FR3147422A1 - Display screen showing elements of symmetry - Google Patents
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Abstract
Titre : Ecran d’affichage présentant des éléments de symétrie L’invention concerne un écran d’affichage comprenant un réseau de pixels (1) s’étendant selon un plan défini par une première direction (x) et une deuxième direction (y), présentant un motif élémentaire (1000), qui est le plus petit motif géométrique comprenant différentes zones colorées dont la répétition par translation dans la première direction et dans la deuxième direction selon des pas respectivement égaux à une première dimension (L1) selon la première direction et à une deuxième dimension (L2) selon la deuxième direction du motif élémentaire permet d’obtenir le réseau de pixels dans son intégralité. Le motif élémentaire comprend au moins un premier pixel (100) et un deuxième pixel (200), comprenant chacun un premier sous-pixel (110, 210) d’une première couleur et un deuxième sous-pixel (120, 220) d’une deuxième couleur. Le contact entre les deux pixels définit en outre un plan de symétrie du motif élémentaire. Figure pour l’abrégé : Fig. 3Title: Display screen having elements of symmetry The invention relates to a display screen comprising a pixel array (1) extending along a plane defined by a first direction (x) and a second direction (y), having an elementary pattern (1000), which is the smallest geometric pattern comprising different colored areas whose repetition by translation in the first direction and in the second direction according to steps respectively equal to a first dimension (L1) along the first direction and to a second dimension (L2) along the second direction of the elementary pattern makes it possible to obtain the pixel array in its entirety. The elementary pattern comprises at least a first pixel (100) and a second pixel (200), each comprising a first sub-pixel (110, 210) of a first color and a second sub-pixel (120, 220) of a second color. The contact between the two pixels further defines a plane of symmetry of the elementary pattern. Figure for the abstract: Fig. 3
Description
La présente invention concerne notamment le domaine des technologies de la microélectronique et de l’optoélectronique. Elle trouve comme application particulièrement avantageuse mais non limitative les technologies d’affichage et notamment les systèmes d’affichage à base de LED (de l’anglais « Light-Emitting Diode », se traduisant en français par diode électroluminescente).The present invention relates in particular to the field of microelectronics and optoelectronics technologies. It finds as a particularly advantageous but non-limiting application display technologies and in particular display systems based on LEDs (from the English “Light-Emitting Diode”).
Un écran d’affichage comprend généralement une pluralité de pixels disposés sur un plan dit basal et émettant indépendamment les uns des autres. Chaque pixel de couleur comprend généralement au moins trois composants d’émission et/ou de conversion d’un flux lumineux, également appelés sous-pixels. Ces sous-pixels émettent chacun un flux lumineux sensiblement dans une seule couleur (typiquement le rouge, le vert et le bleu). La couleur d’un pixel perçue par un observateur vient de la superposition des différents flux lumineux émis par les sous-pixels.A display screen generally comprises a plurality of pixels arranged on a so-called basal plane and emitting independently of each other. Each color pixel generally comprises at least three components for emitting and/or converting a luminous flux, also called sub-pixels. These sub-pixels each emit a luminous flux substantially in a single color (typically red, green and blue). The color of a pixel perceived by an observer comes from the superposition of the different luminous fluxes emitted by the sub-pixels.
Typiquement, une LED permet d’émettre le flux lumineux associé à un sous-pixel. Une LED peut notamment comprendre une pluralité de nanofils actifs arrangés en un cristal photonique périodique et émettant ledit flux lumineux à la longueur d’onde désirée. Ce cristal photonique se caractérise notamment par le diamètre des nanofils et le pas entre les nanofils. Les cristaux photoniques présentent donc des différences structurelles d’un sous-pixel à l’autre. Ces différences engendrent des difficultés de conception : la réalisation d’un écran d’affichage nécessite de fabriquer côte à côte des nanofils présentant des diamètres et des pas entre eux bien précis et surtout distincts. Les dimensions des zones sur lesquelles les propriétés structurelles du cristal photonique sont constantes, i.e. les sous-pixels, sont en outre très faibles. On comprend donc que la fabrication d’un écran d’affichage passe par une succession d’étapes technologiques à l’échelle d’un sous-pixel, ce qui présente des contraintes techniques importantes (nécessité d’une grande précision dans l’alignement des masques de lithographie…) et peut mener à défauts structurels (effets de bord…).Typically, an LED can emit the luminous flux associated with a sub-pixel. An LED can in particular comprise a plurality of active nanowires arranged in a periodic photonic crystal and emitting said luminous flux at the desired wavelength. This photonic crystal is characterized in particular by the diameter of the nanowires and the pitch between the nanowires. Photonic crystals therefore have structural differences from one sub-pixel to another. These differences create design difficulties: the production of a display screen requires the production side by side of nanowires having very precise and above all distinct diameters and pitches between them. The dimensions of the areas over which the structural properties of the photonic crystal are constant, i.e. the sub-pixels, are also very small. We therefore understand that the manufacture of a display screen involves a succession of technological stages at the scale of a sub-pixel, which presents significant technical constraints (need for great precision in the alignment of lithography masks, etc.) and can lead to structural defects (edge effects, etc.).
