathode supérieure. On notera que le matériau inorganique transparent précité qui forme la couche isolante utilisée dans cette variante pourrait également être utilisé pour l'encapsulation de l'écran selon l'invention. Selon un second mode de réalisation de l'invention, le 25 dispositif d'affichage comporte deux substrats respectivement externe et interne qui sont chacun à matrice active ou passive et qui sont assemblés l'un à l'autre en leurs périphéries par des cordons de colle formant encapsulation étanche pour le dispositif, le substrat externe étant pourvu de structures émettrices critiques régulièrement espacées qui forment chacune un sous- 30 pixel critique, et le substrat interne étant pourvu de structures émettrices non critiques régulièrement espacées qui forment chacune l'un au moins des autres sous-pixels et qui sont séparées de ces structures critiques par un isolant électrique, les deux matrices formées par ces substrats étant connectées à des circuits indépendants d'alimentation électrique. On notera que l'utilisation de ces deux substrats sur lesquels sont déposées les structures émettrices ne complique pas véritablement le procédé de fabrication du dispositif d'affichage selon l'invention, du fait qu'il n'est pas nécessaire dans ce second mode d'aligner précisément les structures émettrices critiques et non critiques déposées en regard, et surtout que l'encapsulation de l'écran est réalisée par les seuls cordons de colle précités formant une enceinte hermétique.

Ce dispositif procure en outre une très haute résolution et des modes de fonctionnement moins destructeurs pour les unités électroluminescentes, comme cela sera expliqué par la suite. Conformément à ce second mode, ledit isolant est constitué par du vide séparant ces structures critiques et non critiques, de sorte à s'affranchir des limitations de rendement de chaque sous-pixel critique en contrôlant les interférences lumineuses entre ces structures. Avantageusement selon ce second mode, lesdits substrats sont séparés entre eux d'une distance inférieure à 2 pm, pour minimiser les émissions d'une structure non critique vers une structure non critique voisine et les maximiser vers la structure critique en vis-à-vis. Selon une autre caractéristique générale de l'invention, lesdits sous-pixels peuvent par exemple être constitués de trois sous-pixels respectivement rouge, vert et bleu, ledit sous-pixel critique exclusivement localisé dans ladite unité externe étant un sous-pixel émettant dans le bleu, et les autres sous-pixels exclusivement localisés dans ladite unité interne étant des sous-pixels émettant dans le rouge et/ou dans le vert. Selon une autre caractéristique de l'invention notamment commune à ces premier et second modes, la structure émettrice de chacun des sous-pixels autres que ledit sous-pixel critique est apte à émettre sélectivement, en fonction de la tension électrique qui lui est appliquée, au moins deux rayonnements distincts de longueurs d'onde toutes deux supérieures à celle de ce sous-pixel critique de sorte à former successivement des sous-pixels non critiques au moins bicolores. Dans l'exemple précité de sous-pixels émettant dans le bleu, le rouge et le vert, la structure émettrice de chaque sous-pixel non critique peut alors comprendre deux matériaux émetteurs distincts aptes à émettre dans le rouge à basse tension et dans le vert à plus haute tension, pour l'obtention de sous-pixels bicolores. On notera que ces sous-pixels non critiques au moins bicolores présentent l'avantage, dans ce premier mode de l'invention, de simplifier l'adressage des unités électroluminescentes en requérant deux fois moins d'électrodes internes pour les unités électroluminescentes correspondantes et, dans ce second mode de l'invention, de simplifier également la structure du substrat interne. D'une manière générale pour l'ensemble des dispositifs d'affichage selon la présente invention, on notera qu'ils peuvent être encapsulés de manière étanche par divers moyens, comprenant notamment : - pour le premier mode de l'invention, le collage d'une plaque de protection transparente par exemple en verre ou en matière plastique et pourvue de filtres optiques colorés sur sa face d'assemblage avec l'écran, ou bien le recouvrement de l'écran par une ou plusieurs couches d'encapsulation pouvant être formées du matériau inorganique transparent précité, et - pour le second mode de l'invention, par les cordons de colle déposés entre les deux substrats et formant l'enceinte hermétique précitée.

