Brevet FR2512238A1 — publié le 19830304

Dispositif d'affichage à diodes électroluminescentes à teneur élevée en informations ". L'invention concerne un dispositif d'affichage à diodes électroluminescentes à teneur élevée en informa- tions et notamment des composants semi-conducteurs photo- émetteurs dont les différents éléments émetteurs sont répartis de façon linéaire ou en deux dimensions, en ligne ou en matrice, et sont découplés optiquement les uns des autres. De tels composants sont utilisés pour l'affi- chage opto-électronique de chiffres, de signes, de lettres et de symboles Ces composants servent dans les machines et les appareils à enregistrement d'informations pour l'affichage optique du contenu des mémoires ou l'affichage de suites de chiffres, de textes etc. Il est connu de prévoir des plaquettes de semi-conducteurs LED (diodes électroluminescentes) sur des plaques de support métallisées par exemple en cérami- que ou en matière synthétique renforcée par des fibres de verre et de les relier de façon conductrice par colonne ou par ligne De tels montages sont utilisés par exemple pour l'affichage alphanumérique et se présentent sous forme de dispositifs à une ou plusieurs positions Ces solutions sont décrites par exemple dans les documents WP 140 301 et WP 218 224. Il est en outre connu que les répartitions opto-électroniques en matrice sont avantageuses à réali- ser si la lumière émise par les plaquettes semi-conduc- trices est répartie sur une surface relativement impor- tante et de façon pratiquement régulière par l'intermé- diaire de puits à lumière Cela permet un affichage sur des surfaces importantes (toutefois sans augmenter la densité des points et par suite le contenu de l'informa- tion) tout en n'utilisant qu'une quantité relativement réduite de matériau semi-conducteur du groupe A IBV Le principe des puits de lumière ou des conduits de lumière dont le but est d'éclairer de façon optimale de grandes surfaces d'affichage par de petits composants photo-émetteurs puissants, est par exemple décrit les documents AS 2 405 829 et OS 2 542 095 Dans ces exem- ples, le puits de lumière a pour fonction une amplifica- tion optique par dispersion de la lumière. Enfin, il existe un grand nombre de solutions techniques pour la reproduction de l'information et qui reposent sur le montage de différents composants LED suivant des matrices et dans lesquelles on amplifie de façon optique le montage en matrice par des lentilles (WP 140 301). Toutes les solutions connues ont un inconvé- nient commun à savoir elles ne permettent pas un affichage sur des surfaces importantes avec augmentation simultanée du nombre de points lumineux et ainsi du contenu de l'in- formation Soit qu'il faudrait des volets de recouvrement de grande surface, en porte-à-faux et des liaisons par fil très longue d'une plaquette à l'autre, ce qui n'est pas intéressant sur le plan mécanique et électrique, soit que les dispositifs d'affichage ne permettent d'assurer une densité de points lumineux élevée, en principe à cause de l'extension géométrique des différents points. Les solutions techniques connues actuellement comportent au moins deux éléments de construction mécani- quement rigides Soit que sur le support du chip par exemple une plaque en matière céramique, on prévoit un couvercle de recouvrement également rigide, soit que sur le support de plaquette, rigide, on prévoit un dispositif photo-conducteur par exemple des puits de lumière et l'ensemble rigide ainsi réalisé est fixé dans un cou- vercle protecteur généralement en le noyant par l'arrière avec de la résine synthétique La réalisation de compo- sants de grande surface par exemple de pièces injectées très précises sur le plan mécanique, est une opération techniquement difficile et par suite coûteuse Ce point important n'a pas permis de réaliser des composants semi-conducteurs photo-émetteurs sous la forme de matri- ces de points de grande surface pour la représentation d'un texte. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients mentionnés et de créer un moyen d'affichage de chiffres, de signes ou autres symboles à l'aide de composants semi-conducteurs, et dont les dimensions des surfaces sont adaptées à chaque application tout en étant en principe illimitées. La présente invention a pour but de créer un dispositif d'affichage à diodes électroluminescentes LED à forte teneur en informations, tout en assurant une densité de points aussi élevée que possible à l'aide de composants de faible hauteur. L'invention se propose également de créer des dispositifs d'affichage souples qui, grâce à leur forte densité de points, permettent la représentation simulta- née de plusieurs lignes de texte et notamment sous forme de matrices de points composées de plus de 1000 points. A cet effet, l'invention concerne un disposi- tif d'affichage du type ci-dessus, caractérisé en ce que pour une matrice LED de grande surface ou des composants par ligne, dont la plaquette de composants semi-conduc- teurs photo-émetteurs se trouve aux points d'intersec- tion de deux systèmes orthogonaux de