AFFICHEUR SEQUENTIEL COULEUR A ECLAIRAGE PAR DIODES ELECTROLUMINESCENTES ORGANIQUES L'invention concerne les écrans d'affichage à cristaux liquides (écrans LCD) fonctionnant en transmission, c'est-à-dire dans laquelle une source d'éclairage arrière est placée derrière une matrice de pixels à cristal liquide, l'oeil observant l'image par l'avant de la matrice.The invention relates to liquid crystal display screens (LCD screens) operating in transmission, that is to say in which a rear light source is placed behind a matrix of light emitting diodes. liquid crystal pixels, the eye observing the image from the front of the matrix.
L'invention s'applique en particulier aux écrans de très petite dimension utilisés par exemple dans des lunettes ou casques dans lesquels l'oeil de l'observateur est placé très près de la matrice. Pour ces applications embarquées, la question de la consommation d'énergie de l'écran, et donc de la source de lumière, est très importante et on cherche à la réduire le plus 1 o possible.The invention applies in particular to screens of very small size used for example in glasses or helmets in which the eye of the observer is placed very close to the matrix. For these embedded applications, the question of the energy consumption of the screen, and therefore of the light source, is very important and it is sought to reduce it as much as possible.
Une des manières de limiter la consommation dans les écrans d'affichage couleur consiste en premier lieu à utiliser un mode de fonctionnement dit "séquentiel couleur", dans lequel la matrice de pixels est 15 une matrice monochrome (sans filtres de couleur sur les pixels individuels) et la source de lumière comprend trois sources de couleurs différentes allumées l'une après l'autre au cours d'un tiers de trame chacune ; pendant qu'une source est allumée, l'information appliquée à chacun des pixels de la matrice correspond à la proportion de la couleur considérée qui doit être 20 restituée par le pixel ; puis on allume une source d'une autre couleur et on remplace l'information appliquée aux pixels par une information différente correspondant à la nouvelle couleur. L'oeil intègre le changement rapide d'image qui résulte de ces changements d'information et de couleur d'éclairage. Il n'y a plus besoin de placer un filtre coloré devant chaque pixel 25 pour former des groupes de trois points de couleur dont la combinaison forme un point d'image coloré. On gagne sur le rendement lumineux qui était détérioré par ces filtres. Les trois sources de lumière sont réunies dans un boîte à lumière placée derrière la matrice et elles sont allumées séquentiellement. Le plus 30 souvent, la boîte à lumière comporte des sources placées sur le côté de la boîte et un panneau réflecteur-diffuseur placé derrière la matrice, qui renvoie la lumière vers la matrice. Pour de très petits afficheurs, les sources peuvent être constituées chacune par une seule diode électroluminescente (LED) émettant dans la couleur désirée lorsque c'est son tour d'émettre. L'homogénéité de l'éclairage de l'ensemble de la matrice par une seule LED provient entièrement des qualités de diffusion du panneau réflecteur-diffuseur. On pourrait imaginer de remplacer la LED unique et le panneau réflecteur-diffuseur par un réseau de LEDs disposées les unes à côté des autres derrière la matrice pour former un plan lumineux éclairant directement l'arrière de la matrice, mais cette solution est complexe. Un diffuseur est de toutes façons nécessaire pour uniformiser le plan lumineux car on en peut pas diminuer indéfiniment le pas des LEDs pour donner l'illusion d'un éclairage uniforme. En particulier, on ne sait pas faire par des technologies monolithiques un réseau très denses de LEDs émettant dans plusieurs couleurs différentes car la technologie dépend de la couleur de sorte que des technologies différentes devraient être mises en oeuvre dans le même substrat.One of the ways to limit the consumption in the color display screens is first to use a so-called "color sequential" mode of operation, in which the pixel array is a monochrome matrix (without color filters on the individual pixels ) and the light source comprises three different color sources lit one after another during a third of each frame; while a source is lit, the information applied to each of the pixels of the matrix corresponds to the proportion of the color considered to be rendered by the pixel; then we turn on a source of another color and replace the information applied to the pixels with different information corresponding to the new color. The eye incorporates the rapid image change that results from these information and lighting color changes. There is no need to place a color filter in front of each pixel to form groups of three color dots, the combination of which forms a colored dot. We gain on the light output that was damaged by these filters. The three light sources are gathered in a light box placed behind the matrix and are lit sequentially. Most often, the light box has sources located on the side of the box and a reflector-diffuser panel placed behind the die, which returns light to the die. For very small displays, the sources may each consist of a single light-emitting diode (LED) emitting in the desired color when it is his turn to emit. The homogeneity of the lighting of the entire matrix by a single LED comes entirely from the diffusion qualities of the reflector-diffuser panel. One could imagine replacing the single LED and the reflector-diffuser panel by a network of LEDs arranged next to each other behind the matrix to form a light plane directly illuminating the back of the matrix, but this solution is complex. A diffuser is in any case necessary to standardize the lighting plan because we can not indefinitely decrease the pace of the LEDs to give the illusion of uniform lighting. In particular, we do not know how to make by monolithic technologies a very dense network of LEDs emitting in several different colors because the technology depends on the color so that different technologies should be implemented in the same substrate.