D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre en référence à des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un agencement selon l'art antérieur de trois sous-pixels respectivement rouge, vert et bleu d'un écran électroluminescent, la figure 2 est une vue schématique de dessus d'un agencement selon le principe de l'invention de ces trois sous-pixels, répartis dans deux unités superposées d'un écran électroluminescent, la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe 5 transversale d'un dispositif d'affichage selon le premier mode de réalisation de l'invention utilisant le principe d'empilement de la figure 2, la figure 4 est une vue schématique de dessus des composants essentiels de l'empilement d'un dispositif d'affichage selon une variante de la figure 3, et 10 la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe transversale d'un dispositif d'affichage selon le second mode de réalisation de l'invention.

Les dispositifs d'affichage 1, 1', 101 selon l'invention décrits 15 ci-après en référence aux figures 2 à 5 sont de type à OLED , comprenant de manière connue au moins un substrat 2, 102a, 102b typiquement en silicium revêtu d'une matrice de pixels qui surmonte une structure de circuit intégré servant à adresser chaque pixel et pouvant comporter par exemple pour chaque pixel deux transistors et un condensateur ou des circuits plus 20 complexes, et qui est reliée à une zone de connexion électrique (non illustrée) pour l'établissement d'une différence de potentiel entre des électrodes 3 à 6 au contact desquelles sont intercalées des structures émettrices multicouches à film organique (monocouche ou multicouches, non représenté). Comme cela sera expliqué ci-après, ces électrodes 3 à 6 servent chacune d'anode ou 25 de cathode et l'une au moins d'entre elles est transparente à la lumière émise par les pixels afin de faire rayonner cette lumière émise vers l'extérieur du dispositif 1, 1', 101. Quant au film organique intercalé entre ces électrodes 3 à 6, il est conçu pour transférer les électrons et les trous qui proviennent des électrodes 3 à 6 et qui sont recombinés pour générer des excitons et donc 30 l'émission de lumière. On a représenté à la figure 1 un agencement connu de trois sous-pixels R, V, B (respectivement rouge, vert et bleu) pour chaque pixel d'une matrice d'écran OLED , dans lequel on a cherché à maximiser la taille du sous-pixel B de longueur d'onde la plus courte aux dépens de celle du sous-pixel R et du sous-pixel V, qui ont été réduites avec la limite dimensionnelle I imposée par la taille des ouvertures du pochoir utilisé pour déposer ces sous-pixels et/ou celle du circuit d'adressage pour l'alimentation de chaque sous-pixel. De cette manière, on a minimisé la densité de courant dans le sous-pixel B qui est de manière connue le plus sensible au vieillissement, de sorte à accroître la durée de vie de ce sous-pixel B d'aire d'émission la plus élevée, et l'on a obtenu un pixel de dimension L dans le sens de la succession des trois sous-pixels R, V et B. Est illustré à la figure 2 le principe général selon l'invention utilisant un empilement de deux unités OLED respectivement interne (i.e. opposée à la face d'émission de l'écran) et externe (i.e. adjacente à cette face d'émission) où, pour chaque pixel, le sous-pixel bleu B' est uniquement localisé dans l'unité externe et les sous-pixels rouge R et vert V sont uniquement localisés dans l'unité interne, avec une aire d'émission pour le sous-pixel B' qui est égale ou supérieure à la somme des aires d'émissions respectives des deux autres sous-pixels R et V. On voit à la figure 2 que ce sous-pixel B' dépasse avantageusement de chaque côté des bords de l'ensemble des sous-pixels R et V, en présentant une dimension L' réduite par rapport à la dimension correspondante L de la figure 1. Selon la couleur désirée, les sous-pixels R, V et B' peuvent être sollicités indépendamment ou simultanément, le sous-pixel B' superposé étant transparent lorsqu'il n'est pas activé pour ne pas altérer l'émission des sous-pixels R et V dans ce cas. Une fois activé, le sous-pixel B' émet un rayonnement qui s'additionne, le cas échéant, à ceux des sous-pixels R et V. Cet agencement particulier des sous-pixels R, V et B' dans cet empilement, combiné au choix d'une aire maximale pour le sous-pixel B' permet à la fois d'optimiser la durée de vie de ce sous-pixel bleu et de gagner en résolution. En particulier, cette localisation du sous-pixel B' du côté de la face d'émission de l'écran permet de conserver intact le flux de photons bleus, en évitant la réabsorption de ces derniers par les sous-pixels R et V. 2933536 io A titre indicatif, l'aire de chaque sous-pixel utilisable dans un écran selon l'invention peut varier de 400 pm2 à 90000 pm2 environ.