De plus, le type d’arrangement classique de sous-pixels au sein d’un pixel et sa répétition pixel après pixel par simple translation, illustré à la
Il existe donc un besoin pour optimiser la fabrication des écrans d’affichage ainsi que pour améliorer les performances des pixels auto-émissifs à base de nanofils.There is therefore a need to optimize the manufacturing of display screens as well as to improve the performance of self-emissive pixels based on nanowires.
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un écran d’affichage comprenant un réseau de pixels s’étendant principalement selon un plan défini par une première direction et une deuxième direction. Le réseau de pixels présente un motif élémentaire, qui est le plus petit motif géométrique comprenant différentes zones colorées dont la répétition par translation dans la première direction selon un premier pas égal à la valeur d’une première dimension du motif élémentaire selon la première direction et par translation dans la deuxième direction selon un pas égal à la valeur d’une deuxième dimension du motif élémentaire selon la deuxième direction permet d’obtenir le réseau de pixels dans son intégralité. Le réseau de pixels comporte une pluralité de pixels comprenant au moins un premier pixel et un deuxième pixel, chaque pixel de la pluralité de pixels comprenant au moins un premier sous-pixel d’une première couleur et un deuxième sous-pixel d’une deuxième couleur distincte de la première couleur. Chaque pixel parmi la pluralité de pixels est en contact avec au moins un autre pixel de la pluralité de pixels. L’écran d’affichage est en outre caractérisé en ce que le contact entre deux pixels en contact est défini par un plan de contact définissant un plan de symétrie du motif élémentaire.To achieve this objective, according to one embodiment, a display screen is provided comprising a pixel array extending mainly along a plane defined by a first direction and a second direction. The pixel array has an elementary pattern, which is the smallest geometric pattern comprising different colored areas whose repetition by translation in the first direction according to a first pitch equal to the value of a first dimension of the elementary pattern according to the first direction and by translation in the second direction according to a pitch equal to the value of a second dimension of the elementary pattern according to the second direction makes it possible to obtain the pixel array in its entirety. The pixel array comprises a plurality of pixels comprising at least a first pixel and a second pixel, each pixel of the plurality of pixels comprising at least a first sub-pixel of a first color and a second sub-pixel of a second color distinct from the first color. Each pixel among the plurality of pixels is in contact with at least one other pixel of the plurality of pixels. The display screen is further characterized in that the contact between two pixels in contact is defined by a contact plane defining a plane of symmetry of the elementary pattern.
Un enjeu important des technologies d’affichage concerne en effet les zones de transition entre pixels et sous-pixels adjacents. En effet, dans les écrans d’affichage, des sous-pixels de couleurs distinctes sont typiquement accolés les uns aux autres. Cependant, un sous-pixel d’une couleur donnée est typiquement formé par un cristal photonique présentant des caractéristiques structurelles (diamètre des nanofils, pas entre nanofils voisins…) différentes de celles d’un cristal photonique formant un sous-pixel voisin émettant dans une autre couleur. Des zones de transition abrupte séparent ces sous-pixels, comme illustré à la
Le fait que le motif élémentaire du réseau de pixels présente un plan de symétrie permet de réduire le nombre de zones de transition abrupte. En effet, deux sous-pixels de même couleur sont formés par des cristaux photoniques présentant les mêmes propriétés structurelles. Aucune zone de transition abrupte ne les sépare donc. La juxtaposition de deux sous-pixels de même couleur induite par la symétrie permet donc de réduire le nombre de zones de transition abrupte.The fact that the elementary pattern of the pixel array has a plane of symmetry makes it possible to reduce the number of abrupt transition zones. Indeed, two sub-pixels of the same color are formed by photonic crystals with the same structural properties. No abrupt transition zone separates them. The juxtaposition of two sub-pixels of the same color induced by the symmetry therefore makes it possible to reduce the number of abrupt transition zones.
De plus, cette juxtaposition permet de former un réseau de photo-éléments de dimensions au moins deux fois supérieures à celles d’un réseau formant un unique sous-pixel. Ce réseau formant deux sous-pixels voisins de même couleur peut être formé plus facilement que deux réseaux distincts correspondant à chacun des deux sous-pixels. L’existence d’une symétrie au sein du motif élémentaire permet donc d’optimiser la fabrication de l’écran d’affichage et de limiter l’apparition de défauts structurels.In addition, this juxtaposition makes it possible to form a network of photo-elements with dimensions at least twice those of a network forming a single sub-pixel. This network forming two neighboring sub-pixels of the same color can be formed more easily than two separate networks corresponding to each of the two sub-pixels. The existence of a symmetry within the elementary pattern therefore makes it possible to optimize the manufacture of the display screen and to limit the appearance of structural defects.