Un but de l'invention est de réaliser un afficheur avec une boîte à 20 lumière adaptée notamment aux écrans de petite dimension (quelques centimètres de côté), et pouvant être fabriquée à faible coût. Selon l'invention on propose un afficheur comportant une matrice de pixels à cristal liquide monochrome et fonctionnant en mode séquentiel couleur, l'afficheur comportant plusieurs sources d'éclairage arrière 25 correspondant chacune à une couleur respective, caractérisé en ce que les sources sont formées dans un même plan parallèle au plan de la matrice et comprennent chacune une série de zones émissives régulièrement réparties, intercalées entre les zones émissives des autres sources et occupant sensiblement tout l'espace laissé libre par les zones des autres sources, les 30 zones émissives d'une série étant formées par une couche organique d'une diode électroluminescente organique (OLED) émettant dans la couleur respective correspondant à la série considérée, les zones étant superposées à une électrode respective, permettant une commande d'émission indépendante globale pour chacune des séries.An object of the invention is to provide a display with a light box suitable in particular for small screens (a few centimeters on the side), and can be manufactured at low cost. According to the invention there is provided a display comprising a matrix of monochrome liquid crystal pixels operating in color sequential mode, the display comprising a plurality of rear light sources 25 each corresponding to a respective color, characterized in that the sources are formed in the same plane parallel to the plane of the matrix and each comprise a series of regularly distributed emissive zones interposed between the emissive zones of the other sources and occupying substantially all the space left free by the zones of the other sources, the emissive zones of a series being formed by an organic layer of an organic light emitting diode (OLED) emitting in the respective color corresponding to the series considered, the zones being superimposed on a respective electrode, allowing a global independent emission control for each series .
De préférence, l'électrode est une électrode transparente, située par rapport à la couche émissive du côté de la matrice à cristal liquide. Une contre-électrode générale réfléchissante, par exemple en aluminium, est située de l'autre côté de la couche organique.Preferably, the electrode is a transparent electrode, located with respect to the emissive layer on the side of the liquid crystal matrix. A general counter-electrode, for example aluminum, is located on the other side of the organic layer.
Les zones émissives sont de préférence des bandes parallèles étroites régulièrement réparties, les électrodes étant constituées en forme de peignes interdigités, les doigts d'un peigne donné recouvrant les bandes de la série correspondant à une couleur respective. Les zones émissives juxtaposées de couleurs différentes occupent sensiblement la totalité de la surface plane située derrière la matrice. Ce ne sont donc pas des zones ponctuelles séparées de leurs voisines de couleurs différentes. Les zones voisines ne se recouvrent pas ou pratiquement pas pour ne pas risquer de mélanger les couleurs émises lors de l'activation d'une électrode correspondant à une couleur.The emissive zones are preferably narrow parallel bands regularly distributed, the electrodes being formed in the form of interdigitated combs, the fingers of a given comb covering the bands of the series corresponding to a respective color. The juxtaposed emissive zones of different colors occupy substantially the entire flat surface behind the matrix. They are therefore not isolated areas separated from their neighbors of different colors. The neighboring areas do not overlap or almost not to risk mixing the colors emitted when activating an electrode corresponding to a color.
Il y a de préférence trois séries de bandes émissives correspondant à trois couleurs primaires, les bandes étant réparties avec un pas à peu près égal à trois fois leur largeur. Les électrodes sont alors constituées dans deux couches conductrices superposées : une première couche conductrice comprenant les électrodes interdigitées correspondant à la première et à la deuxième séries de zones, et une deuxième couche conductrice comprenant l'électrode correspondant à la troisième série de zones et isolée par une couche électriquement isolante de la première couche là où l'électrode de la troisième série croise les électrodes de la première ou a deuxième série.There are preferably three sets of emissive strips corresponding to three primary colors, the strips being distributed with a pitch approximately equal to three times their width. The electrodes are then constituted in two superimposed conductive layers: a first conductive layer comprising interdigitated electrodes corresponding to the first and second series of zones, and a second conductive layer comprising the electrode corresponding to the third series of zones and isolated by an electrically insulating layer of the first layer where the electrode of the third series crosses the electrodes of the first or second series.
