Brevet FR2485813A1 — publié le 19811231

a présente invention concerne un ensemble mono- lithique dediodes électroluminescentes. Les diodes électroLuminescentes ont un grand nombre d'applications, parmi lesquelles la production de lumière dans l'Industrie de l'imprimerie. Par exemple, des diodes électroluminescentes peuvent être utilisées avec des machines de reprographie xérorraphique, à film phototraplhique et similaire, dans le but d'enregistrer une imag-e d'un message qui est transmis électroniquement, Mais l'utilisation desdiodes électroluminescentes dans cette application présente certains inconvénients. Le plus important est qu'une lumière de forte intensité est nécessaire dans ces applications à L'imprimerie afin d'ob- tenir un bon contraste et une forte résolution, mais la lu- 19 mière émise par les diodes individuelles n'est pas très élevée. Par conséquent, un grand nombre de diodes électro- luminescentes doivent être placées dans une petite surface pour obtenir la forte intensité lumineuse nécessaire. Cela s'avère difficile à réaliser en raison des contrain- tes dimensionnelles imposées par la structure cristalline considérée. Et particulièrement, un inconvénient' majeur de l'utilisation des diodes électroluminescentes est que la longueur des monolithes dont sont faites ces diodes est limitée. Il en est ainsi car les diodes électrolumi- nescentes sont formées sur des monolithes de forme mono- cristalline. En raison des procédés nécessaires pour for- mer la matière monocristalline, la dimension des mono- lithes qui peuvent être réalisés est limitée. Les techni- ques actuelles de fabrication permettent d'obtenir une sphère monocristalline d'un diamètre de 75 mm, limitant ainsi la longueur d'un monolithe à environ 75 mm. Les spheres cristallines les plus courantes utilisées pour la fabrication des diodes électroluminescentes ont un dia- mètre qui ne dépasse euère 25 mm, limitant ainsi encore davantage la longueur. De nombreuses techniques ont été mises en oeuvre pour essayer d'éliminer ces inconvénients mais jusqu'à présent aucune ne s'est avérée pleinement satisfaisante. 2485 8 13 Un autre problème associé avec l'utilisation des diodes électroluminescentes dans l'Industrie de l'imprimerie est leur nature fragile, particulièrement en ce qui concerne leurs connexions électriques. Dans le but d'assurer que la quantité de lumière émise vers ta surface réceptrice est élevée, les diodes sont placées aussi près que possible de cette surfaee. Cela aumente le risque de les endommager en raison de leur mouvement relatif par rapport à la surfaceréceptrice. Il s'est avéré qu'un ensemble de diodes électroluminescentes de forte intensité lumineuse peut être obtenue en formant les diodes dans-an monolithe, en raneées, de manière que les diodes individuelles d'une rankée soient décalées latéralement par rapport aux diodes de l'autre rangée. En outre, les extrémités des monolithes dont sontfaits ces ensembles sont coupées sous un angle, et ils sont assemblés de manière que les unités soient jointives pour obtenir la longueur voulue,s tout en formant un groupe continu de centreslumineux. De plus, un couvercle à fibres optiques est pLacé sur la surface exposée des diodes afin de transmettre la lumière par colonnes depuis des diodes vers la surface réceptrice, protégeant ainsi les diodes contre les dommag.es par contact accidentel avec la surface réceptrice de lumière. Un gel d'indice de réfraction relativement élevés appliqué entre les diodes électroluminescentes et le couvercle de fibres optiques compense les effets de l'angle de divergence d'émrission lumineuse par les diodes. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparattront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exem- ple nullement limitatif: La Fiq.ure 1 représente une partie d'une paire de monolithes voisins, réalisésselon l'invention, la Figure 2 est une coupe partielle d'un ensemble de dioAes électroluminescentes réalisé selon l'invention l'ensemble représenté adressant une surface réceptrice, La Figure 3 représente une partie d'uncircuit destiné à commander les diodes de l'ensemble de la Figure 1 Les Figures 1 et 2 représentent donc un ensemble de monolithes portant des diodes électroluminescentes, espacé d'une surface 12, par exemple une bande ou un tam- bour photoconducteur à l'oxyde de zinc, au sélénium, au sulfure de cadmium, ou similaire. L'ensemble 10 comporte un substrat 14 en matière diélectrique, par exemple en oxyrle d'aluminium A1 203 avec une matière conductrice 15 appliquée sur des parties de sa surface. Plusieurs mono- lithes 6lb du type N sont fixés sur la matière conductrice au moyen d'un adhésif 17, par exemple une résine d'épo- xyde à l'argent. Les monolithes 16 sont faits d'une matière telle que de l'arséniure de gallium et ils comportent un certain nombre de positions dopées pour créer des régions 18 du type P qui, en combinaison avec le monolithe, forment des diodes électroluminescentes. Le dopage est effectué de manière que les régions du type P des diodes 18 soient situées le long de deux rangées, chacune adjacente au bord longitudinal d'un monolithe 16. Les régions de diodes 18 d'une rangée sont décalées latéralement par rapport à celles de la rangée opposée, comme le montre la Figure 1. Les régions de diodes sont représentées circulaires, mais il est bien évident que des régions non circulaires, par exemple elliptiques, peuvent être réalisées dans les cas o une résolution non carrée est imposée. Selon l'inven- tion, une longueur de 25 mmpeut recevoir huit monolithes 16 avec 32 régions de diodes sur chaque monolithe. Les monolithes sont- assemblés à leurs extrémités pour obtenir la longueur voulue de l'ensemble 10. Par exemple, si-un ensemble de 200 mm est nécessaire, 64 monolithes peuvent être assemblésbout à bout, en cascade, pour obtenir 2048 régions de diodes 18. Un revêtement métallique 20 est déposé sur le monolithe 16 dans la position de chacune des régions de diode 18, une partie ouverte étant formée dans chaque re- vêtement pour permettre l'exposition des diodes. Un con-- ducteur 22 assure la connexion électrique entre la matière conductrice 15 et les revêtements métalliques 20 afin de permettre d'alimenter chacune des diodes électrolumi- nescentes. Les conducteurs 22 peuvent tre soudés ou col- lés à la résine d'époxyde sur la matière conductrice 15 et les revêtements métalliques 20. Un couvercle 24 à fi- bres optiques est placé sur la longueur des monolithes 16 entre ces derniers et la surface photoconductrice 12. Le couvercle 24 comporte des parties en relief 25 qui s'éten- dent sur la longueur de ce couvercle et qui sont disposées au-dessus des endroits o les conducteurs 22 sont connec- tés aux revtements métalliques20. Le couvercle 24 peut être en verre ou en méthylmethacrylate. Un gel 28 dont l'indice de' réfractLon est supérieur à l'unité est pppli- qué entre les diodes 1S et le couvercle 24. De préférence, le gel est un polydiméthyle de siloxane avec un indice de réfraction de 1,465. Les ensembles 10 sont réalisés avec plusieurs monoLithes l>, chacun d'entre eux est coupé en diagonale à ses deux extrémités 26. Les extrémités 26 en diagonale forment un angle avec les cités longitudinaux des mono- lithes 16, l'angle préférable étant de l'ordre de 0O . L'avantage de la réalisation de la Figure 1 est qu'une forte densité lumineuse est obtenue en décalant les diodes 18 d'une rangée par rapport aux diodes de la rangées voisine. Plus particulièrement, les deux rangées de diodes 18 sont disposées dans la direction longitudinale les diodes d'une rangée étant décalées latéralement par rapport aux diodes de l'autre rangée. Cette disposition décalée donne à la surface 12 l'apparence d'une seule ligne continue de lumière. La disposition décalée des dio- des électroluminescentes est maintenue aux extrémités 26 du monolithe 16, afin d'obtenir un groupe contigu de centres lumineux. Plus particulièrement, après qu'une sphère cristalline ait été étirée, sa forme est cylin- drique. Elle est alors découpée en un certain nombre de minces plaquettes ayant la forme de disques minces. En- suite, les régions 18 sont dopées pour obtenir les jonc- tions du type Pet le revftement métallique 20 est déposé autour des diodes, comme le montre la figure 1. Les dis- ques sont alors découpés en monolithes avec une scie qui généralement effectue une coupe de 0,05 mm. Avec la coupe en diagonale, aucune des régions 1R n'est endommagée