Le dispositif d'affichage 1 selon le premier mode de l'invention 5 qui est illustré à la figure 3 comporte un unique substrat 2 de type à matrice active ou passive, chaque pixel étant délimité par : - une électrode externe 3 appliquée sur la structure émettrice EB du sous-pixel B' et formant par exemple une cathode réfléchissante, - par deux électrodes internes ou de fond 4 et 5 qui sont 10 appliquées sur ce substrat 2 et sur lesquelles sont respectivement déposées de manière espacée (séparées de préférence par du vide) les structures émettrices ER et Ev des sous-pixels R et V, ces électrodes 4 et 5 formant par exemple des anodes transparentes ou semi-transparentes, et par - une électrode intermédiaire 6 qui surmonte ces structures 15 émettrices ER et Ev et sur laquelle est appliquée la structure émettrice EB, cette électrode 6 formant par exemple à la fois une cathode pour l'unité OLED interne U; et une anode pour l'unité OLED externe Ue. Comme visible à la figure 3, les bords de la structure émettrice EB sont sensiblement alignés avec ceux de la structure émettrice ER 20 et de la structure émettrice Ev bien que, comme illustré à la figure 4, cet alignement puisse n'être qu'approximatif pour le dispositif 1'. On peut noter à ce sujet que cet alignement précis n'est pas impératif, que ce soit en termes de colorimétrie (dans la mesure ou la luminance des sous-pixels R, V, B' peut être ajustée par l'adressage en fonction de la couleur recherchée et des pixels 25 sollicités) ou en termes de résolution (dans la mesure ou la surface élémentaire maximale éclairée n'excède pas la taille du pixel). En variante, le dispositif d'affichage 1 ou 1' pourrait comporter non pas une mais deux électrodes intermédiaires externe et interne qui sont superposées en étant séparées par une couche inorganique transparente 30 électriquement isolante, et qui sont respectivement appliquées, pour chaque pixel, sous la structure émettrice EB et sur les deux structures ER et Ev. Cette couche, de préférence déposée par la technique ALD de dépôt de couche atomique, peut être avantageusement réalisée en un matériau choisi dans le groupe constitué par les oxydes d'aluminium, de silicium, de zinc et les nitrures de silicium. Dans cette configuration d'empilement, les deux électrodes internes et l'électrode intermédiaire externe peuvent chacune former une anode transparente ou semi-transparente, et l'électrode intermédiaire interne et l'électrode externe peuvent alors chacune former une cathode réfléchissante, ce qui permet de retrouver pour chaque unité électroluminescente U; et Ue l'agencement préférentiel d'une structure émettrice ER, Ev ou EB intercalée entre une anode inférieure et une cathode supérieure. Selon une autre variante de ce premier mode, on réalise les sous-pixels R et V en un seul sous-pixel bicolore R/V qui présente la propriété d'émettre dans le rouge à basse tension et dans le vert à plus haute tension.

A cet effet, on utilise pour chaque sous-pixel bicolore une structure émettrice multicouches composée d'au moins deux matériaux distincts émettant respectivement dans le rouge et le vert, qui est par exemple la suivante : anode / HTM014 dopé p /NPB / TMM004 dopé Irppy / TMM004 dopé TER04 / AIg3 / Bphen dopé N / cathode, où les matériaux Alq3 et Bphen sont disponibles chez Aldrich et où les autres matériaux sont disponibles chez Merck Germany. On notera que cette variante à sous-pixels bicolores RN permet de simplifier l'adressage de chacune des unités OLED , en comparaison des unités des figures 3 et 4 nécessitant quatre électrodes indépendantes. D'une manière générale en référence à ce premier mode de l'invention, il convient de noter que l'empilement obtenu permet de pouvoir spécifiquement optimiser la cavité optique du sous-pixel bleu pour accroître le couplage optique de sortie, alors qu'un compromis sera trouvé pour les autres sous-pixels rouge et vert sous-jacents, si l'on souhaite déposer les couches de transport de façon commune.