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :The aims, objects, as well as the features and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description of one embodiment thereof which is illustrated by the following accompanying drawings in which:
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions ne sont pas représentatives de la réalité.The drawings are given as examples and are not limiting of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily on the scale of practical applications. In particular, the dimensions are not representative of reality.
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :Before beginning a detailed review of embodiments of the invention, optional features which may optionally be used in combination or alternatively are set out below:
Selon un mode de réalisation, la pluralité de pixels comprend en outre un troisième pixel et un quatrième pixel.According to one embodiment, the plurality of pixels further comprises a third pixel and a fourth pixel.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel de la pluralité de pixels comprend en outre un troisième sous-pixel d’une troisième couleur.According to one embodiment, each pixel of the plurality of pixels further comprises a third sub-pixel of a third color.
Selon un exemple, la troisième couleur est distincte de la première couleur et de la deuxième couleur.In one example, the third color is distinct from the first color and the second color.
Selon un mode de réalisation, le premier sous-pixel du premier pixel et le premier sous-pixel du deuxième pixel d’une part et le deuxième sous-pixel du premier pixel et le deuxième sous-pixel du deuxième pixel d’autre part sont en contact au sein du motif élémentaire.According to one embodiment, the first subpixel of the first pixel and the first subpixel of the second pixel on the one hand and the second subpixel of the first pixel and the second subpixel of the second pixel on the other hand are in contact within the elementary pattern.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel comprend en outre un quatrième sous-pixel d’une quatrième couleur.According to one embodiment, each pixel further comprises a fourth sub-pixel of a fourth color.
Selon un exemple, la quatrième couleur est distincte de la première couleur et de la deuxième couleur.In one example, the fourth color is distinct from the first color and the second color.
Selon un exemple, la quatrième couleur est distincte de la troisième couleur.In one example, the fourth color is distinct from the third color.
Selon un exemple, la troisième couleur est identique à l’une parmi la première couleur et la deuxième couleur et la quatrième couleur est identique à l’autre parmi la première couleur et la deuxième couleur.In one example, the third color is the same as one of the first color and the second color and the fourth color is the same as the other of the first color and the second color.
Selon un mode de réalisation, le premier sous-pixel du premier pixel et le premier sous-pixel du deuxième pixel d’une part et le deuxième sous-pixel du premier pixel et le deuxième sous-pixel du deuxième pixel d’une part sont alimentés par des contacts électriques distincts.According to one embodiment, the first subpixel of the first pixel and the first subpixel of the second pixel on the one hand and the second subpixel of the first pixel and the second subpixel of the second pixel on the one hand are powered by separate electrical contacts.
Selon un mode de réalisation, le troisième sous-pixel du premier pixel et le troisième sous-pixel du deuxième pixel sont alimentés par des contacts électriques distincts.According to one embodiment, the third subpixel of the first pixel and the third subpixel of the second pixel are powered by separate electrical contacts.
Selon un mode de réalisation, le quatrième sous-pixel du premier pixel et le quatrième sous-pixel du deuxième pixel sont alimentés par des contacts électriques distincts.According to one embodiment, the fourth subpixel of the first pixel and the fourth subpixel of the second pixel are powered by separate electrical contacts.
Selon un mode de réalisation, le premier sous-pixel du premier pixel, le premier sous-pixel du deuxième pixel et le premier sous-pixel du troisième pixel sont alimentés par des contacts électriques distincts.According to one embodiment, the first subpixel of the first pixel, the first subpixel of the second pixel and the first subpixel of the third pixel are powered by separate electrical contacts.
Selon un mode de réalisation, le premier sous-pixel du premier pixel, le premier sous-pixel du deuxième pixel, le premier sous-pixel du troisième pixel et le premier sous-pixel du quatrième pixel sont alimentés par des contacts électriques distincts.According to one embodiment, the first subpixel of the first pixel, the first subpixel of the second pixel, the first subpixel of the third pixel and the first subpixel of the fourth pixel are powered by separate electrical contacts.
Il est entendu que ce principe de contacts électriques distincts entre différents sous-pixels peut s’étendre mutatis mutandis à un nombre quelconque de pixels et de sous-pixels.It is understood that this principle of distinct electrical contacts between different sub-pixels can be extended mutatis mutandis to any number of pixels and sub-pixels.
Selon un mode de réalisation avantageux, le réseau de pixels est formé par un ensemble de photo-éléments.According to an advantageous embodiment, the pixel network is formed by a set of photo-elements.