chemins conducteurs parallèles, il est prévu seulement un élément du compo- sant sous la forme d'un corps de base étendu dans deux dimensions et qui dans des cas particuliers, peut être réalisé de façon souple Les autres éléments des compo- sants s'étendant dans deux dimensions sont exclusivement souples. Le corps de base est muni de cavités ou découpes pour la plaquette semiconductrice et les fils de liaison, en servant également de puits de lumière avec au moins un plan conducteur. Le plan conducteur se compose par exemple de bandes conductrices, métalliques, réalisées par un dép 8 t de vapeur, et qui sont parallèles et servent à la mise en contact des contacts de type p ou N de la plaquette semi-conductrice photo-émettrice Une plaque conductrice souple fixée sur le corps de base à l'aide d'une colle conductrice ou non conductrice, et qui porte la plaquet- te semi-conductrice, comporte également des chemins conducteurs pour la mise en contact des contacts N et p de la plaquette semi-conductrice, chemins qui sont de préférence perpendiculaires aux chemins conducteurs métal- liques du corps de base. De façon surprenante, par des métallisations appropriées, on peut réaliser des contacts stables d'une part entre le semi-conducteur et la plaquette conductri- ce souple et d'autre part entre le semi-conducteur et-le corps de base Du côté apparent, le corps de base est muni d'une feuille de dispersion auto-collante. En résumé, l'invention permet de réaliser un composant qui comporte un système de chemins conducteurs parallèles par exemple orienté dans la direction verti- cale et un autre système de chemins conducteurs orienté dans la direction horizontale, et à chaque point d'inter- section des chemins conducteurs se trouve une plaquette semi-conductrice photo-émissive La commande électroni- que de tels montages en matrice est connue en principe et se distingue dans la solution de l'invention par le nombre de lignes ou de colonnes à commander En utili- sant une telle électronique de commande, on met en oeu- vre un modèle déterminé de composants semi-conducteurs photo-émetteurs La lumière émise par ces composants ne peut sortir que par les découpes réalisées dans le corps de base et après de multiples réflexions sur les parois de la découpe, la lumière arrive sur la feuille de dis- persion qui, grâce à la dispersion optique, crée des points lumineux homogènes dans la matrice et ainsi un symbole visible pour l'oeil. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide de différents exemples représen- tés dans les dessins annexés, dans lesquels: t la figure 1 représente une structure de principe du montage de l'invention. la figure 2 est une coupe par un point lumineux. la figure 3 est un schéma des chemins conducteurs. la figure 4 est une coupe par un point lumi- neux, le chemin conducteur étant constitué par un matériau en forme de cornière. la figure 5 est une coupe d'un point lumi- neux à rainures métallisées dans le corps de base. la figure 6 est une coupe d'un point lumi- neux avec un chemin conducteur réalisé sur la feuille de dispersion. L'élément de support du montage estle corps de base 2 selon la figure 1; cet élément est réalisé en une matière souple présentant un coefficient de réflexion 2 512238 aussi élevé que possible Les parties libres 11 permettent de loger la plaquette du composant semi-conducteur photo- émissif 5 et des fils de liaison 8; contrairement aux techniques connues, les dégagements 11 n'ont pas pour but d'assurer une amplification optique. La particularité du corps de base 2 réside dans le fait que sur sa face inférieure, il comporte des chemins conducteurs 4 répartis en colonnes avec un inter- valle correspondant à l'écartement latéral des plaquettes semiconductrices; les chemins conducteurs 4 sont reliés de façon électriquement conductrice et solidairement sur le plan mécanique par l'intermédiaire d'un agent de colla- ge 9 aux îlots de liaison sur la plaque conductrice souple 1 à côté des points de liaison des contacts p (figures 2 et 3) La feuille de dispersion 3 autocollante est choisie en fonction de la couleur d'émission de la plaquette; de telles feuilles existent dans le commerce. La plaque conductrice souple porte les che- mins conducteurs 4 qui relient de façon conductrice élec- triquement les îlots des plaquettes soit suivant des lignes, soit suivant des colonnes Entre les lignes et les colonnes, se trouvent des îlots de liaison métalli- ques sur lesquels sont fixés les fils de liaison des con- tacts p des plaquettes des composants LED, les liaisons étant réalisées selon les procédés de liaison de fils connus. Pour éviter des courtscircuits entre les chemins conducteurs des colonnes et des lignes, il est avantageux de prévoir une feuille d'écartement ou une entretoise d'écartement comportant les dégagements pour les plaquettes 5, les fils de liaison 8 et les Allots de collage conducteurs 9 L'ensemble de la matrice de com- posants LED peut être fixé de façon régulière par un laminage. S'il est nécessaire de rigidifier le corps de base, cela peut se faire selon la figure 