L'afficheur peut dans des cas exceptionnels (affichage bicolore) ne comporter que deux sources de couleurs différentes constituées en deux séries de bandes parallèles étroites juxtaposées ; les électrodes sont alors constituées en forme de peignes interdigités, les doigts d'un peigne donné recouvrant les bandes de la série correspondant à une couleur respective ; les électrodes correspondant aux deux séries de zones sont dans ce cas formées dans une seule couche conductrice gravée selon le motif des peignes interdigités. Quel que soit le nombre de couleurs de la boîte à lumière, les zones émissives sont de préférence distribuées avec un pas inférieur à la moitié de la distance séparant les bandes émissives du cristal liquide de la matrice, afin d'assurer une bonne uniformité d'éclairement de la matrice par chacune des couleurs. Un pas égal à un tiers de cette distance est une bonne valeur. Par exemple, pour trois couleurs, les bandes peuvent avoir une largeur inférieure à 100 micromètres et être espacées de 300 micromètres, pour une distance d'environ 1 à 2 millimètres entre la couche organique émissive et le cristal liquide. La largeur des bandes est de préférence compatible avec les procédés de dépôt classiques par évaporation à travers un masque, et une largeur d'environ 100 micromètres convient.The display can in exceptional cases (two-color display) have only two different color sources consisting of two sets of narrow parallel strips juxtaposed; the electrodes are then formed in the form of interdigitated combs, the fingers of a given comb covering the bands of the series corresponding to a respective color; the electrodes corresponding to the two series of zones are in this case formed in a single conducting layer etched according to the pattern of the interdigitated combs. Whatever the number of colors of the light box, the emissive zones are preferably distributed with a pitch less than half the distance separating the emissive strips from the liquid crystal of the matrix, in order to ensure a good uniformity of illumination of the matrix by each of the colors. A step equal to one third of this distance is a good value. For example, for three colors, the strips may have a width of less than 100 microns and be spaced 300 microns apart, for a distance of about 1 to 2 millimeters between the organic emissive layer and the liquid crystal. The width of the strips is preferably compatible with conventional deposition methods by evaporation through a mask, and a width of about 100 microns is suitable.
Un film polariseur est en principe interposé entre la boîte à lumière et la matrice à cristal liquide si la matrice n'en est pas déjà pourvue. Différentes autres couches favorisant la transmission directionnelle de lumière vers l'avant de la matrice peuvent être interposées entre les diodes organiques électroluminescentes et la matrice à cristaux liquides, en particulier un ou des films d'augmentation de luminance (films à prismes), une lame quart d'onde ; ou des combinaisons de ces couches. Le film polariseur peut être de type réflectif. La transparence naturelle des diodes électroluminescentes organiques favorise très avantageusement les possibilités de renvoyer vers l'arrière puis vers l'avant avec l'orientation et/ou la polarisation désirée la lumière qui n'a pas la polarisation ou l'orientation désirée.A polarizer film is in principle interposed between the light box and the liquid crystal matrix if the matrix is not already provided. Various other layers promoting the directional transmission of light towards the front of the matrix may be interposed between the organic electroluminescent diodes and the liquid crystal matrix, in particular one or more luminance increase films (prism films), a blade quarter wave; or combinations of these layers. The polarizing film may be of the reflective type. The natural transparency of the organic light-emitting diodes very advantageously favors the possibilities of returning backwards and then, with the desired orientation and / or polarization, the light which does not have the polarization or the desired orientation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux 25 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente la structure générale de l'afficheur à cristal liquide ; - la figure 2 représente la structure de la couche organique organisée en bandes parallèles ; 30 - la figure 3 représente la structure des électrodes transparentes permettant de commander séparément les séries de bandes correspondant à chacune des couleurs primaires ; - la figure 4 représente une structure d'afficheur avec des films d'amélioration de la luminance interposés entre la couche émissive et la 35 matrice ; - la figure 5 représente une structure d'afficheur avec d'autres films interposés entre la couche émissive et la matrice.Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is given with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents the general structure of the liquid crystal display; FIG. 2 represents the structure of the organic layer organized in parallel strips; FIG. 3 shows the structure of the transparent electrodes making it possible to separately control the series of bands corresponding to each of the primary colors; FIG. 4 shows a display structure with luminance enhancement films interposed between the emitting layer and the matrix; - Figure 5 shows a display structure with other films interposed between the emitting layer and the matrix.