Selon un exemple avantageux, au sein du motif élémentaire, les premiers sous-pixels sont formés par un premier réseau de photo-éléments continu qui émet dans une première plage de longueurs d’ondes correspondant à la première couleur, et les deuxièmes sous-pixels sont formés par un deuxième réseau de photo-éléments continu qui émet dans une deuxième plage de longueurs d’ondes correspondant à la deuxième couleur.According to an advantageous example, within the elementary pattern, the first sub-pixels are formed by a first continuous array of photo-elements which emits in a first range of wavelengths corresponding to the first color, and the second sub-pixels are formed by a second continuous array of photo-elements which emits in a second range of wavelengths corresponding to the second color.
Selon un exemple préféré, les photo-éléments sont configurés pour émettre un faisceau dont l’intensité selon une direction perpendiculaire à une face supérieure d’un substrat à partir duquel s’étendent lesdits photo-éléments est au moins 20% supérieure à l’intensité maximale d’une émission par une source lumineuse lambertienne dont le flux lumineux total sur 4π sr est égal au flux total sur 4π sr du faisceau émis par les photo-éléments.According to a preferred example, the photo-elements are configured to emit a beam whose intensity in a direction perpendicular to an upper face of a substrate from which said photo-elements extend is at least 20% greater than the maximum intensity of an emission by a Lambertian light source whose total luminous flux over 4π sr is equal to the total flux over 4π sr of the beam emitted by the photo-elements.
Selon un exemple avantageux, le premier réseau de photo-éléments et le deuxième réseau de photo-éléments forment chacun un cristal photonique.In an advantageous example, the first array of photoelements and the second array of photoelements each form a photonic crystal.
Selon un exemple, les photo-éléments sont des nanofils.In one example, the photoelements are nanowires.
Selon un mode de réalisation avantageux, l’écran comprend un support monolithique portant l’intégralité des pixels du réseau de pixels. Ainsi, avantageusement, l’écran d’affichage a été réalisé à partir du support sans procéder à des découpages et collages successifs de ce dernier. L’écran d’affichage peut par exemple avoir été fabriqué entre autres par épitaxie de photo-éléments à partir de cet unique support monolithique.According to an advantageous embodiment, the screen comprises a monolithic support carrying all of the pixels of the pixel array. Thus, advantageously, the display screen has been produced from the support without carrying out successive cutting and bonding of the latter. The display screen may for example have been manufactured, among other things, by epitaxy of photo-elements from this single monolithic support.
Dans la présente invention, l’écran d’affichage est un seul et même écran continu présentant une face configurée pour afficher une image à un instant donné.In the present invention, the display screen is a single continuous screen having a face configured to display an image at a given time.
On entend par photo-élément un élément apte à émettre un faisceau lumineux. Un photo-élément peut par exemple être une structure 3D active, par exemple un fil ou nanofil actif.A photoelement is an element capable of emitting a light beam. A photoelement can, for example, be an active 3D structure, such as an active wire or nanowire.
Une structure 3D est dite active lorsqu’elle comprend une région active et qu’elle est connectée électriquement, lui permettant ainsi d’émettre un rayonnement lumineux.A 3D structure is said to be active when it includes an active region and is electrically connected, thus allowing it to emit light radiation.
On entend par fil ou par nanofil une structure 3D de forme allongée selon la direction longitudinale. La dimension longitudinale de la structure 3D, selon z sur les figures, est supérieure, et de préférence très supérieure, aux dimensions transverses de la structure 3D, dans le plan xy sur les figures. La dimension longitudinale est par exemple au moins cinq fois, et de préférence au moins dix fois, supérieure aux dimensions transverses. Un nanofil est un fil présentant des dimensions transverses inférieures à 2 µm (1 µm = 10-6m).A wire or nanowire is understood to mean a 3D structure of elongated shape in the longitudinal direction. The longitudinal dimension of the 3D structure, along z in the figures, is greater, and preferably much greater, than the transverse dimensions of the 3D structure, in the xy plane in the figures. The longitudinal dimension is for example at least five times, and preferably at least ten times, greater than the transverse dimensions. A nanowire is a wire having transverse dimensions of less than 2 µm (1 µm = 10 -6 m).
On entend par diamètre d’un nanofil la dimension transverse la plus grande de ce nanofil. Dans la présente invention, les structures 3D ne présentent pas nécessairement une section transverse circulaire. Les structures 3D peuvent notamment présenter une section transverse hexagonale ou polygonale. En particulier, dans le cas de structures 3D à base de GaN, cette section peut être hexagonale. Le diamètre correspond alors à un diamètre moyen calculé à partir du diamètre d’un cercle inscrit dans le polygone de la section transverse et du diamètre d’un cercle circonscrit de ce polygone.The diameter of a nanowire is understood to mean the largest transverse dimension of this nanowire. In the present invention, the 3D structures do not necessarily have a circular cross-section. The 3D structures may in particular have a hexagonal or polygonal cross-section. In particular, in the case of 3D structures based on GaN, this cross-section may be hexagonal. The diameter then corresponds to an average diameter calculated from the diameter of a circle inscribed in the polygon of the cross-section and the diameter of a circumscribed circle of this polygon.
