Brevet FR2931007A1 — publié le 20091113

Procédé de contrôle d'une diode organique électroluminescente avec application d'une tension négative de dépolarisation Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un procédé de contrôle d'une diode organique électroluminescente comportant l'application d'une tension aux bornes de la 10 diode pendant une durée d'alimentation inférieure à une période de rafraîchissement prédéterminée comportant une période de repos. 15 État de la technique Les diodes organiques électroluminescentes (OLED pour � organic Light emitting diode � en anglais) se dégradent facilement par oxydation ou par leur simple utilisation qui dégrade les couches en matériaux organiques les 20 composant. Elles furent tout d'abord encapsulées pour limiter leur oxydation à l'air ambiant. Cependant leur durée de vie actuelle (moins de 20 000 heures pour des OLED bleues) n'est pas encore suffisante pour permettre leur intégration dans des écrans de télévision dont la durée de vie moyenne de fonctionnement est de 60 000 heures. 25 Objet de l'invention L'invention a pour but d'augmenter significativement la durée de vie d'une 30 diode organique électroluminescente en limitant sa dégradation au cours du temps lorsqu'elle est alimentée.5 Ce but est atteint par le fait qu'une tension négative est appliquée aux bornes de la diode pendant au moins une partie de la période de repos (toff). Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention 10 donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente, en fonction du temps, un exemple d'évolution de la tension de contrôle U pouvant être appliquée aux bornes d'une OLED. 15 La figure 2 représente l'évolution de la durée de demi-vie d'une OLED en fonction de la tension négative appliquée pendant la période de repos. Les figures 3 et 4 illustrent des circuits d'adressage permettant d'appliquer aux bornes de l'OLED une tension de contrôle selon l'invention. Les figures 5 à 9 illustrent l'évolution des signaux en différents points du 20 circuit d'adressage de la figure 4. La figure 10 illustre les variations de la tension aux bornes de l'OLED en fonction du temps, dans une variante de réalisation du procédé selon l'invention. La figure 11 illustre l'évolution de la tension aux bornes de l'OLED en 25 fonction du temps selon une autre variante de réalisation. Description de modes préférentiels de réalisation Pendant une période de rafraîchissement Tr, classiquement de 20ms, la 30 tension de contrôle U illustrée à la figure 1, prend successivement une valeur positive non nulle, prédéterminée, pendant une période d'alimentation ton,5 puis elle prend une valeur négative, non nulle, pendant au moins une partie d'une période de repos toff. La période de rafraîchissement Tr de 20ms, étant égale à la somme des durées ton et toff, correspond à un rafraîchissement de 50Hz ou de 100Hz, classiquement utilisé dans les téléviseurs. L'application de cette tension négative, constituant une tension de dépolarisation, permet de dépiéger les porteurs piégés de l'OLED afin de favoriser le transport des porteurs suivants lors de la période d'alimentation 1 o ton suivante. En effet, l'accumulation de porteurs piégés dans les couches organiques d'une OLED charge le semi-conducteur organique et modifie les propriétés des couches de transport pouvant rendre le semi-conducteur plus ou moins isolant, entraînant ainsi une dégradation de l'OLED. Comme illustré à la figure 2, la durée de demi-vie (LT 50%), exprimée en heure, évolue en 15 fonction de l'amplitude de la tension de dépolarisation négative VDepol appliquée à l'OLED lors d'une période de repos toff. Plus la tension de dépolarisation est négative, plus la durée de vie de l'OLED est élevée. Ainsi, sur la figure 2, lorsque la tension appliquée pendant la période de repos toff est nulle (VdepoiOV), la durée de vie de l'OLED est d'environ 2350 heures, 20 alors que pour une même OLED à laquelle on applique une tension négative de -5V entre deux impulsion, la durée de vie passe à 2600 heures, ce qui représente un gain d'environ 13%. L'application d'une tension de dépolarisation négative aux bornes de la diode 25 en période de repos toff améliore significativement la durée de vie de la diode. La commande de l'OLED peut être réalisée par tout moyen permettant d'alimenter l'OLED par l'application d'une tension d'alimentation, de durée 30 ton, puis d'une tension négative pendant au moins une partie de la période de repos toff. À titre d'exemple, la figure 3 représente un circuit d'adressage d'une OLED, permettant de contrôler l'OLED selon