Brevet FR2046776A1 — publié le 19710312

La présente invention concerne un dispositif d'affichage à semi-conducteurs comportant un organe électroluminescent et des semi-conducteurs amorphes, par exemple un semi-conducteur vitreux, associés de manière à réaliser une mémoire autonome. Bn général, un 5 dispositif d'affichage du type à exploration sélective d'une matrice, comportant des panneaux électroluminescents, est utilisé comme dispositif d'affichage électroluminescent pour appareils de télévision de faible épaisseur ou tout autre appareil à électroluminescence. Cependant, ces dispositifs d'affichage classiques ne présentent 10 par eux-mêmes aucune luminescence résiduelle des points lumineux et donnent seulement naissance à une .émission lumineuse instantanée, par conséquent l'image est trop sombre. Pour remédier à cet inconvénient, on a cherché un procédé pour prolonger la période d'émission en créant une fonction de mémoire pour le circuit d'exploration, 15 cependant cela présente lé grave inconvénient d'exiger de nombreux circuits de mémoire. la présente invention a pour objet un dispositif d'affichage à semi-conducteurs, comportant un semi-conducteur amorphe, par exemple un semi-conducteur vitreux, qui réalise l'opération de commuta-20 tion, et une couche électroluminescente déposée sur lui pour réaliser une fonction de mémoire pour l'affichage de l'image elle-même, de manière à augmenter considérablement la luminosité de l'image, les éléments luminescents étant explorés sélectivement par des impulsions de déclenchement et la luminance étant encore entretenue 25 après la disparition de l'impulsion de déclenchement, grâce à une couche de semi-conducteur amorphe, si bien que le dispositif d'exploration n'est commandé que lorsqu'une image est modifiée et peut être laissé inchangé pendant une autre période; le dispositif d'affichage à semi-conducteurs de l'invention n'a pas 50 la luminescence semi-sélective qui existe en général dans les dispositifs d'exploration de matrice classique. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels : 35 la figure 1 représente schématiquement un exemple de disposi tif d'affichage à semi-conducteurs selon l'invention. la figure 2 est une courbe caractéristique courant-tension. 70 21734 2 2046776 La figure 3 est un schéma équivalent au dispositif représenté sur la figure 1. et La figure 4 est une courbe caractérisant le fonctionnement. Sur les figures, les parties analogues sont désignées par les 5 mêmes symboles de référence. La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation de. 1 ' invention;.. Sur la figure 1, la référence 1 représente le panneau électroluminescents 2 désigne une couche de semi-conducteur amorphe dont la caractéristique courant-10 tension est représentée sur la figure 2, par exemple un verre semiconducteur; 3 représente les électrodes transparentes en forme de bande reliées à la surface d'un panneau électroluminescent • 4 est une électrode en forme de bande connectée à la surface de la couche de matière amorphe 2 .; 5 ' est ma mécanisme de commutation 15 qui provoque et supprime l'application d'un signal électrique à l'électrode 4 en forme de bande; 6 représente des diodes qui sont connectées respectivement à l'électrode 3 transparente en forme de bande; 7 représente des diodes qui sont connectées respectivement à une borne du mécanisme de commutation 5 ; 8 représente un 20 générateur d'impulsions négatives; 9 représente un générateur d'impulsions positives; 10 et 11 représentent des condensateurs; et 12 représente une source de courant continu. Sur la figure 1 une couche 2 de semi-conducteur amorphe 'eoanectée à la surface arrière d'un panneau électroluminescent 25 1 est, par exemple, réalisée par frittage d'un mélange dans des proportions appropriées de tellure, arsenic, silicium et germanium dans le but d'obtenir une matière vitreuse amorphe et en. découpant ou pulvérisant celle-ci et déposant la poudre avec un liant approprié sur le panneau électroluminescent ou en métallisant 30 en phase vapeur la matière vitreuse amorphe. la couche de semi-conducteur amorphe a la caractéristique courant-tension représentée sur la figure 2„ Le mécanisme 5 de commutation est représenté par les symboles correspondants sur la figure et peut être un dispositif de commutation électronique établissant et 35 coupant indépendamment chaque connexion grâce à un signal de commande extérieur et qui est constitué par exemple par des transistors et des thyristors. Comme l'indique la figure, les diodes 6 connectées 70 21734 3 2046776 à l'électrode transparente en forme de bande 3 et les diodes 7 connectées à une borne du mécanisme de commutation 5 sont connectées respectivement par groupes à la source de courarit; continu. Les générateurs d1impulsions 8 et 9 sont destinés à engendrer 5 des impulsions de déclenchement, respectivement négatives et positives. Ces impulsions de déclenchement sont appliquées aux électrodes transparentes en forme de bande ou aux connecteurs des conducteurs et des diodes du mécanisme 5 de commutation. Le fonctionnement de cet appareil représenté à titre d'exemple est exposé en 10 détail plus loin en se référant aux figures 3 et 4. Son