Dans la présente demande de brevet, les termes « diode électroluminescente », « LED » ou simplement « diode » sont employés en synonymes. Une « LED » peut également s’entendre d’une « micro-LED ». Une « micro-LED » est une LED dont les dimensions n’excèdent pas 1 mm (1 mm = 10-3m).In this patent application, the terms "light-emitting diode", "LED" or simply "diode" are used synonymously. An "LED" can also be understood as a "micro-LED". A "micro-LED" is an LED whose dimensions do not exceed 1 mm (1 mm = 10 -3 m).
Dans la suite, les abréviations suivantes relatives à un matériau M sont éventuellement utilisées :In the following, the following abbreviations relating to a material M are possibly used:
M-i réfère au matériau M intrinsèque ou non intentionnellement dopé, selon la terminologie habituellement utilisée dans le domaine de la microélectronique pour le suffixe -i.M-i refers to the intrinsic or unintentionally doped material M, according to the terminology usually used in the field of microelectronics for the suffix -i.
M-n réfère au matériau M dopé N, N+ ou N++, selon la terminologie habituellement utilisée dans le domaine de la microélectronique pour le
suffixe -n.Mn refers to the material M doped N, N+ or N++, according to the terminology usually used in the field of microelectronics for the
suffix -n.
M-p réfère au matériau M dopé P, P+ ou P++, selon la terminologie habituellement utilisée dans le domaine de la microélectronique pour le
suffixe -p.Mp refers to the material M doped P, P+ or P++, according to the terminology usually used in the field of microelectronics for the
suffix -p.
On entend par un substrat, une couche, un dispositif, « à base » d’un matériau M, un substrat, une couche, un dispositif comprenant ce matériau M uniquement ou ce matériau M et éventuellement d’autres matériaux, par exemple des éléments d’alliage, des impuretés ou des éléments dopants. Ainsi, une structure 3D à base de nitrure de gallium (GaN) peut par exemple comprendre du nitrure de gallium (GaN ou GaN-i) ou du nitrure de gallium dopé (GaN-p, GaN-n). Une région active à base de nitrure de gallium-indium (InGaN) peut par exemple comprendre du nitrure de gallium-aluminium (AlGaN) ou du nitrure de gallium avec différentes teneurs en aluminium et en indium (GaInAlN). Dans le cadre de la présente invention, le matériau M est généralement cristallin.A substrate, a layer, a device, “based” on a material M, is understood to mean a substrate, a layer, a device comprising this material M only or this material M and possibly other materials, for example alloying elements, impurities or doping elements. Thus, a 3D structure based on gallium nitride (GaN) may for example comprise gallium nitride (GaN or GaN-i) or doped gallium nitride (GaN-p, GaN-n). An active region based on gallium-indium nitride (InGaN) may for example comprise gallium-aluminium nitride (AlGaN) or gallium nitride with different aluminium and indium contents (GaInAlN). In the context of the present invention, the material M is generally crystalline.
Un repère, de préférence orthonormé, comprenant les axes x, y, z est représenté sur les figures annexées.A reference frame, preferably orthonormal, comprising the x, y, z axes is shown in the attached figures.
Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient, lorsqu’ils se rapportent à une valeur, « à 10% près » de cette valeur ou, lorsqu'ils se rapportent à une orientation angulaire, « à 10° près » de cette orientation. Ainsi, une direction sensiblement normale à un plan signifie une direction présentant un angle de 90±10° par rapport au plan.The terms "substantially", "approximately", "of the order of" mean, when they relate to a value, "within 10%" of that value or, when they relate to an angular orientation, "within 10°" of that orientation. Thus, a direction substantially normal to a plane means a direction presenting an angle of 90±10° with respect to the plane.
Pour déterminer la géométrie des structures 3D et les compositions des différents éléments (fil, région active, collerette par exemple) de ces structures 3D, on peut procéder à des analyses de Microscopie Electronique à Balayage (MEB) ou de Microscopie Electronique en Transmission (MET ou TEM pour l’acronyme anglais de « Transmission Electron Microscopy ») ou encore ou de Microscopie Electronique en Transmission à Balayage STEM (acronyme anglais de « Scanning Transmission Electron Microscopy »).To determine the geometry of the 3D structures and the compositions of the different elements (wire, active region, collar for example) of these 3D structures, we can carry out Scanning Electron Microscopy (SEM) or Transmission Electron Microscopy (TEM) analyses or even Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) analyses.