Egalement pour ce premier mode de l'invention, il convient de noter que la ou chaque électrode intermédiaire doit être structurée, ce qui est par exemple réalisable par dépôt de cette électrode au moyen d'un pochoir conventionnel.

Le dispositif 101 selon le second mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 5 comporte deux substrats externe 102a et interne 102b à matrice active ou passive (communément appelés backplanes en anglais par l'homme du métier) assemblés par des cordons périphériques de colle 110 formant encapsulation étanche. Le substrat externe 102a est pourvu, sur sa face tournée vers l'autre substrat 102b, de structures émettrices E'B dans le bleu régulièrement espacées qui forment chacune au contact d'une paire d'électrodes (non illustrées) un sous-pixel bleu, et le substrat interne est pourvu de structures émettrices E'R et E'v régulièrement espacées qui forment chacune un sous-pixel rouge et/ou vert au contact d'une paire d'électrodes (non illustrées) et qui sont séparées des structures E'B par du vide formant isolant électrique. Les deux matrices formées par ces substrats 102a et 102b sont respectivement connectées à des circuits indépendants d'alimentation électrique (non illustrés).

Cette séparation spatiale entre les structures émettrices E'B et les structures émettrices E'R et E'v permet avantageusement de s'affranchir des limitations de rendement de chaque sous-pixel bleu en contrôlant les interférences lumineuses entre ces structures E'B, E'R et E'v. Comme indiqué précédemment, l'utilisation des deux substrats 102a et 102b sur lesquels sont déposées les structures émettrices E'B, E'R et E'v ne pénalise pas vraiment la fabrication du dispositif 101, du fait qu'il n'est pas nécessaire d'aligner précisément ces structures E'B, E'R et E'v et que l'encapsulation de l'écran est obtenue de manière très simple par les seuls cordons de colle 110.

Ce dispositif 101 procure en outre une très haute résolution et des modes de fonctionnements moins destructeurs pour les unités Ui et Lie. En effet, la séparation spatiale des structures émettrices de ces deux unités U; et Ue permet, d'une part, de s'affranchir des limitations de rendement, notamment perceptibles pour les structures émettrices E'B et, d'autre part, de faire fonctionner en parallèle ces structures E'B très sensibles avec des densités de courant plus faibles, donc avec une durée de vie plus élevée.

Avantageusement, les substrats 102a et 102b sont séparés entre eux d'une distance inférieure à 2 pm, pour éviter les erreurs de parallaxe en minimisant les émissions d'une structure E'R ou E'v vers une structure E'R ou E'v voisine pour les focaliser sur la structure E'B en vis-à-vis. Bien entendu, ce dispositif d'affichage 101 de la figure 5 nécessite la connexion de circuits d'alimentation électrique (appelés drivers an anglais) spécifiques aux deux matrices déposées sur les substrats 102a et 102b, i.e. avec un nombre de flexibles multiplié par deux en comparaison des dispositifs 1, 1' à une seule matrice. En variante et comme indiqué ci-dessus pour le premier mode de l'invention, on peut avantageusement réaliser des sous-pixels bicolores R/V émettant soit dans le rouge soit dans le vert en fonction de la tension électrique appliquée, en lieu et place de l'agencement à distance de sous-pixels rouge et vert sur le backplane 102b. Une telle structure émettrice bicolore R/V peut par exemple présenter la configuration suivante : backplane / électrode réfléchissante / HTL dopé p / EBL / EL vert / EL rouge / HBL / ETL dopé n / électrode (semi)transparente, où HTL signifie hole transport layer (couche de transfert de trous), EBL signifie electron blocking layer (couche bloquant les électrons), EL signifie emissive layer (couche d'émission), HBL signifie hole blocking layer (couche bloquant les trous) et ETL signifie electron transport layer (couche de transfert des électrons). Quant à la structure émettrice E'B dans le bleu, elle peut par exemple présenter la configuration suivante : backplane / électrode (semi)transparente / HTL dopé p / 30 EBL / EL Bleu / HBL / ETL dopé n / électrode (semi)transparente.

