Brevet FR2471643A1 — publié le 19810619

La présente invention a trait en général aux dispositifs d'affi- chage électroluminescents à film mincedu genre comportant une "mémoire" propre ou une hystérésis de luminance en fonction de la tension. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé perfectionné pour ef- facer de tels dispositifs. Des exposés faisant état d'une grande durée utile ainsi que d'une capacité de mémoire propre ont centré l'attention ces derniers temps sur des dispositifs à film mince en ZnS:Mn excités par du courant alternatif. Le comportement du point de vue de l'hystérésis de la relation entre la luminance et la tension appliquée dans de tels dispositifs (qui est à l'origine de l'effet de mémoire) a été décrit en premier par Y. Yamauchi et al. dans la publication intitulée "International Electron Devices Meeting Digest" de 1974, pp. 348-351. Depuis, on a utilisé des disposi- tifs électroluminescents (en abrégé EL) à film mince de ZnS:Mn et à mé- moire dans toute une gamme d'applications pour l'affichage d'informations. Par exemple, C. Suzuki et al. ont publié une description de panneaux EL à matrice X-Y comportant une mémoire propre, pour l'affichage de carac- tères alpha-numériques (1976 S.I.D. International Symposium Digest, pp. 50, 51) et d'images de télévision (Information Display, Spring, 1977 pp. 14-19). Le brevet U.S. no_4,149,108 délivré à I. Chang décrit par ailleurs un tube à rayons cathodiques multistable qui utilise un panneau EL à film mince et courant alternatif en tant que cible d'affichage à mémoire. La cible électroluminescente du tube à rayons cathodiques de Chang est adressée directement par le faisceau d'électrons du tube. La demande de brevet U.S. Ser. NI 922,950 déposée le 10 Juillet 1978 au nom du Demandeur et cédée au Cessionnaire de la présente demande décrit un tube à rayons cathodiques du type EL à mémoire comportant une cible com- posée d'un panneau double isolé, à film mince en ZnS:Mn, comprenant une couche de phosphore émetteur de rayons ultra-violets sur son coté entrée. Au lieu d'être exposé directement au bombardement produit par le faisceau d'électrons, le panneau EL est adressé par la lumière ultraviolette émise par la couche intermédiaire en phosphore. Dans tous ces dispositifs il est nécessaire de pouvoir effacer les informations. La méthode classique adoptée pour effacer un panneau EL à film mince et à courant alternatif consiste à réduire l'amplitude du signal de courant alternatif appliqué, lequel est normalement maintenu à un niveau Vs de soutien de l'image, à une valeur inférieure à la tension 247 1643 -2 - Ve d'extinction du dispositif. A ce niveau ou au-dessous, le champ de courant alternatif à travers la couche EL du film mince n'est pas suffi- sant pour entretenir la luminescence et la totalité du panneau s'obscur- cit (sans inscription). Le cycle d'effacement est complété en élevant le potentiel de signal appliqué jusqu'à Vs, ce qui rétablit le panneau dans sa condition effacée o il est prgt pour l'écriture ou l'inscription d'informations. Bien qu'elle soit facile à appliquer, cette méthode comporte un inconvénient majeur, à savoir qu'une faible image résiduelle de l'infor- mation précédemment affichée subsiste fréquemment lorsqu'on rétablit la tension appliquée à ladite valeur Vs. Ce problème d'image rémanente ou résiduelle peut 9tre résolu ou supprimé en ajoutant une phase préliminaire au processus d'effacement, à savoir, en augmentant le potentiel appliqué jusqu'à une valeur Vw suffisamment élevée pour mettre la totalité du pan- neau dans un état luminescent ou totalement écrit. Ensuite, dès que la tension alternative est retombée et passe par la valeur Ve pour revenir à Vs, le panneau est complètement effacé et exempt d'images résiduelles. Malheureusement, cependant, la phase ainsi-ajoutée produit un "flash" momentané qui non seulement est désagréable mais produit un accroissement sensible de la fatigue visuelle. L'effet en est particulièrement nuisible lorsqu'il s'agit de panneaux d'affichage de grandes dimensions, ou de panneaux utilisés dans des conditions de faible éclairage ambiant. Par conséquent, on a démontré la nécessité de pouvoir disposer d'un procédé perfectionné d'effacement de dispositifs d'affichages élec- troluminescents à mémoire, lequel soit exempt des inconvénients caractérisant les méthodes rappelées ci-dessus. L'un des principaux buts de la présente invention consiste précisément à satisfaire cette demande, et cela d'une façon pratique et satisfaisante. Plus particulièrement, la présente invention a pour but de prévoir un procédé d'effacement de panneaux EL à mémoire, grâce auquel on obtient un effacement total de toutes les informations précédemment affichées sans produire un accroissement quelconque de la fatigue visuelle. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un procédé d'ef- facement dont la mise en oeuvre est plus simple et plus économique que dans le cas des procédés connus dans l'art antérieur. D'autre part, l'invention a pour but de prévoir un procédé per- feçtionné d'effacement total qui n'exige aucun changement de l'amplitude 3 - de la tension alternative appliquée au panneau. Enfin, la présente invention prévoit à titre d'objet complémen-- taire un procédé perfectionné d'effacement qui convient pour toutes ap- plications de panneaux EL à film mince et à mémoire. Suivant un mode préféré de réalisation de la présete invention qui sera décrit plus en détail ci-après, l'effacement total d'un panneau électroluminescent (EL) à film mince en ZnS:Mn et du type à mémoire, s'obtient enappliquant une impulsion d'effacement dont la polarité est opposée à celle de la dernière impulsion ou du dernier cycle précédent du signal de polarisation d'entretien, et dont l'amplitude et la durée sont suffisantes pour assurer la suppression du champ intérieur à travers la couche électroluminescente. La polarisation d'entretien est ensuite appliquée à nouveau pour mettre le panneau dans un état effacé et prêt à assurer l'affichage d'une nouvelle inscription. La polarité-de la première impulsion ou du premier cycle de polarisation d'entretien qui suit l'impulsion d'effacement n'a aucune importance et peut être aussi bien identique que contraire. Pour plus de simplicité et de commodité, l'impulsion d'effacement peut avoir la mime amplitude que les impulsions du signal de polarisation d'entretien. D'autres caractéristiques, avantages et buts de l'invention ressortiront au cours de la description détaillée qui suit et qui se réfère au dessin annexé, sur lequel La FIGURE 1 montre en coupe transversale partielle et avec un fort agrandissement la structure multicouches d'un panneau d'affichage EL à mémoire; La FIGURE 2 montre le diagramme de la luminance en fonction, de la tension appliquée d'un panneau EL suivant la Figure 1; La FIGURE 3 montre une forme d'onde des impulsions de tension appliquée pour le panneau suivant la Figure 1, au cours d'un cycle d'effacement total, et La FIGURE 4 montre le champ électrique interne produit dans la couche active du panneau EL grâce à l'application de la forme d'onde de la Figure 2. Si l'on se réfère au dessin, on voit sur la Figure 1 la coupe d'un panneau électroluminescent 10 à film mince, de type connu. Ce panneau comprend une première électrode transparente 14 en oxyde d'indium (In 0) ou en oxyde d'indium-étain (InSnOx) déposée sur un support 12 2 3 -4-. en verre plat. Cette électrode 14 est recouverte d'une première couche isolante 16 en matériau à forte résistance diélectrique, par exemple en oxyde d'yttrium (Y203), nitrure de silicium (Si3N4) ou oxyde d'alumi- nium (A1203). Une couche active 18, formée par un mince film de sulfure de zinc activé par du manganèse (ZnS:Mn) et déposée sur la première couche isolante, est recouverte à son tour par une seconde couche isolante 20 en Y203 ou substance similaire. Une seconde électrode 22, par exemple en aluminium, est appliquée sur la couche isolante 20-et complète la structure de base. La fabrication de panneaux de ce genre est classique, io et fait l'objet par exemple de l'article Yamauchi et al. cité plus haut, ainsi que de nombreuses autres publications ultérieures; par conséquent, elle ne fait pas partie de la présente invention. A seul titre d'exemple, on peut indiquer qu'un panneau-type EL à film mince avec double isolement du type décrit ci-dessus peut être constitué par les éléments suivants: Eléments Matériau Epaisseur,R 1ère électrode 14 SnO2 300 - 500 2ème couche isolante 16 Y203 2000 - 3000 Couche active 18 ZnS:Mn 3500 7000 2ème couche isolante 20 Y203 2000 - 3000 2àme électrode 22 Ai 400 1000 Un dispositif de ce genre émet une lumière jaune lorsqu'il est excité, et le comportement de son rapport luminance/tension, du point de vue de l'hystérésis, est représenté Figure 2 sous une forme plus ou moins idéalisée. A mesure qu'augmente l'amplitude de crête des impulsions de ten- sion alternative appliquée (à partir, par exemple, d'une source 24), il se produit un lent accroissement de la lumière émise, jusqu'à ce que la tension dépasse une certaine valeur de seuil, indiquée par le point "a" sur la courbe luminance/tension. Au-dessus de cette valeur "ascendante" de seuil, la luminance augmente très rapidement du fait que des électrons captés sont libérés par rapport à la couche EL active. La libération des électrons piégés est pratiquement