Le TEM ou le STEM se prêtent notamment bien à l’observation et à l’identification des puits quantiques – dont l’épaisseur est généralement de l’ordre de quelques nanomètres – dans la région active. Différentes techniques listées ci-après de façon non exhaustive peuvent être mises en œuvre : l’imagerie en champ sombre (dark field) et en champ clair (bright field), en faisceau faible (weak beam), en diffraction aux grands angles HAADF (acronyme anglais de « High Angle Annular Dark Field »).TEM or STEM are particularly well suited to the observation and identification of quantum wells – whose thickness is generally of the order of a few nanometers – in the active region. Different techniques listed below in a non-exhaustive manner can be implemented: dark field and bright field imaging, weak beam, wide angle diffraction HAADF (acronym for “High Angle Annular Dark Field”).
Les compositions chimiques des différents éléments peuvent être déterminées à l’aide de la méthode bien connue EDX ou X-EDS, acronyme de « energy dispersive x-ray spectroscopy » qui signifie « analyse dispersive en énergie de photons X ».The chemical compositions of the different elements can be determined using the well-known EDX or X-EDS method, an acronym for “energy dispersive x-ray spectroscopy”.
Cette méthode est bien adaptée pour analyser la composition de dispositifs optoélectroniques de petites tailles tels que des LED 3D. Elle peut être mise en œuvre sur des coupes métallurgiques au sein d’un Microscope Electronique à Balayage (MEB) ou sur des lames minces au sein d’un Microscope Electronique en Transmission (MET).This method is well suited to analyze the composition of small optoelectronic devices such as 3D LEDs. It can be implemented on metallurgical sections within a Scanning Electron Microscope (SEM) or on thin sections within a Transmission Electron Microscope (TEM).
Les propriétés optiques des différents éléments, et notamment les longueurs d’onde principales d’émission des LED 3D axiales à base de GaN et/ou des régions actives à base d’InGaN, peuvent être déterminées par spectroscopie.The optical properties of the different elements, and in particular the main emission wavelengths of the GaN-based axial 3D LEDs and/or the InGaN-based active regions, can be determined by spectroscopy.
Les spectroscopies de cathodoluminescence (CL) et de photoluminescence (PL) sont bien adaptées pour caractériser optiquement les structures 3D décrites dans la présente invention.Cathodoluminescence (CL) and photoluminescence (PL) spectroscopies are well suited to optically characterize the 3D structures described herein.
Les techniques mentionnées ci-dessus permettent notamment de déterminer si un dispositif optoélectronique à structure 3D axiale sous forme de fil comprend des puits quantiques à base d’InGaN formés au sommet d’un fil à base de GaN, et une couche de masquage indicatrice d’une mise en œuvre d’un dépôt de type MOVPE.The techniques mentioned above make it possible in particular to determine whether an optoelectronic device with an axial 3D structure in the form of a wire comprises InGaN-based quantum wells formed on top of a GaN-based wire, and a masking layer indicative of an implementation of a MOVPE-type deposition.
On entend par support monolithique un support unique, réalisé d’un seul tenant.A monolithic support is a single support, made from a single piece.
Un écran d’affichage selon un premier mode de réalisation de l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 1, 6 et 7.A display screen according to a first embodiment of the invention will now be described with reference to Figures 1, 6 and 7.
L’écran d’affichage s’étend principalement selon le plan xy représenté sur la
L’écran d’affichage comprend un réseau de pixels 1 s’étendant lui aussi principalement selon le plan xy. Les pixels du réseau de pixels 1 comprennent chacun au moins deux sous-pixels dits premiers sous-pixels 110, 210 et deuxièmes sous-pixels 120, 220. Un sous-pixel se caractérise entre autres par la couleur qu’il peut émettre. Les premiers sous-pixels 110, 210 de chacun des pixels émettent une première couleur C1tandis que les deuxièmes sous-pixels 120, 220 émettent une deuxième couleur C2distincte de la première couleur C1.The display screen comprises a pixel array 1 also extending mainly along the xy plane. The pixels of the pixel array 1 each comprise at least two subpixels called first subpixels 110, 210 and second subpixels 120, 220. A subpixel is characterized among other things by the color that it can emit. The first subpixels 110, 210 of each of the pixels emit a first color C 1 while the second subpixels 120, 220 emit a second color C 2 distinct from the first color C 1 .
La couleur d’un sous-pixel peut être rendue de différentes manières. Typiquement, un sous-pixel est formé, entre autres, par un réseau de photo-éléments 10, par exemple des structures 3D de type nanofils, configuré pour émettre un flux lumineux associé à la couleur en question.The color of a subpixel can be rendered in different ways. Typically, a subpixel is formed, among other things, by an array of photoelements 10, for example 3D structures of the nanowire type, configured to emit a luminous flux associated with the color in question.