Dans les exemples précités, on notera que les couches de transfert (HTL et ETL) des deux structures émettrices (la structure externe bleue et la structure interne rouge/vert) sont dopées, mais que cela n'est pas nécessaire. Ainsi, par exemple au moins l'une des deux structures émettrices (avantageusement la structure bleue) pourrait être non dopée. Les électrodes semi-transparentes et les cavités optiques recevant ces sous-pixels peuvent être optimisées, de façon à maximiser l'efficacité de ces unités OLED et les cônes d'émission lumineuse, via l'espace inter-électrodes et les distances entre diodes.

On notera que l'alignement précis des structures émettrices de ces deux backplanes 102a et 102b n'est pas aussi essentiel que pour les écrans à un unique backplane , hormis dans le but d'optimiser la luminance totale du fait que les zones inter-pixels de la matrice supérieure 102a cachent le flux émis par les pixels de la matrice inférieure 102b.

Cependant, un désalignement n'induit pas de perte de résolution dans le dispositif 101. De plus, on choisit avantageusement pour chaque sous-pixel bleu une aire d'émission deux fois supérieure à celle de chaque pixel vert ou rouge. La résolution de l'écran correspond alors à la taille de chaque sous- pixel bleu et l'adressage de l'écran prend en compte cette différence de taille entre sous-pixels pour compenser les différences de résolution des deux backplanes 102a et 102b. En résumé, l'avantage majeur de ce dispositif 101 est le gain considérable en définition procuré par ces deux backplanes 102a et 102b, et également en durée de vie des unités OLED , sans pour autant être pénalisé par un impératif d'alignement précis des sous-pixels.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1) Dispositif d'affichage électronique (1, 1', 101) polychrome comprenant une face d'émission électroluminescente et, vers l'intérieur du dispositif, au moins un substrat (2, 102a, 102b) revêtu d'une matrice de pixels, ce dispositif comprenant un empilement de plusieurs unités électroluminescentes (U; et Ue) où chaque pixel est constitué d'au moins trois sous-pixels (R, V, B') de couleurs différentes, caractérisé en ce que, pour chaque pixel, le sous-pixel de longueur d'onde d'émission la plus basse )c, ou sous-pixel critique (B'), est exclusivement localisé dans celle des unités, ou unité externe (Ue), qui est adjacente à cette face d'émission, chaque autre sous-pixel (R, V) émettant à une longueur d'onde supérieure à 2 étant exclusivement localisé dans une unité (U;) qui est interne par rapport à cette unité externe, l'aire de ce sous-pixel critique (B') étant supérieure à celle de chaque autre sous-pixel (R, V).
2. 2) Dispositif (1, 1', 101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sous-pixel critique (B') est activable indépendamment de chaque autre sous-pixel (R, V), en étant conçu pour être transparent lorsqu'il n'est pas activé et, lorsqu'il est activé, pour émettre à ladite longueur d'onde Xc en s'additionnant le cas échéant au rayonnement émis par chaque autre sous-pixel.
3. 3) Dispositif (1, 1', 101) selon la revendication 1 ou 2, 25 caractérisé en ce que l'aire dudit sous-pixel critique (B') est au moins égale à la somme de celles des autres sous-pixels (R et V).
4. 4) Dispositif (1, 1', 101) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque pixel comprend des structures 30 organiques émettrices de rayonnements (ER ou E'R, Ev ou E'v, EB ou E'B), telles que des diodes électroluminescentes organiques ( OLED ), qui forment respectivement les sous-pixels (R, V, B') et qui sont chacuneintercalées entre et en contact électrique avec deux électrodes (4 et 6, 5 et 6, 6 et 3), l'une de ces électrodes étant transparente ou semi-transparente (4,
5. 5). 5) Dispositif (1, 1', 101) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit empilement est constitué de deux unités électroluminescentes respectivement externe (Lie) et interne (U;), ledit sous-pixel critique (B') émettant au sein de ladite unité externe et étant empilé sur les autres sous-pixels (R et V) qui émettent tous au sein de ladite unité interne.
