Brevet FR2847705A1 — publié le 20040528

CIRCUIT DE COMMANDE DE MATRICE ACTIVE L'invention concerne un circuit de commande pour un pixel, comportant une diode électroluminescente, en particulier une diode électroluminescente organique, d'un écran avec un condensateur et une contre-réaction de courant, un premier transistor à couche mince (thin film transistor, TFT) étant prévu comme transistor pilote de courant pour la diode et un deuxième transistor à couche mince étant prévu, lequel est relié par une électrode passante à la grille du premier transistor et par une seconde électrode passante à une ligne de données et par son électrode de grille à une ligne de signal d'échantillonnage En cas de commande d'écrans à diodes électroluminescentes (DEL), en particulier à diodes électroluminescentes organiques (DELO), par l'intermédiaire de transistors à couche mince, il se produit des variations spatiales des courants d'excitation des diodes DEL dues aux variations, inhérentes à la fabrication, des paramètres des transistors à couche mince, en particulier de la tension de seuil et de la mobilité des porteurs de charge, ce qui engendre des défauts d'homogénéité spatiaux gênants de la brillance de l'écran. Pour remédier à ce problème, diverses solutions ont déjà été proposées pour compenser les variations des courants d'excitation des diodes DEL. A. Yumoto et al. ont proposé dans " Pixel-Driving Methods for Large Sized Poly-Si AM-OLED Displays ", Asia Display/IDW '01, pages 1395 à 1398, 2001 des circuits de commande avec typiquement au moins quatre transistors à couche mince pour compenser les variations des courants d'excitation. Ces circuits ne permettent cependant qu'une compensation partielle et, du fait du grand nombre de transistors, ils ne peuvent être fabriqués qu'avec un rendement de fabrication relativement faible. On connaît, de la demande de brevet US 2002/0101172 Al, un circuit de commande de type connu qui comporte cependant aussi d'autres transistors à couche mince qui retournent le courant des diodes DEL vers un circuit extérieur de conversion couranttension et permettent ainsi une contre-réaction du courant effectivement en circuit. Les solutions à commande en tension connues autorisent seulement la compensation des variations de tension de seuil et non des variations de la mobilité des porteurs de charge. Les solutions à commande en courant sont à haute impédance et nécessitent donc des temps de réponse relativement longs. En cas d'emploi de circuits symétriques en courant, deux des transistors à couche mince doivent posséder des propriétés pratiquement identiques, ce qui est difficile à réaliser avec des transistors à couche mince. Un autre inconvénient du circuit de contreréaction de courant connu précité réside dans l'obligation de réaliser des éléments du circuit de commande des deux côtés de l'élément DEL, ce qui exige une connexion transversale techniquement extrêmement difficile à réaliser à travers le matériau semiconducteur des DEL, en particulier en présence de matériaux semiconducteurs organiques. En outre, le circuit connu est compliqué car il nécessite quatre transistors à couche mince supplémentaires, deux agissant comme commutateurs et deux pour un inverseur. La présente invention a pour but de fournir un circuit de commande avec contre-réaction de courant, lequel nécessite peu de composants et est plus simple à fabriquer que les circuits connus. Selon l'invention, ce but est atteint avec un circuit de commande du type indiqué dans l'entrée en matière, caractérisé en ce qu'il est prévu un troisième transistor à couche mince qui, en cas de commande de sa grille par l'intermédiaire d'une ligne de commande, prélève le courant d'excitation de diode à la sortie du transistor pilote de courant et l'applique à un circuit de mesure de courant et de réglage de tension, et en ce que le circuit de mesure de courant et de réglage de tension transmet à la ligne de données un signal de tension dépendant du résultat de mesure de courant et de la comparaison de tension, la diode agissant, du fait de sa caractéristique de commutation non linéaire, comme un commutateur pour la déviation du courant vers le circuit de mesure de courant et de réglage de tension lors de la commande de la grille du troisième transistor. Avec ce circuit, le courant à mesurer est donc prélevé directement à la sortie du transistor à couche mince pilote de courant. La valeur mesurée du courant est comparée à une valeur nominale et, en cas d'écart des valeurs, un signal de correction correspondant est fourni à l'entrée du circuit de pixel. Le courant d'excitation traversant à nouveau la diode DEL après coupure du troisième transistor est ainsi stabilité. De ce fait, le circuit selon l'invention peut toujours être mis en oeuvre lorsque les paramètres existants des diodes DEL sont suffisamment homogènes. En outre, le circuit selon l'invention a pour avantage de n'exiger qu'un transistor à couche mince supplémentaire, donc au total seulement trois transistors à couche mince, car la caractéristique non linéaire des diodes DEL est utilisée pour couper le courant à travers l'élément DEL, c'est-à-dire qu'aucun commutateur séparé pour le courant ne doit être réalisé. Cela permet aussi de réaliser tous les composants du circuit sur un côté de l'élément DEL, de sorte qu'une succession de couches classique peut être adoptée lors de la fabrication. Une connexion transversale à travers le matériau des diodes DEL, en particulier à travers le matériau organique dans le cas