totale au point "b" de la courbe, et des accroissements ultérieurs de la tension (jusqu'au point "c" et au- delà) ne produisent que de faibles gains dans la luminance de l'afficha- ge. En réduisant l'amplitude des impulsions de la tension appliquée, 2 47 16 43 -5 - la luminance décrott à une allure lente ou relativement constante jusqu'à atteindre une valeur de seuil "descendante" au point "d", o le piégeage réduit rapidement le nombre d'électrons disponibles pour exciter les a- tomes de Mn. Au-dessous du point "d", d'autres faibles diminutions de la tension appliquée réduisent rapidement la luminance du dispositif, jusqu'à un point "e" o le panneau se trouve à l'état obscurci ou effacé. Pour faire fonctionner ce panneau en tant que dispositif d'affi- chage à mémoire, on lui applique à partir de la source 24 un train 30 d'impulsions de tension Ps à polarités alternées. La valeur de Vs, que l'on peut considérer comme étant la tension de polarisation, est fixée au voisinage de la valeur de seuil ascendante citée plus haut. Avant d'inscrire l'information sur le panneau, on soutient sa luminance, gr&ce à un train d'impulsions, à un niveau relativement bas Ls, comme l'indique la Figure 2. Des zones de la couche EL, qui sont ensuite activées par un faisceau d'électrons d'inscription, de lumière ultraviolette ou d'impul- sions de tension transitoire, s'établissent à un niveau élevé de lumi- nance Lwi, et sont entretenues à ce niveau par les impulsions Ps. Suivant la présente invention, on efface totalement le panneau , sans laisser la moindre image résiduelle, en interrompant le train d'impulsions de soutien et en appliquant une impulsions d'effacement de polarité contraire à celle de la dernière impulsion précédente Ps. L'amplitude et la durée de cette impulsion d'effacement sont choisies de façon à produire la suppression du champ interne à travers la couche EL 18. Après ces impulsions d'effacement le train d'impulsions de soutien est appliqué de nouveau au panneau afin qu'il soit prgt à recevoir une inscription. La Figure 3 montre à titre d'exemple un cycle d'effacement pour un panneau d'affichage EL à film mince et à mémoire, On supposera ici que le panneau 10 est tout d'abord dans son état totalement inscrit, et que par conséquent il est maintenu à un niveau de luminance Lw par des impulsions Ps de polarité alternative qui forment le train d'impulsions 30. Faisant suite à une impulsion positive de maintien 32, le train 30 est interrompu par une impulsion négative d'effacement 34. L'amplitude et la durée de cette impulsion d'effacement 34 sont choisies de façon empirique afin de supprimer le champ interne formià travers la couche EL à film mince, avant de rétablir l'application du train d'impulsions de maintien. Pour simplifier la mise en oeuvre du procédé, on peut -6 - adopter pour l'amplitude Vr de l'impulsion d'effacement la meme valeur que celle prévue pour les impulsions de maintien, sans dépasser cependant Vs. A la fin de l'impulsion 34, on applique de nouveau au panneau d'affi- chage un train d'impulsions de maintien Ps. Ce train d'impulsions peut commencer par une impulsion de l'une ou l'autre polarité, sans que cela risque d'affecter l'effacement du panneau. La Figure 4 montre la forme d'onde obtenue pour le champ élec- trique interne dans la couche active ZnS:Mn pendant le cycle d'effacement de la Figure 3. Comme on peut le constater, chaque impulsion de maintien Ps forme un gradin d'une valeur Es dans le champ interne de la couche en question, ce qui s'ajoute au champ de polarisation Ep pendant l'impulsion suivante afin d'accroltre la luminance. Attendu que le panneau à film mince constitue un dispositif capacitif, l'impulsion d'effacement 34 forme dans le champ interne un gradin de valeur Er. Cela augmente le champ et met la couche EL en condition d'émettre de la lumière et de se dé- charger. Plus le champ est important, plus l'émission croit et plus la décharge est rapide, ce qui réduit le champ interne de la couche EL. A la fin de l'impulsion d'effacement et au moment o l'on applique l'im- pulsion de maintien Ps suivante, le champ total est insuffisant pour maintenir l'électroluminescence au niveau Lw. De ce fait, les électrons libres des couches actives ne sont plus piégés et le panneau revient au niveau inférieur de luminance Ls. La Figure 4 indique, comme cela est prévisible, qu'il existe une valeur minimale pour Vr, au-dessous de laquel- le l'effacement ne se produit pas. Cette valeur peut varier selon la cons- truction particulière du panneau EL, et se détermine au mieux en procé- dant par tâtonnements. Du point de vue visuel, l'effacement d'un panneau EL par le procédé de l'invention peut être considéré