6. 6) Dispositif (1, 1') selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un unique substrat (2) de type à matrice active ou passive, chaque pixel étant délimité par une électrode externe (3) appliquée sur la structure émettrice dudit sous-pixel critique (B'), ou structure critique (EB), et par plusieurs électrodes internes (4 et 5) qui sont appliquées sur ce substrat et sur lesquelles sont déposées de manière espacée les structures émettrices des autres sous-pixels (R et V), ou structures non critiques (ER et Ev), au moins une électrode intermédiaire (6) étant appliquée sur les structures non critiques et/ou sous la structure critique.
7. 7) Dispositif (1, 1') selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une unique électrode intermédiaire (6) qui est appliquée à la fois, pour chaque pixel, sous ladite structure critique (EB) et sur lesdites structures non critiques (ER et Ev) avec lesquelles cette structure critique est sensiblement alignée.
8. 8) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes intermédiaires externe et interne qui sont superposées en étant séparées par au moins une couche électriquement isolante et transparente, de préférence réalisée en un matériau choisi dans le groupe constitué par les oxydes d'aluminium, les oxydes de silicium, les oxydes de zinc et les nitrures de silicium, et qui sont respectivementappliquées, pour chaque pixel, sous ladite structure critique (EB) et sur l'ensemble desdites structures non critiques (ER et Ev).
9. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites électrodes internes et ladite électrode intermédiaire externe forment chacune une anode transparente ou semi-transparente, et en ce que l'électrode intermédiaire interne et l'électrode externe forment chacune une cathode réfléchissante.
10. 10) Dispositif (101) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux substrats respectivement externe (102a) et interne (102b) qui sont chacun à matrice active ou passive et qui sont assemblés l'un à l'autre en leurs périphéries par des cordons de colle (110) formant encapsulation étanche pour le dispositif, le substrat externe étant pourvu de structures émettrices critiques (E'B) régulièrement espacées qui forment chacune un sous-pixel critique (B'), et le substrat interne étant pourvu de structures émettrices non critiques (E'R, E'v) régulièrement espacées qui forment chacune l'un au moins des autres sous-pixels (R, V) et qui sont séparées de ces structures critiques par un isolant électrique, les deux matrices formées par ces substrats étant connectées à des circuits indépendants d'alimentation électrique.
11. 11) Dispositif (101) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits substrats (102a et 102b) sont séparés entre eux d'une distance inférieure à 2 pm, pour minimiser les émissions d'une structure non critique (E'R, E'v) vers une structure non critique voisine et les maximiser vers la structure critique (E'B) en vis-à-vis.
12. 12) Dispositif (1, 1', 101) selon une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que la structure émettrice (ER ou E'R, Ev ou E'v) de chacun des sous-pixels (R, V) autres que ledit sous-pixel critique (B') est apte à émettre sélectivement, en fonction de la tension électrique qui lui estappliquée, au moins deux rayonnements distincts de longueurs d'onde toutes deux supérieures à celle ke de ce sous-pixel critique de sorte à former successivement des sous-pixels non critiques au moins bicolores.
13. 13) Dispositif (1, 1', 101) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits sous-pixels sont constitués de trois sous-pixels (R, V, B') respectivement rouge, vert et bleu, ledit sous-pixel critique (B') exclusivement localisé dans ladite unité externe (Ue) étant un sous-pixel émettant dans le bleu, et les autres sous-pixels (R et V) exclusivement localisés dans ladite unité interne (U;) étant des sous-pixels émettant dans le rouge et/ou dans le vert.
14. 14) Dispositif (1, 1', 101) selon les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que la structure émettrice de chaque sous-pixel non critique (R, V) comprend deux matériaux émetteurs distincts aptes à émettre dans le rouge à basse tension et dans le vert à plus haute tension.