le procédé de contrôle décrit ci-dessus. Ce circuit d'adressage comporte un premier interrupteur 11 connecté en série avec l'OLED 1 entre une sortie d'un circuit de commande 2 fournissant la tension d'alimentation Vdd et une tension de cathode Vcathode négative ou nulle. De plus, le circuit d'adressage comporte un second interrupteur 12, de contrôle, connecté entre l'anode de l'OLED 1 et une tension de dépolarisation VDepo,. Le premier interrupteur 11 est commandé par un signal io de commande S1, et le second interrupteur 12 est contrôlé par un signal de commande S2 de manière à assurer l'alimentation de la diode comme décrit précédemment. Au cours de chaque période de rafraîchissement Tr, le premier interrupteur 11 est donc successivement fermé (période d'alimentation ton) puis ouvert (période de repos toff), concomitamment, le is second interrupteur est successivement ouvert (période d'alimentation ton) puis fermé (période de repos toff), le signal de commande S2 est donc synchronisé avec le signal de commande S1, de manière à ce que lorsque le premier interrupteur 11 est fermé, le second interrupteur 12 est ouvert et vice-versa. Lorsque le second interrupteur 12 est en position fermée, la tension de 20 dépolarisation VDepo,, négative, est appliquée à l'OLED 1. Comme illustré à la figure 4, le premier interrupteur 11 est, de préférence, constitué par un transistor Ti, de type PMOS et l'interrupteur 12 est, de préférence, constitué par un transistor T2 de type NMOS. L'électrode de 25 commande (grille) du transistor Ti est connectée à une ligne de contrôle fournissant le signal binaire de commande S1 permettant d'activer et de désactiver l'alimentation de l'OLED, il en va de même pour le transistor T2 recevant sur sa grille le signal de commande S2. Ainsi, pour un transistor Ti de type PMOS, la cathode de I'OLED étant, par exemple à la masse, lorsque 30 le signal de commande S1 est à l'état bas pendant les périodes ton , par exemple à 0 V, le transistor Ti est conducteur et l'OLED est alimentée, tandis que le transistor Ti est bloqué lorsque le signal de commande S1 est à l'état haut, par exemple à Vdd, pendant les périodes de repos. Les figures 5 à 9 illustrent, à titre d'exemple, l'évolution, en fonction du temps des différents signaux d'un circuit d'adressage selon la figure 4. Ces figures représentent respectivement le signal de commande S1 (figure 5), le signal de commande S2 (figure 6), la tension négative de dépolarisation VDepol (figure 9) et un exemple de tension Vdd (figure 7), correspondant aux signaux à appliquer à I'OLED, ainsi que la tension U obtenue aux bornes de l'OLED (figure 8) au cours du temps. À titre d'exemple, la tension de dépolarisation est de -3V. La durée t0-t2 est représentative d'une période de rafraîchissement Tr. Lorsque le signal S1 est à l'état bas (par exemple S1 = OV), c'est-à-dire pendant les périodes d'alimentation où l'OLED est polarisée, entre les instants t0 et t1 et entre les instants t2 et t3, le transistor Ti est saturé et donc passant. Simultanément, le signal S2 est à une valeur suffisamment négative (tension de blocage), par exemple égale à VDepo,, pour que le transistor T2, de type NMOS soit bloqué. Une impulsion de tension de durée ton est ainsi appliquée aux bornes de l'OLED (figure 8). À l'inverse, lorsque le signal S1 est à l'état haut, pendant les périodes de repos (t1-t2, t3-t4), le transistor Ti est bloqué. Simultanément, le signal S2 est mis à zéro ou à une tension suffisamment supérieure à la tension de dépolarisation Vdepol pour rendre conducteur le transistor T2 et appliquer la tension de dépolarisation aux bornes de l'OLED. De manière générale, la tension maximale délivrée lors de la durée d'alimentation ton est, de préférence, inférieure à 25V. Par ailleurs, la valeur absolue de la tension négative appliquée aux bornes de la diode pendant les périodes de repos et ayant pour but de dépiéger les porteurs est, de préférence, de l'ordre de la tension qui lui est appliquée en direct pendant les périodes d'alimentation. Cependant, pour éviter le claquage de l'OLED, elle est en pratique limitée à 10V en valeur absolue, et, de préférence, comprise entre -3V et -10V. Dans un mode de fonctionnement préférentiel, illustré à la figure 10, la tension de dépolarisation n'est appliquée aux bornes de l'OLED que pendant une partie des périodes de repos. Ainsi, le transistor T2 est bloqué, par application d'une tension de blocage (par exemple Vpepoi) comme signal de commande S2, avant la fin de chaque période de repos. Ainsi, sur la figure 10, après l'instant t1, le transistor