fonctionnement en tant que dispositif d'affichage est le suivant : sur les figures, la tension de la source 12 de courant continu est appliquée à un redresseur approprié et chaque commutateur du mécanisme 5 de commutation est fermé. Dans ces conditions, aucune lumi-15 nescence n'apparaît sur l'appareil, parce que la tension appliquée au panneau électroluminescent est inférieure à celle déclenchant l'émission lumineuse si seule la source 12 de courant continu fonctionne. Cependant., on réalise l'augmentation de la tension au-dessus 20 de la valeur déclenchant l'émission lumineuse quand on ajoute simultanément les impulsions de déclenchement émises par les générateurs d'impulsions 8 et 9 à la tension déjà appliquée. En ce qui concerne les éléments auxquels une tension supérieure à celle déclenchant l'émission lumineuse est appliquée par 25 addition d'impulsions de déclenchement, la luminescence persistera par l'application de la seule tension de la source de courant continu, même si les impulsions de déclenchement disparaissent par l'action du semi-conducteur 2 amorphe. Par conséquent, si une impulsion de déclenchement émise par 30 les générateurs d'impulsions 8 et 9 est commandée de manière appropriée, chaque élément choisi aux points déterminés par intersection des matrices auxquelles les deux impulsions sont appliquées, devient successivement luminescent, si bien qu'on obtient une image. Si cette image est supprimée ou modifiée, chaque interrupteur 35 du mécanisme de commutation 5 est ouvert, si bien que la luminescence des électrodes en forme de bande reliées aux interrupteurs est 70 21754 4 2046776 éteinte suivant une ligne. La figure 3 est un schéma d'un circuit équivalent à un élément d'image qui est choisi à l'intersection d'une des électrodes 3 transparentes en forme de bande' et d'une des électrodes 4 trans-5 parentes en forme de bande et à un organe commandant la luminance relié audit élément. Sur cette figure, les symboles de référence sont les mêmes que ceux de la figure 1; 13 et 14 représentent sur cette figure des impulsions engendrées par les générateurs. 8 et 9. 10 La figure 4 est un schéma représentant le fonctionnement du circuit représenté schématiquement sur la figure 3. Sur cette figure, 15 est la droite de charge résultant du branchement en série du panneau 1 électroluminescent et de la matière 2 amorphe. Sur la figure 3» quand aucune impulsion de dé- 15 clenchement 13 ou 14 n'est appliquée, la tension E de la source 12 de courant continu se stabilise à la valeur indiquée par 15 sur la figure 4, et tous les interrupteurs se ferment. Dans ces conditions, le semi-conducteur amorphe ayant la caractéristique représentée sur la figure 2 a une résistance électrique élevée et le point de fonc- 20 tionnement est en A sur la figure 4 et le panneau électroluminescent n'émet pas de lumière, parce que la tension qui lui est appliquée des est trop faible. lorsque/impulsions de déclenchement 13 et 14 sont appliquées simultanément aux bornes des condensateurs 10 et 11, le point de fonctionnement passe de A en B (voir figure 4) puis saute 25 rapidement au point C et enfin atteint le point D après la disparition de l'impulsion de déclenchement et y reste. Si aucune impulsion de déclenchement 13 ou 14 n'est appliquée au circuit de la figure 3," la matière amorphe a une résistance électrique élevée, si bien qu'aucune luminescence n'apparaît. 30 Cependant, quand des impulsions de déclenchement 13 et 14 sont appliquées simultanément de manière que la tension appliquée au semiconducteur amorphe 2 augmente au-delà de la valeur particulière provoquant la luminescence, la résistance électrique du semi-conducteur amorphe diminue . brusquement,de manière à provoquer l'émis-35 sion de lumière par le panneau électroluminescent 1. Même après la disparition de l'impulsion de déclenchement, le point de fonctionnement reste au point D (figure 4) où il est amené par l'impulsion 70 21734 5 2046776 de déclenchement. Par conséquent, le semi-conducteur 2 amorphe, conserve sa faible résistance électrique, si bien que la luminescence du panneau électroluminescent persiste. Pour supprimer cette luminescence, il faut ouvrir l'interrupteur 5. 5 Par ailleurs, si une impulsion de déclenchement 13 ou 14 lui est appliquée indépendamment, la tension appliquée au semi-conducteur amorphe n'atteint pas la valeur particulière provoquant l'émission de lumière et la résistance électrique du matériau 2 amorphe n'est pas abaissée à une faible valeur, le 10 panneau électroluminescent n'émet alors aucune lumière. Les diodes 6 et 7 sont des éléments à impédance destinés.à empêcher le passage de l'impulsion de déclenchement dans la source de courant continu 12, et ils peuvent être remplacés par des résistances élec-trices etc ... 15 Si les générateurs d'impulsions 8 et 9 sont commandés par des signaux dans un ordre prédéterminé, ou bien aléatoires, avec l'appareil représenté sur la figure 1, dans lequel la luminosité de chaque élément d'image est commandée par son fonctionnement, des éléments d'image choisis sont excités de manière à émettre de la 20 lumière, l'un après l'autre ou simultanément, aux endroits où des impulsions de déclenchement pour choisir des éléments de la matrice sont ajoutés. On supprime la luminescence d'un élément ou d'une ligne constituée par l'électrode 4 en forme de bande en ouvrant l'interrupteur du système de commutation 5. 