4 en fixant ou en adaptant dans le corps de base des éléments en forme de cornières 7 par exemple des éléments de support en forme de bandes en bronze Ces éléments ayant une épaisseur de l'ordre de 0,15 mm peuvent en même temps servir d'entretoises d'écartement et dans ce cas, il est inutile de mettre en place une feuille d'écartement supplémentaire. La figure 5 montre un autre exemple de réali- sation dont le corps de base comporte des rainures 10 dont le fond est métallisé par exemple par un dépôt à la vapeur de façon à former des couches permettant la fixation La rainure métallisée 4 remplace le conduc- teur métallique sur la face inférieure du corps de base. Dans ce cas, la plaque conductrice souple garnie de pla- quettes semi-conductrices est fixée sur le corps de base à l'aide d'une colle quelconque, du commerce, avant - l'opération consistant à fixer les fils La fixation des fils des contacts p se fait d'une plaquette vers la rai- nure conductrice La feuille de dispersion peut être dans ce cas également mise en place en fin d'opération par laminage. Enfin l'exemple de réalisation de la figure 6 prévoit des chemins conducteurs 4 répartis en colonnes sur la feuille de dispersion 3 qui constitue en même temps la plaque conductrice souple Le corps de base 2 comporte dans ce cas uniquement des flots de liaison au niveau des- quels le fil 8 est fixé sur le contact p La mise en con- tact par colonnes se fait à l'aide de la feuille de dis- persion 3 mise en place par laminage et dont les chemins conducteurs 4 doivent être collés au moins localement au corps de base et de façonconductrice au niveau des points de liaison. Un tel montage offre l'avantage d'une réali- sation qui est dans une certaine mesure souple pour l'en- semble, grâce à un corps de base d'une épaisseur de 1 mm et ne comportant pas d'éléments de rigidification. i 2238 R E V E N D I C A T I O N S ) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes à teneur élevée en informations, disposi- tif comportant des plaquettes semi-conductrices photo- émissives disposées aux points d'intersection de deux systèmes orthogonaux de chemins conducteurs parallèles, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte seulement un élément porteur de composant sous la forme d'un corps de base ( 2) s'étendant suivant une surface, ce corps de base étant en un matériau synthétique avec un coeffi- cient de réflexion aussi élevé que possible et il com- porte des dégagements ( 11) pour les plaquettes semi- conductrices ( 5), ces dégagements servant en même temps puits de lumière, ce corps de base étant muni d'au moins un plan de chemins conducteurs ( 4) pour la commande des plaquettes semi-conductrices ( 5) et est relié à la pla- quette conductrice ( 1) souple par de la colle conductrice ou non conductrice, la face apparente étant reliée à une feuille de dispersion ( 3) auto-collante. 2 ) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan des chemins conducteurs ( 4) est relié sur le corps de base par dépôt à la vapeur d'un revêtement métallique. 30) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan des chemins conducteurs ( 4) est réalisé sur le corps de base ( 2) par des bandes de support ( 7) en forme de cornières, pour rigidifier l'ensemble. 4 ) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'entre les chemins conduc- teurs ( 4) sur le corps de base ( 2) et la plaque conduc- trice souple ( 1), il est prévu une feuille d'écartement ( 6) qui comporte les dégagements ( 11) pour les plaquettes 12238 et les liaisons par collage. ) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de base ( 2) comporte du côté apparent des rainures réparties par colonnes et dont le fond est métal- lisé pour permettre la réalisation des liaisons, et en ce que les liaison par fils se font à travers les dégagements ( 11) réalisés dans le corps de base, dans lesquels les plaquettes ( 5) viennent en saillie, par l'intermédiaire des rainures métallisées. 6 ) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de conducteurs se trouvant sur le corps de base ( 2) est réduit aux îlots de liaison métallisés vers lesquels arrivent les fils de liaison ( 8) provenant des contacts (p) des plaquettes semi-conductrices ( 5) et en ce qu'il est prévu un système de chemins conducteurs parallèles sur la feuille de dispersion ( 3) qui est reliée aux îlots de liaison par de la colle conductrice ( 9). ) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de base est lui-même réalisé sous la forme d'une plaque conductrice souple non transparente de sorte qu'en combinaison avec les supports semi-con- ducteurs souples et la feuille de dispersion souple, on obtienne un ensemble souple. 8 ) Dispositif d'affichage à diodes électro- luminescentes selon l'une quelconque des-revendications 1 et 6, caractérisé en ce que la feuille de dispersion, souple prévue du côté apparent porte des chemins conduc- teurs grâce auxquels en utilisant le fil de liaison, on réalise une liaison galvanique directe entre la plaquet- te semi-conductrice et les chemins conducteurs sur la feuille de dispersion.