Sur la figure 1, on a représenté la structure générale de l'afficheur avec sa matrice à cristal liquide monochrome. La matrice 10 de pixels est formée par exemple entre une plaque transparente inférieure 20 (par exemple en verre) et une plaque transparente supérieure 30 (par exemple en verre également). Le détail de cette matrice, des pixels, des connexions permettant de la faire fonctionner, n'est pas représenté. Dans cet exemple, l'afficheur est un petit afficheur de quelques centimètres de côté, voire même quelques millimètres de côté, fabriqué selon des techniques d'intégration collective (technologie LCOS notamment). Si on considère l'orientation du dessin sur la figure 1, l'afficheur est destiné à être observé par-dessous, c'est-à-dire par le côté de la plaque inférieure 20.In Figure 1, there is shown the general structure of the display with its monochrome liquid crystal matrix. The matrix 10 of pixels is formed for example between a lower transparent plate 20 (for example glass) and an upper transparent plate 30 (for example glass also). The detail of this matrix, pixels, connections to make it work, is not represented. In this example, the display is a small display of a few centimeters of side, or even a few millimeters aside, manufactured using collective integration techniques (including LCOS technology). If we consider the orientation of the drawing in Figure 1, the display is intended to be observed from below, that is to say from the side of the lower plate 20.
Une boîte à lumière, qui peut également être fabriquée par des technologies d'intégration collective, est collée sur la face supérieure de l'afficheur, donc sur la face supérieure de la plaque 30. Des films sur lesquels on reviendra plus loin peuvent être interposés entre la boîte à lumière et la plaque 30. Un film polariseur 35 sera prévu entre la plaque 30 et la boîte à lumière, étant donné que la matrice de pixels doit en général être éclairée par une lumière polarisée (sauf si la matrice contient déjà un polariseur en amont de la couche à cristal liquide 10). La boîte à lumière selon l'invention est constituée à partir d'une couche organique émissive, pouvant émettre plusieurs couleurs. La technologie est la technologie OLED dans laquelle l'émission de lumière est assurée par des diodes électroluminescentes organiques composées de fines couches de matériaux, parmi lesquelles au moins une couche organique (très peu épaisse : moins d'un micromètre d'épaisseur) ayant des propriétés de fluorescence, entre deux électrodes qu'on appellera anode et cathode. L'une des électrodes est réfléchissante, et l'autre est transparente. Lorsque la différence de potentiel est suffisante, un courant passe entre les électrodes et les recombinaisons de paires électrons-trous dans le matériau génèrent une émission lumineuse. Les différences de potentiel permettant cette émission sont de quelques volts.A light box, which can also be manufactured by collective integration technologies, is glued on the upper face of the display, so on the upper face of the plate 30. Films to which we will come back later can be interposed between the light box and the plate 30. A polarizing film 35 will be provided between the plate 30 and the light box, since the pixel array must generally be illuminated with polarized light (unless the matrix already contains a polarizer upstream of the liquid crystal layer 10). The light box according to the invention consists of an emissive organic layer, which can emit several colors. Technology is OLED technology in which light emission is provided by organic light-emitting diodes composed of thin layers of materials, among which at least one organic layer (very thin: less than one micrometer thick) with fluorescence properties, between two electrodes that will be called anode and cathode. One of the electrodes is reflective, and the other is transparent. When the potential difference is sufficient, current flows between the electrodes and electron-hole pair recombinations in the material generate light emission. The potential differences allowing this emission are of a few volts.
Dans l'exemple simple représenté à la figure 1, la boîte à lumière est formée sur un substrat transparent 40, par exemple en verre, dont la face inférieure est collée sur la plaque 30 de l'afficheur (avec interposition éventuelle d'un film polariseur 35). Des électrodes conductrices transparentes, de préférence en oxyde d'indium étain (ITO) sont déposées sur la plaque 40. Elles sont formées dans une couche d'ITO 42 et configurées de manière à pouvoir être commandées individuellement. Il y a en pratique trois électrodes électriquement indépendantes les unes des autres, et pour faire ces trois électrodes on peut avoir besoin de deux couches différentes d'ITO isolées électriquement l'une de l'autre. On reviendra plus loin sur la configuration des électrodes et sur la manière de les isoler les unes des autres. Au-dessus des électrodes transparentes est formée la structure organique émissive proprement dite, capable d'émettre trois couleurs. Cette structure est représentée à la figure 1 sous forme d'une couche unique 44 divisée en zones correspondant aux différentes couleurs. Les couleurs émises sont de préférence les trois couleurs primaires rouge, vert bleu, désignées par R,V,B sur la figure 1. Le matériau émissif proprement dit de la structure multicouche qui compose I'OLED est différent selon la couleur à émettre. La couche 44 est classiquement une couche multiple permettant l'effet émissif sous l'action d'un champ électrique ; le champ électrique est produit par une différence de potentiel (inférieure à 10 volts) entre les électrodes encadrant cette couche. L'émission se produit sur toute la surface de couche recouverte par l'électrode.In the simple example shown in FIG. 1, the light box is formed on a transparent substrate 40, for example made of glass, whose lower face is glued to the plate 30 of the display (with the possible interposition of a film polarizer 35). Transparent conductive electrodes, preferably indium tin oxide (ITO), are deposited on the plate 40. They are formed in a layer of ITO 42 and configured so that they can be controlled individually. There are in practice three electrodes electrically independent of each other, and to make these three electrodes one may need two different layers of ITO electrically insulated from each other. We will come back later on the configuration of the electrodes and how to isolate them from each other. Above the transparent electrodes is formed the actual emissive organic structure, capable of emitting three colors. This structure is represented in FIG. 1 in the form of a single layer 44 divided into zones corresponding to the different colors. The emitted colors are preferably the three primary colors red, green blue, designated R, V, B in Figure 1. The actual emissive material of the multilayer structure that composes the OLED is different depending on the color to be emitted. The layer 44 is conventionally a multiple layer allowing the emissive effect under the action of an electric field; the electric field is produced by a potential difference (less than 10 volts) between the electrodes surrounding this layer. The emission occurs over the entire layer surface covered by the electrode.