Ti est bloqué et le transistor T2 est conducteur jusqu'à un instant t5. Le signal de commande S2 prend alors sa valeur de blocage et la tension U aux bornes de l'OLED passe à zéro entre t5 et t2. A titre d'exemple, les tensions Vdd et Voepo, et les signaux de commande S1 et S2 sont choisis de manière à ce que U=Vdd=7V pendant une période d'alimentation ton de 5ms, puis U= VDepo,=-5V pendant une première partie (t1-t5=10ms) de la période de repos et enfin U=OV pendant la seconde partie (t5-t2=5ms) de la période de repos. L'augmentation de la durée de la première partie de la période de repos permet de limiter l'amplitude de la tension négative de dépolarisation. La division des périodes de repos toff en deux parties successives, respectivement une première partie pendant laquelle la tension négative de dépolarisation est appliquée aux bornes de l'OLED et une seconde partie pendant laquelle les deux transistors Ti et T2 sont bloqués simultanément (tension nulle aux bornes de la diode), permet de réaliser des économies d'énergie. En effet, lorsque les porteurs de charge piégés ont été dépiégés (à l'instant t5), il n'est plus nécessaire de consommer de l'énergie électrique inutilement. Ainsi, il est possible d'améliorer l'espérance de vie d'une OLED tout en limitant sa consommation. Dans une variante, il est possible d'améliorer la durée de vie de l'OLED en réalisant l'alimentation sous forme d'au moins deux impulsions de tension au cours chaque période de rafraîchissement. L'amplitude des impulsions étant choisies de manière à ce que la luminance moyenne temporelle soit toujours la même. En effet, pour compenser la perte de luminance due à l'augmentation de la période toff au cours de la période de rafraîchissement Tr, il est nécessaire d'augmenter la tension d'alimentation qui lui est appliquée pendant la période d'alimentation ton. Ainsi, plus le rapport toff/Tr est élevé, plus la tension d'alimentation U aux bornes de l'OLED est importante pour une luminance moyenne prédéterminée. La différence entre les durées de vie est d'autant plus importante que le rapport toff/Tr est important. Ainsi, comme l'illustre la figure 11, le procédé de contrôle peut comporter au moins deux impulsions de tension de polarisation qui sont appliquées à l'OLED au cours de chaque période de rafraîchissement. La période d'alimentation ton correspond alors à la somme des durées des périodes d'alimentation tonl (de tO à t1) et ton2 (de t2 à t3) des deux impulsions, tandis que la période de repos toff correspond à la somme des durées des deux périodes de repos élémentaires toffl (de t1 à t2) et toff2 (de t3 à t4). Si n impulsions (nz2) sont appliquées à I'OLED pendant chaque période de rafraîchissement, toffi étant la durée d'une période de repos élémentaire entre deux impulsions de tension, avec i = 1 à n, la période d'alimentation toff est alors donnée par toff = E toffi. De même, toni étant la durée d'une période d'alimentation élémentaire, avec i = 1 à n, la période d'alimentation ton est alors donnée par ton = E toni. De manière générale, il est préférable que la durée de la période de repos toff soit supérieure ou égale à la durée de la période d'alimentation ton. Le procédé de contrôle d'une OLED décrit ci-dessus peut, notamment, être utilisé dans un système d'éclairage ainsi que dans un circuit de contrôle de sous-pixel de couleur d'une surface d'affichage, notamment pour alimenter des sous-pixels de couleur bleue, dont la durée de vie est inférieure à celle des sous-pixels d'une autre couleur. Revendications1. Procédé de contrôle d'une diode organique électroluminescente comportant l'application d'une tension aux bornes de la diode pendant une durée d'alimentation (ton) inférieure à une période de rafraîchissement (Tr) prédéterminée comportant une période de repos (toff), procédé caractérisé en ce qu'une tension négative est appliquée aux bornes de la diode pendant au moins une partie de la période de repos (toff). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension négative est suivie par l'application d'une tension nulle aux bornes de la diode pendant la période de repos (toff). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite tension négative est comprise entre -3 et -10V. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur absolue de ladite tension négative est sensiblement égale à la tension appliquée aux bornes de la diode pendant la durée d'alimentation (ton). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la période de repos (toff) a une durée supérieure ou égale à la durée d'alimentation (ton). 9