Comme illustré à la
Le support 21 peut être notamment en saphir pour limiter le désaccord de paramètre de maille avec le GaN si les photo-éléments 10 sont à base de ce matériau, ou en silicium pour réduire les coûts et pour des problématiques de compatibilité technologique. Dans ce dernier cas, il peut se présenter sous forme d’un wafer de diamètre 200 mm ou 300 mm. Il sert notamment de support aux structures 3D.The support 21 may be made of sapphire in particular to limit the mesh parameter mismatch with the GaN if the photo-elements 10 are based on this material, or of silicon to reduce costs and for technological compatibility issues. In the latter case, it may be in the form of a wafer with a diameter of 200 mm or 300 mm. It serves in particular as a support for 3D structures.
La couche de nucléation 22 est de préférence à base de nitrures métalliques, par exemple d’AlN, GaN ou AlGaN. Elle peut être formée sur le support 21 en silicium par épitaxie, de préférence par épitaxie en phase vapeur à précurseurs organométalliques MOVPE (acronyme de « MetalOrganic Vapour Phase Epitaxy »). De façon connue, une ou plusieurs couches tampon intermédiaires peuvent être disposées entre la couche de nucléation 22 et le support 21. Selon un exemple la couche de nucléation 22 présente une épaisseur comprise entre 1 nm et 10 µm. Elle présente de préférence une épaisseur de l’ordre de quelques centaines de nanomètres, par exemple environ 100 nm ou 200 nm, à quelques microns, par exemple de l’ordre de 2 µm. Elle peut également présenter une épaisseur inférieure à 100 nm. Une telle épaisseur permet de limiter l’apparition de défauts structuraux dans la couche de nucléation 22. En particulier, la croissance de cette couche de nucléation 22 peut être pseudomorphe, c’est-à-dire que les contraintes d’épitaxie liées notamment à la différence de paramètres de maille entre le support 21 et la couche de nucléation 22 peuvent être relâchées élastiquement pendant la croissance. La qualité cristalline de cette couche de nucléation 22 peut ainsi être optimisée.The nucleation layer 22 is preferably based on metal nitrides, for example AlN, GaN or AlGaN. It can be formed on the silicon support 21 by epitaxy, preferably by MOVPE (acronym for “MetalOrganic Vapour Phase Epitaxy”). In a known manner, one or more intermediate buffer layers can be arranged between the nucleation layer 22 and the support 21. According to one example, the nucleation layer 22 has a thickness of between 1 nm and 10 µm. It preferably has a thickness of the order of a few hundred nanometers, for example approximately 100 nm or 200 nm, to a few microns, for example of the order of 2 µm. It can also have a thickness of less than 100 nm. Such a thickness makes it possible to limit the appearance of structural defects in the nucleation layer 22. In particular, the growth of this nucleation layer 22 can be pseudomorphic, that is to say that the epitaxial constraints linked in particular to the difference in lattice parameters between the support 21 and the nucleation layer 22 can be elastically released during growth. The crystalline quality of this nucleation layer 22 can thus be optimized.
La couche de masquage 23 est de préférence en un matériau diélectrique, par exemple en nitrure de silicium Si3N4. Elle peut être déposée par dépôt chimique en phase vapeur CVD (acronyme de « Chemical Vapor Deposition ») sur la couche de nucléation 22. Elle masque en partie la couche de nucléation 22 et comprend des ouvertures de préférence circulaires exposant des zones de la couche de nucléation 22. Ces ouvertures présentent typiquement différentes dimensions, par exemple différents diamètres, en fonction des zones considérées, notamment chacun des sous-pixels du réseau de pixels. Les ouvertures peuvent être distribuées de façon régulière au sein de chaque zone, par exemple sous forme d’un réseau ordonné. Différents pasd, i.e. la distance séparant les centres de deux ouvertures adjacentes, peuvent être définis en fonction desdites zones et notamment, comme cela sera décrit plus avant, en fonction des sous-pixels. Ces ouvertures peuvent être réalisées par exemple par lithographie UV ou DUV (acronyme de Deep UV), par lithographie par faisceau électronique ou par NIL (acronyme de Nanoinprint lithography). Une telle couche de masquage 23 permet une croissance localisée d’une structure 3D telle qu’un nanofil à partir de la couche de nucléation 22 et au niveau de chaque ouverture. La partie inférieure de la structure 3D prend alors appui sur la couche de nucléation du substrat 2 par l’intermédiaire de sa base. Les photo-éléments 10 se répartissent sur l’intégralité de l’écran dans ses dimensions selon les directions x et y.The masking layer 23 is preferably made of a dielectric material, for example silicon nitride Si 3 N 4 . It can be deposited by chemical vapor deposition CVD (acronym for “Chemical Vapor Deposition”) on the nucleation layer 22. It partially masks the nucleation layer 22 and comprises preferably circular openings exposing areas of the nucleation layer 22. These openings typically have different dimensions, for example different diameters, depending on the areas considered, in particular each of the sub-pixels of the pixel array. The openings can be distributed regularly within each area, for example in the form of an ordered array. Different pitches d , i.e. the distance separating the centers of two adjacent openings, can be defined depending on said areas and in particular, as will be described below, depending on the sub-pixels. These openings can be made for example by UV or DUV lithography (acronym for Deep UV), by electron beam lithography or by NIL (acronym for Nanoinprint lithography). Such a masking layer 23 allows localized growth of a 3D structure such as a nanowire from the nucleation layer 22 and at each opening. The lower part of the 3D structure then rests on the nucleation layer of the substrate 2 via its base. The photo-elements 10 are distributed over the entire screen in its dimensions according to the x and y directions.