Enfin, au-dessus de la couche organique émissive 44, est déposée une couche de matériau conducteur réfléchissant 46, de préférence de l'aluminium. Cette couche 46 est uniforme et constitue une contre-électrode commune en regard des différentes électrodes de la couche d'ITO.Finally, above the organic emissive layer 44 is deposited a layer of reflective conductive material 46, preferably aluminum. This layer 46 is uniform and constitutes a common counter-electrode facing the different electrodes of the ITO layer.
La figure 2 représente en vue de dessus la structure de la couche organique émissive 44. La couche comporte des séries de zones qui sont ici des bandes allongées juxtaposées occupant toute la surface d'un plan situé derrière la matrice de pixels de manière que la matrice soit uniformément éclairée sur toute sa surface. Chaque série correspond à une couleur respective et on a indiqué ces couleurs par les lettres R,V,B sur la figure 2 comme sur la figure 1. Les bandes de couleurs différentes sont alternées régulièrement pour répartir aussi uniformément que possible chacune des couleurs sur toute la surface de la matrice. Dans l'exemple représenté, les couleurs sont réparties en bandes étroites ayant une largeur de préférence inférieure à 100 micromètres. Le pas des bandes est constant et approximativement égal à trois fois la largeur des bandes, soit environ 300 micromètres au plus pour des bandes de 100 micromètres de large. La largeur doit être la plus faible possible pour favoriser l'uniformité de l'éclairement mais suffisante quand même pour 1 o permettre un dépôt par une technologie ordinaire telle qu'une évaporation à travers un masque.FIG. 2 represents a top view of the structure of the organic emissive layer 44. The layer comprises series of zones which are here juxtaposed elongate strips occupying the entire surface of a plane located behind the matrix of pixels so that the matrix be uniformly lit throughout its entire surface. Each series corresponds to a respective color and these colors have been indicated by the letters R, V, B in FIG. 2 as in FIG. 1. The strips of different colors are alternated regularly to distribute as uniformly as possible each of the colors over any other color. the surface of the matrix. In the example shown, the colors are distributed in narrow bands having a width preferably of less than 100 micrometers. The pitch of the strips is constant and approximately equal to three times the width of the strips, ie about 300 micrometers at most for 100 micrometers wide strips. The width should be as small as possible to promote the uniformity of illumination but still sufficient to 1 o allow a deposit by ordinary technology such as evaporation through a mask.