et le monolithe lb peut ttre assemblé pour donner l'apparence d'un ensemble continu avec une distribution uniforme des diodes électroluminescentes sur toute sa longueur. Bien que deux rangées seulement de diodes 18 soient représentées il est bien évident qu'un plus grand nombre de rangées peut être prévu. Une autre manière d'obtenir la coupe en dia- tonale consiste à couper les monolithes par attaque au laser. En déplaçant un laser au moyen d'un moteur pas à pas commandé par un micro- processeur, plusieurs pas peuvent être formés correspondant à plusieurs pas sur un monolithe voisin. Des monolithes sont alors assemblés de la manière déjà décrite. Un avantage apporté par l'utilisation du cou- vercle 24 à fibres optiques sur la face des diodes électro- luminescentes 18 est que la lumière est transmise par co- lonnes, vers la' surface 12. Une source lumineuse telle qu'une diode électroluminescente tend à produire un cane de lumir'e divergente sous l'effet du passage de la lu- mière dans l'air. Gr.ce à l'utilisation du couvercle 24 et du gel 28 dont l'indice de réfraction est supérieur à celui de l'air il s'avère que les propriétés de récupéra- tion de lumière sont améliorées et que la perte précitée de lumière est réduite. En outre, le couvercle 24 apporte une certaine protection des diodes électroluminescentes qui sont assez fragiles, particulièrement à leur connexion avec les conducteurs 22. Cela est particulièrement im- portant car les diodes doivent ttre placées près de la surface réceptrice 12 pour améliorer la résolution. LTa Fiàure 3 représente une partie du circuit utilisé pour l'entrée de commande des diodes électro- luminescentes 18 sur une base sélective. Un groupe de conducteurs omnibus d'anodes 30 est représenté, avec les conducteurs ou bandes individuelles 22 assurant la con- nexion entre les lignes omnibus et les diodes électro- luminescentes 1% une ligne omnibus étant prévue pour 2 4 8 5 8 13 chaque diode d'un monolithe. Un groupe de conducteurs omnibus de cathode 32 est également prévu, chaque liane omnibus 32 étant connectée en parallèle sur toutes les diodes 1R d'un monolithe 16 donné. Des commandes apprc- priées peuvent être utilisées pour autoriser sélectivement les régions de diode IR, mais ces commandes ne font pas partie de l'invention et ne seront pas décrites. REVEV'DI CATI ONS 1 - Ensemble de plusieurs diodes électroluminescentes tes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs monolithes (16) s'étendant dans une direction longitudinale et fixés en cascade, chacun desdits monolithes comportant des ex- trémités opposées (2-) dans la direction longitudinale for- mantun angle par rapport aux côtés latéraux dudit mono- lithe, lesdits monolithes comportant deux rangées de ré- gions (1R) de diodes électroluminescentes, opposées laté- ralement et dans la direction longitudinale, les régions de diodes électroluminescentes d'une rangée étant déca- lées latéralement par rapport aux régions de diodes électroluminescentes de l'autre rangée, de manière que lorsque lesdits monolithes sont assemblés, ils définis- sent un groupe continu de centres de régions de diodes électroluminescentes. 2 - Ensemble selon la-revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comporte un couvercle (24) de fibres op- tiques espacé des régions des diodes électrolumines- centes. 3 - Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comporte un gel (28) d'indice de réfrac- tion supérieur à l'unité appliqué entre lesdites ré- rions de diodes électroluminescentes et ledit couvercle optique. 23 4 - Ensemble longitudinal de diodes électrolumi- nescentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux rangées de régions(18) de diodes électroluminescentes disposées dans la direction longitudinale sur les côtés latéraux opposés dudit ensemble, les régions de diodes électro- luminescentes d'une rangée étant décalées latéralement par rapport aux régions de diodes électroluminescentes de l'autre rangée, un couvercle (24) de fibres optiques étant espacé desdites régions de diodes électrolumines- - centes et un gel(28) dont l'indice de réfraction est supérieur à l'unité étant appliqué entre les régions de diodes électroluminescentes et le couvercle optique.