d'une diode DEL organique, n'est pas nécessaire. L'électrode de grille du troisième transistor peut être reliée à la ligne de signal d'échantillonnage, de sorte que le troisième transistor est activé conjointement avec le deuxième transistor dès que le pixel est sélectionné, ce qui permet de faire l'économie de la ligne d'excitation qui, autrement, serait nécessaire. D'autres avantages apparaissent lorsque les composants du circuit de mesure de courant et de réglage de tension connectés aux lignes de colonnes sont à basse impédance, ce qui se traduit globalement par des temps de réponse très courts. Un exemple de réalisation préféré d'un circuit de commande selon l'invention sera décrit en détail ci-après en référence au dessin annexé. L'unique figure dans le dessin annexé montre schématiquement des connexions d'un circuit de commande typique selon l'invention avec des transistors TFT à canal p Tl et T2 pour un pixel 10 d'un afficheur, des agencements correspondants avec des transistors TFT à canal n ou des implantations CMOS étant bien sr également possibles. Le pixel 10 comporte une diode électroluminescente organique LED dont la cathode est mise à la terre. Un premier transistor à couche mince Tl agit comme un transistor pilote de courant pour l'élément LED. Le transistor Tl est commandé par un deuxième transistor à couche mince T2 qui est relié, par sa borne de drain, à une ligne de données D et, par sa borne de source, à la grille du premier transistor à couche mince Tl. La grille du deuxième transistor à couche mince T2 est reliée à une ligne de signal d'échantillonnage A. En outre, le circuit de commande comporte un condensateur C qui est disposé entre la tension d'alimentation VD et la grille du transistor pilote de courant Tl et sert d'élément de mémoire. Pour la contre-réaction de courant, le circuit comporte un troisième transistor à couche mince T3 qui, en cas d'excitation de sa grille, prélève le courant d'excitation de l'élément DEL directement sur l'électrode de source du transistor à couche mince Tl et l'applique à un circuit de mesure de courant et de réglage de tension 11. Dans le mode de réalisation représenté, la grille du transistor T3 est reliée, tout comme la grille du transistor T2, à la ligne de signal d'échantillonnage A, mais pourrait aussi être contrôlée par une ligne de commande distincte. En fonction du courant mesuré et de la comparaison de la valeur mesurée avec une valeur nominale dans un comparateur 12, le circuit de mesure de courant et de réglage de tension 11 fournit un signal de tension correspondant à la ligne de données D, ce qui permet de réguler à la valeur souhaitée le courant d'excitation traversant le transistor Tl. Pour dévier le courant vers le circuit de mesure de courant et de réglage de tension 11, on n'utilise que la caractéristique de commutation non linéaire de l'élément LED en association avec un potentiel d'anode de l'élément LED qui est réglable à volonté par l'intermédiaire de la source de tension Ud&calage, ce qui explique que le circuit de pixel ne comporte que trois transistors Tl, T2 et T3. Les composants connectés aux lignes de colonnes D et S du pixellO, à savoir le comparateur 12 faisant office de circuit de source de tension et le circuit de mesure de courant sur la ligne S, sont tous deux à basse impédance, de sorte que, contrairement aux solutions typiques à adressage en courant, les temps de réponse sont très courts. REVENDICATIONS 1 - Circuit de commande pour un pixel(10), comportant une diode électroluminescente (DEL), en particulier une diode électroluminescente organique, d'un écran avec un condensateur (C) et une contreréaction de courant, un premier transistor à couche mince (Tl) étant prévu comme transistor pilote de courant pour la diode (DEL) et un deuxième transistor (T2) étant prévu, lequel est relié par une électrode passante à la grille du premier transistor (Tl) et par une seconde électrode passante à une ligne de données (D) et par son électrode de grille à une ligne de signal d'échantillonnage (A), caractérisé en ce qu'il est prévu un troisième transistor à couche mince (T3) qui, en cas de commande de sa grille par l'intermédiaire d'une ligne de commande, prélève le courant d'excitation de diode à la sortie du transistor pilote de courant (Tl) et l'applique à un circuit de mesure de courant et de réglage de tension (11) , et en ce que le circuit de mesure de courant et de réglage de tension (11) transmet à la ligne de données (D) un signal de tension dépendant du résultat de mesure de courant et de la comparaison de tension, la diode (LED) agissant, du fait de sa caractéristique de commutation non linéaire, comme un commutateur pour la déviation du courant vers le circuit de mesure de courant et de réglage de tension (11) lors de la commande de la grille du troisième transistor (T3). 2 - Circuit de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de grille des deuxième et troisième transistors (T2, T3) est reliée à la même ligne de signal d'échantillonnage (A). 3 - Circuit de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que tous les éléments (Tl, T2, T3, C) du circuit de commande sont disposés sur le même côté de la diode électroluminescente (LED), de sorte qu'aucun contact ne doit traverser le matériau semiconducteur de la diode. 4 - Circuit de commande selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les composants du circuit de mesure de courant et de réglage de tension (11) connectés aux lignes de colonnes (D, S) sont à basse impédance.