Les bandes R,V,B sont constituées dans un seul niveau général de couche 44 comme on le voit sur la figure 1. Elles sont déposées 15 successivement et remplissent toute la surface du plan. Si l'épaisseur cumulée de la plaque transparente 40 (supportant la couche émissive) et de la plaque arrière 30 de la matrice à cristal liquide est au moins deux fois, et de préférence trois ou quatre fois supérieure au pas des bandes d'une même couleur, on peut considérer que l'éclairement de la 20 matrice par les bandes d'une couleur est presque uniforme. L'uniformité est d'autant meilleure que le rapport entre cette épaisseur et le pas des bandes est plus élevé. En effet, les couches émissives peuvent être considérées comme lambertiennes ; elles émettent pratiquement dans toutes les directions (y compris vers l'arrière, la lumière arrière étant renvoyée vers 25 l'avant par l'électrode réfléchissante 46 en raison de la nature essentiellement transparente des structures formant la diode OLED). Avec une distance d'environ 1 millimètre, l'uniformité d'éclairement est très bonne avec un pas de bandes de 300 micromètres. Cette distance de 1 mm peut facilement être obtenue compte-tenu de l'épaisseur des 30 plaques transparentes 30 et 40.The strips R, G, B are constituted in a single general level of layer 44 as seen in FIG. 1. They are deposited successively and fill the entire surface of the plane. If the cumulative thickness of the transparent plate 40 (supporting the emitting layer) and the back plate 30 of the liquid crystal matrix is at least twice, and preferably three or four times greater than the pitch of the strips of the same In color, we can consider that the illumination of the matrix by the bands of a color is almost uniform. The uniformity is even better than the ratio between this thickness and the pitch of the strips is higher. Indeed, the emissive layers can be considered as Lambertian; they emit practically in all directions (including backwards, the rear light being returned to the front by the reflecting electrode 46 due to the essentially transparent nature of the structures forming the OLED diode). With a distance of about 1 millimeter, the uniformity of illumination is very good with a band pitch of 300 micrometers. This distance of 1 mm can easily be obtained taking into account the thickness of the transparent plates 30 and 40.
La figure 3 représente une vue de dessous d'un exemple de constitution des électrodes qui permettent d'engendrer une émission lumineuse. Une électrode respective est superposée à chacune des séries 35 de bandes correspondant à une couleur respective. La première électrode EV correspond à la couleur verte V et elle forme un premier peigne dont les doigts sont superposés à toutes les bandes V de la couche organique émissive 44 et occupent à peu près toute la surface de ces bandes. La deuxième électrode EB correspond à la couleur bleue et forme un deuxième peigne interdigité dont les doigts sont adjacents aux doigts de l'électrode EV mais n'occupent pas tout l'espace laissé libre par ces derniers puisqu'il faut encore réserver une place pour la troisième électrode. Ces deux premières électrodes peuvent être formées par une seule couche conductrice gravée chimiquement ou par laser. Les deux électrodes sont complètement séparées électriquement l'une de l'autre pour permettre une commande individuelle. La troisième électrode ER est représentée par commodité à côté de la structure, sur la droite de la figure 3, mais sa place est en superposition avec la série de bandes émissives rouges (R). Elle est formée dans une deuxième couche conductrice pour pouvoir relier électriquement entre elles toutes les bandes correspondant à la troisième couleur primaire sans court-circuit avec les deux premières électrodes. La deuxième couche conductrice est isolée de la première aux endroits (représentés par des rectangles pointillés) où la troisième électrode croise des parties de la première ou la deuxième électrode. Le dos du peigne d'électrodes ER pourrait être complètement superposé au dos du peigne EB et dans ce cas, il faudrait isoler les deux couches conductrices le long de tout le dos du peigne. Dans le fonctionnement en séquentiel couleur, on appliquera successivement aux électrodes EV, EB, ER une tension provoquant l'émission lumineuse, ceci pendant un tiers de trame pour chaque électrode, et on appliquera en même temps aux pixels de la matrice le motif de signaux correspondant à la composante de couleur respective dans l'image à réaliser.FIG. 3 represents a view from below of an example of constitution of the electrodes that make it possible to generate a light emission. A respective electrode is superimposed on each of the sets of strips corresponding to a respective color. The first electrode EV corresponds to the green color V and forms a first comb whose fingers are superimposed on all the bands V of the organic emissive layer 44 and occupy almost the entire surface of these bands. The second electrode EB corresponds to the blue color and forms a second interdigitated comb whose fingers are adjacent to the fingers of the electrode EV but do not occupy all the space left free by the latter since it is necessary to reserve a place for the third electrode. These first two electrodes can be formed by a single conductive layer etched chemically or by laser. The two electrodes are completely electrically separated from each other to allow individual control. The third electrode ER is shown for convenience next to the structure, on the right of FIG. 3, but its place is superimposed with the series of red emitting strips (R). It is formed in a second conductive layer to be able to electrically connect together all the bands corresponding to the third primary color without short circuit with the first two electrodes. The second conductive layer is isolated from the first at locations (represented by dashed rectangles) where the third electrode crosses portions of the first or second electrode. The back of the electrode comb ER could be completely superimposed on the back of the EB comb and in this case, it would be necessary to isolate the two conductive layers along the entire back of the comb. In the sequential color operation, one will successively apply to the electrodes EV, EB, ER a voltage causing the luminous emission, this during one third of frame for each electrode, and one will apply at the same time to the pixels of the matrix the pattern of signals corresponding to the respective color component in the image to be made.