comme étant capable d'assurer une disparition complète d'images inscrites sans produire aucun éclair nocif. La technique décrite peut s'appliquer à n'importe quel dispositif EL à hystérésis comportant un film mince, y compris ceux qui comprennent une couche de phosphore émetteur de rayons ultraviolets recouvrant la seconde couche conductrice pour assurer la conversion d'électrons inci- dents en lumière ultraviolette. Un tel dispositif, utilisé comme cible dans un tube à rayons cathodiques à mémoire, est décrit dans la demande U. S. sus-mentionnée no 922,950. Une caractéristique de l'invention qui ne s'applique qu'à un panneau à hystérésis adressé par rayons ultravio- 247 16 43 lets est que l'inscription des informations peut avoir lieu pendant l'im- pulsion d'effacement. Des parties du panneau ainsi enregistré conserveront l'enregistrement en mémoire ainsi effectué, tandis que toutes les infor- mations écrites auparavant seront effacées. 2 47 16 43 -8 - REVENDICATIONS 1. Procédé d'utilisation d'un dispositif électroluminescent à hystérésis tension/luminance, ce dispositif comprenant une couche active de substance électroluminescente, des première et seconde électrodes en matériau conducteur, chaque électrode étant disposée à l'opposé d'une face distincte de la couche active, ainsi que des première et seconde couches diélectriques ayant pour r8le de séparer et isoler les électrodes de la couche active, ce procédé étant caractérisé par les phases suivantes: a) on applique une tension alternative entretenue entre les élec- trodes, l'amplitude de cette tension étant suffisante pour polariser le dispositif dans la zone de son hystérésis tension/luminance, b) on interrompt l'application de ladite tension alternative, c)-on applique une impulsion de polarité contraire à celle de la dernière impulsion de la tension alternative, cette impulsion de polarité contraire ayant une amplitude et une durée suffisantes pour produire une diminution du champ interne de la couche active de telle sorte que des zones luminescentes du dispositif s'éteignent lorsqu'on rétablit la tension alternative entretenue, et d) on applique de nouveau la tension alternative entretenue. 2. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la- dite impulsion de polarité contraire a une amplitude sensiblement égale à celle de ladite tension alternative entretenue. 3. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la- dite couche active se compose essentiellement de sulfure de zinc activé par du manganèse. 4. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la- dite tension alternative entretenue se présente sous forme d'un train d'impulsions espa*ées à polarités alternées.- 5. Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que les- dites impulsions ont une forme d'onde sensiblement rectangulaire. 6. Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que la- dite impulsion de Polarité contraire a une durée sensiblement supérieure à celle des impulsions individuelles qui constituent ledit train d'im- pulsions. 7. Procédé d'effacement d'un dispositif d'affichage électrolu- minescent du type ayant une hystérésis tension/luminescence, ce dispositif comprenant une couche active en matériau électroluminescent, des première 24 7 16 43 9 - et seconde électrodes en matériau conducteur, disposées chacune à l'oppo- sé d'une face distincte de la couche active, et des première et seconde couches diélectriques séparant et isolant lesdites é'lectrodes de ladite couche active, ce dispositif comprenant au moins une zone à luminescence entretenue par l'application d'une tension alternative entre ces électrodes, ce procédé comprenant les phases qui consistent à: a) interrompre l'application de ladite tension alternative; b) appliquer une impulsion de polarité contraire à celle de la dernière impulsion précédente de ladite tension alternative, cette im- pulsion de polarité contraire ayant des amplitude et durée choisies de façon à réaliser une diminution du champ interne de la couche active, cette diminution ayant une valeur suffisante pour que le rétablissement de ladite tension alternative assure l'extinction de la luminescence dans ladite zone, et c) rétablir l'application de ladite tension alternative. 8. Procédé selon la Revendication 7, caractérisé en ce que la- dite impulsion a une amplitude sensiblement égale à celle de ladite tension alternative. 9. Procédé selon la Revendication 7, caractérisé en ce que ladite tension alternative comprend un train d'impulsions d'amplitude sensible- ment constante et de polarité alternée, ladite impulsion de polarité contraire ayant une durée sensiblement plus grande que celle des impul- sions formant ledit train.