25 Par conséquent, dans le cas d'un balayage successif comme pour une image de télévision, si le mécanisme de commutation 5 est commuté de manière qu'une série d'interrupteurs soit ouverte pendant un instant avant l'émission d'un signal par le générateur d'impulsions 9, on a la possibilité d'obtenir une image lumineuse % 30 pour laquelle la luminance persiste pendant la durée d'une trame. Il est possible de commander le mécanisme de commutation 5 par le courant de synchronisation dont le passage et la coupure sont synchronisés par rapport à la période du générateur d'impulsions. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, une source de cou-35 rant continu 12 est incorporée pour exciter de manière continue la luminescence et est déclenchée une fois. Cependant, on peut obtenir un résultat- semblable en utilisant une source de courant alternatif ou puisé engendrant une tension inférieure à la valeur particulière 70 21734 6 2046776 déclenchant l'émission. A la place à"*un. semi°-eonduateur 2 amorphe, on peut employer un transistor à avalanche, un commutateur PiïPN etc..., cependant il est très difficile de réaliser de tels éléments constitués par 5 des monocristaux de grandes dimensions pour des surfaces étendues du panneau d'image, et il est par ailleurs peu courant de placer des éléments de très petites dimensions dans un ordre déterminé sur ledit panneau. Il va de soi que la présoate invention n'a été décrite et 10 représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de recevoir diverses variantes sans sortir de son cadre. 70 21734 7 2046776 REVEKDICATIONS du . v 1. Dispositif d'affichage à semi-conducteurs / type a sélection matricielle, caractérisé en ce qu'il comprend une couche électroluminescente, une couche de semi-conducteur amorphe ayant des 5 caractéristiques de commutation et déposée sur la couche électroluminescente, un premier et un second groupes d'électrodes conductrices en forme de bande qui sont placées des deux côtés des surfaces d'un panneau luminescent constitué par ladite couche de semiconducteur amorphe et ladite couche électroluminescente, perpendi-10 culairement entre elles, respectivement, au moins tin groupe desdites électrodes conductrices étant transparent, une source engendrant une tension électrique inférieure à la valeur particulière déclenchant l'émission lumineuse déterminée par les caractéristiques de ladite couche de semi-conducteur amorphe, ladite source de tension élec-15 trique étant connectée auxdites électrodes conductrices en forme de bande , un générateur d'impulsions électriques étant connecté à chacune desdites première et seconde électrodes conductrices en forme de bande , la tension dudit générateur d'impulsions électriques étant inférieure à ladite valeur particulière quand seulement l'un ou 20 l'autre des premier ou second groupes d'électrodes conductrices en forme de bande, est sous tension et la tension dudit générateur d'impulsions électriques étant supérieure à ladite valeur particulière quand les deux groupes d'électrodes conductrices en forme de bande sont sous tension, de manière à provoquer une émission de 25 lumière persistante dans des conditions déterminées par ladite couche de semi-conducteur amorphe. / 2. Dispositif d'affichage à semi-conducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des impédances branchées entre les diverses électrodes conductrices en forme de bande 30 faisant partie d'un groupe déterminé' ainsi que la source engendrant une tension électrique inférieure à la valeur particulière débien-chant l'émission lumineuse. 3. Dispositif d'affichage à semi-conducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des condensateurs 35 constituant des impédances, branchés entre chaque électrode faisant partie d'un groupe déterminé d'électrodes conductrices en forme de bande et le générateur d'impulsions électriques engendrant une 70 21734 8 2046776 tension supérieure à la valeur particulière déclenchant l'émission lumineuse. 4. Dispositif d'affichage à semi-conducteurs selon la. revendication 1, caractérisé en. ce qu'il comprend un élément de 5 commutation raccordé à me électrode conductrice en forme de bande qui appartient à au moins l'un desdits groupes d'électrodes, de manière à supprimer l'émission lumineuse persistante pour au moins un élément d'une ligne située le long de l'électrode conductrice en forme de bande raccordée à l'élément de commutation qui 10 estais hors circuit, en agissant instantanément sur ledit élément de commutation. 5. Dispositif d'affichage à semi-conducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de commutation qui est raccordé à une électrode conductrice en forme 15 de bande qui appartient à au moins l'un desdits groupes et un ensemble de commutation synchrone qui est synchronisé par rapport à la fréquence desdites impulsions engendrées par ledit générateur d'impulsions, pour réaliser la mise en action et hors d'action de ladite bande de manière à modifier périodiquement l'image.