On peut utiliser avantageusement le fait que les diodes OLED sont de nature essentiellement transparente à la lumière pour prévoir des moyens de récupération de la lumière émise dans une direction qui ne serait pas orientée vers la matrice à cristal liquide ou émise avec une polarisation qui ne serait pas celle que laisse passer le film polariseur 35. Dans un exemple représenté à la figure 4, on interpose entre la 35 plaque supérieure 30 de la matrice de pixels et la plaque transparente de la boîte à lumière non seulement un film polariseur 35 mais aussi un ou deux films d'augmentation de brillance (en anglais : "brightness enhancement film" BEF). Ces films sont des films transparents dont la surface est plane du côté de l'entrée de la lumière (du côté des bandes émissives) mais prismatique du côté de sortie de la lumière. Ils laissent passer la lumière orientée sensiblement perpendiculairement au plan et ils renvoient la lumière vers l'arrière si l'orientation s'écarte notablement de la normale au plan. Ils ont donc pour rôle de favoriser la transmission de lumière dans une direction privilégiée.It is advantageous to use the fact that the OLED diodes are essentially transparent to light in order to provide means for recovering the light emitted in a direction which is not oriented towards the liquid crystal matrix or emitted with a polarization which would not be not that which the polarizing film 35 passes through. In an example shown in FIG. 4, the upper plate 30 of the matrix of pixels and the transparent plate of the light box are interposed not only with a polarizing film 35 but also with a or two brightness enhancement films (BEF). These films are transparent films whose surface is flat on the side of the entrance of the light (on the side of the emissive bands) but prismatic on the exit side of the light. They let the light oriented substantially perpendicularly to the plane and they return the light back if the orientation deviates significantly from the normal to the plane. Their role is therefore to promote the transmission of light in a privileged direction.
Dans cet exemple, le film polariseur 35 est de préférence un polariseur réflectif qui a la propriété de réfléchir vers l'amont environ 950/0 de la lumière polarisée dans une direction et de laisser passer environ 850/0 de la lumière polarisée dans l'autre direction. La lumière réfléchie par le polariseur est renvoyée à travers les couches émissives, puis elle se réfléchit sur l'électrode d'aluminium 46 et repasse à travers les couches émissives ; dans ce trajet une nouvelle fraction peut passer à travers le polariseur réflectif mais la lumière non transmise continue à être recyclée à travers les couches émissives et sur l'électrode arrière réfléchissante. Les films d'augmentation de brillance peuvent être des films dont les prismes sont formés selon des lignes parallèles horizontales ou verticales. Dans cet exemple, on superpose deux films 31 et 33 orientés l'un verticalement, l'autre horizontalement.In this example, the polarizing film 35 is preferably a reflective polarizer which has the property of reflecting about 950/0 upstream of the polarized light in one direction and allowing about 850/0 of the polarized light to pass through the other direction. The light reflected by the polarizer is reflected back through the emitting layers, then it is reflected on the aluminum electrode 46 and passes through the emissive layers; in this path a new fraction can pass through the reflective polarizer but the non-transmitted light continues to be recycled through the emissive layers and onto the reflective back electrode. Gloss-enhancing films may be films whose prisms are formed in parallel horizontal or vertical lines. In this example, two films 31 and 33 are superimposed one vertically, the other horizontally.
La figure 5 représente un autre exemple dans lequel on associe le polariseur réflectif 35 à une lame quart d'onde 37. Le polariseur laisse passer une première polarisation et réfléchit l'autre ; la lame quart d'onde transforme la polarisation linéaire de la lumière réfléchie par le polariseur en une polarisation circulaire droite ou gauche qui, après réflexion sur la contre-électrode métallique devient une polarisation circulaire inversée (gauche ou droite) ; la lumière retraverse alors la lame quart d'onde et sa polarisation redevient linéaire mais orthogonale à la première ; elle peut passer à travers le polariseur. Dans toutes ces réalisations on ne prévoit pas de diffuseur entre la source émissive et la matrice, l'uniformité de l'éclairement de la matrice résultant directement du pas étroit des bandes émissives (par rapport à la distance entre la couche organique et le cristal liquide). La présence de films d'augmentation de brillance améliore l'uniformité de l'éclairement sans que ces films aient une fonction principale de diffuseurs.FIG. 5 represents another example in which the reflective polarizer 35 is associated with a quarter-wave plate 37. The polarizer passes a first polarization and reflects the other; the quarter-wave plate transforms the linear polarization of the light reflected by the polarizer into a right or left circular polarization which, after reflection on the counter-electrode becomes an inverted circular polarization (left or right); the light then crosses the quarter-wave plate and its polarization becomes linear again but orthogonal to the first one; it can pass through the polarizer. In all these embodiments, there is no provision for a diffuser between the emitting source and the matrix, the uniformity of the illumination of the matrix resulting directly from the narrow pitch of the emitting strips (with respect to the distance between the organic layer and the liquid crystal ). The presence of gloss-enhancing films improves the uniformity of the illumination without these films having a main function of diffusers.
L'afficheur selon l'invention peut avantageusement se substituer à des afficheurs AMOLED c'est-à-dire des afficheurs à matrice active sans source d'éclairage arrière, dont les pixels sont constitués par des OLEDs, et ceci tout particulièrement dans le cas d'afficheurs de très petites dimensions (microafficheurs ou en anglais microdisplays).The display according to the invention may advantageously be substituted for AMOLED displays, ie active matrix displays without a rear light source, whose pixels are constituted by OLEDs, and this especially in the case displays of very small dimensions (micro-displays or English microdisplays).
En effet, dans ces matrices AMOLED on ne sait pas déposer séparément sur les pixels des couches organiques de couleurs différentes, à cause de la très faible dimension des pixels (5 à 15 micromètres de côté). Il faut donc déposer une couche mixte émettant de la lumière blanche et ensuite assembler la matrice de pixels avec une matrice de filtres colorés.Indeed, in these AMOLED matrices it is not possible to deposit separately on the pixels organic layers of different colors, because of the very small size of the pixels (5 to 15 micrometers side). It is therefore necessary to deposit a mixed layer emitting white light and then to assemble the matrix of pixels with a matrix of colored filters.
Outre le problème de la perte de luminance due aux filtres colorés, on a un problème de précision d'assemblage (à mieux qu'un micromètre près) de la matrice de pixels avec la matrice de filtres colorés. Dans l'afficheur selon l'invention, il n'y a pas ce problème. La source d'éclairage arrière n'a pas besoin d'être positionnée à mieux que 100 20 micromètres près à l'arrière de la matrice. Un autre point important est le fait que l'équilibrage des couleurs est beaucoup plus facile (équilibrage pour obtenir le blanc) dans l'afficheur selon l'invention. L'équilibre des couleurs repose sur la réponse luminance-courant des diodes électroluminescentes. Or les réponses sont différentes 25 selon les couleurs et ne sont pas linéaires. Dans une matrice AMOLED on ne peut pas obtenir le même blanc à faible luminance et à forte luminance. En pratique, pour une matrice donnée recevant une information d'image colorée standard, on constate que le blanc à faible luminance est fortement teinté de rouge, alors que le blanc à forte luminance est fortement teinté de bleu.In addition to the problem of loss of luminance due to color filters, there is a problem of assembly precision (better than a micrometer) of the matrix of pixels with the array of color filters. In the display according to the invention, there is not this problem. The rear light source does not need to be positioned more than 100 micrometers near the back of the die. Another important point is the fact that the color balancing is much easier (balancing to get the white) in the display according to the invention. The color balance is based on the luminance-current response of the light-emitting diodes. However, the answers are different according to the colors and are not linear. In an AMOLED matrix one can not get the same white with low luminance and high luminance. In practice, for a given matrix receiving standard color image information, it is found that the low luminance white is strongly tinged with red, while the high luminance white is strongly tinged with blue.
30 Dans l'afficheur selon l'invention, les diodes OLED sont alimentées à courant constant, les courants étant choisis pour que le mélange de couleurs produise une émission bien blanche (à haute luminance). Ce blanc à haute luminance sera atténué par la matrice en fonction de l'image à projeter, sans modification de l'équilibre des couleurs. 35In the display according to the invention, the OLED diodes are supplied with constant current, the currents being chosen so that the color mixture produces a very white (high luminance) emission. This high luminance white will be attenuated by the matrix according to the image to be projected, without modifying the color balance. 35
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| FR1150965AFR2971345A1 (en) | 2011-02-07 | 2011-02-07 | LCD for microdisplay in e.g. headphone, has backlight sources, each including emissive zones, where emissive zones are formed by organic layer of organic LED that emits light in color corresponding to emissive zones |
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| FR2971345A1true FR2971345A1 (en) | 2012-08-10 |
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| JPH10189244A (en)* | 1996-12-24 | 1998-07-21 | Casio Comput Co Ltd | Electroluminescence panel |
| US5928801A (en)* | 1995-09-25 | 1999-07-27 | U.S. Philips Corporation | Electroluminescent illumination system |
| EP1018718A1 (en)* | 1998-07-24 | 2000-07-12 | Seiko Epson Corporation | Display |
| US6111560A (en)* | 1995-04-18 | 2000-08-29 | Cambridge Display Technology Limited | Display with a light modulator and a light source |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse | Effective date:20121031 |