Les dimensions et les limites d’un sous-pixel dans le plan xy sont typiquement définies par une zone du substrat 2, dite zone d’implantation, à partir de laquelle sont cru les photo-éléments 10 formant le réseau du sous-pixel.The dimensions and limits of a sub-pixel in the xy plane are typically defined by an area of the substrate 2, called the implantation area, from which the photo-elements 10 forming the sub-pixel array are grown.
On entend par « photo-élément » un élément actif, c’est-à-dire apte à émettre un rayonnement, mais il est entendu que chacun de ces éléments peut être électriquement alimenté ou non et ainsi être « allumé » ou « éteint ».The term "photo-element" means an active element, i.e. one capable of emitting radiation, but it is understood that each of these elements can be electrically powered or not and thus be "on" or "off".
Un photo-élément actif 10 ou nanofil actif 10 comprend une région active 11 et est typiquement connecté électriquement. Cette région active 11 est le lieu de recombinaisons radiatives de paires électron-trou permettant d’obtenir un rayonnement lumineux présentant une longueur d’onde principale. La région active 11 comprend typiquement une pluralité de puits quantiques, par exemple formés par des couches émissives à base de GaN, InN, InGaN, AlGaN, AlN, AlInGaN, GaP, AlGaP, AlInGap, AlGaAs, GaAs, InGaAs, AlIlAs, ou d’une combinaison de plusieurs de ces matériaux.An active photoelement 10 or active nanowire 10 comprises an active region 11 and is typically electrically connected. This active region 11 is the location of radiative recombinations of electron-hole pairs making it possible to obtain light radiation having a main wavelength. The active region 11 typically comprises a plurality of quantum wells, for example formed by emissive layers based on GaN, InN, InGaN, AlGaN, AlN, AlInGaN, GaP, AlGaP, AlInGap, AlGaAs, GaAs, InGaAs, AlIlAs, or a combination of several of these materials.
Comme mentionné précédemment, un sous-pixel est typiquement formé par un réseau de photo-éléments 10 tel que venant d’être décrit. Un tel réseau est constitué d’un cristal photonique pouvant être décrit par plusieurs paramètres et notamment :
- la longueur d’onde d’émission,
- le pas de réseau,
- le taux de remplissage, aussi appelé taux d’ouverture ou densité, généralement compris entre 10 et 90%,
- le type de maille (hexagonal, carré…),
- l’indice de réfraction du matériau remplissant les espaces entre les photo-éléments 10, couramment appelé « filler » (terme anglais se traduisant par « remplisseur »), préférentiellement compris entre 1 et 1,7,
- les matériaux constitutifs des photo-éléments 10, et
- les dimensions des photo-éléments 10.
- the emission wavelength,
- no network,
- the filling rate, also called opening rate or density, generally between 10 and 90%,
- the type of mesh (hexagonal, square, etc.),
- the refractive index of the material filling the spaces between the photo-elements 10, commonly called “filler”, preferably between 1 and 1.7,
- the constituent materials of the photo-elements 10, and
- the dimensions of the photo-elements 10.
Les réseaux de photo-éléments 10 formant les premiers sous-pixels 110, 210 émettent dans une première plage de longueur d’ondes correspondant à la première couleur C1, tandis que les réseaux de photo-éléments 10 formant les deuxièmes sous-pixels 120, 220 émettent dans une deuxième plage de longueur d’ondes correspondant à la deuxième couleur C2.The photoelement arrays 10 forming the first subpixels 110, 210 emit in a first wavelength range corresponding to the first color C 1 , while the photoelement arrays 10 forming the second subpixels 120, 220 emit in a second wavelength range corresponding to the second color C 2 .
Un réseau de photo-éléments au sens de l’invention est continu, c’est-à-dire que les photo-éléments qui le composent sont disposés de façon régulière, selon un pas donné, éventuellement plusieurs pas donnés définis dans différentes directions de l’espace. Le fait qu’un réseau soit continu se caractérise également par le fait que tous les photo-éléments qui le composent sont à base du même matériau et présentent les mêmes dimensions (typiquement le même diamètre). En ce sens, on peut dire que les photo-éléments d’un même réseau sont homogènes et réguliers. Il est entendu que l’homogénéité et la régularité d’un réseau de photo-éléments est à évaluer en prenant en compte les marges d’erreur de fabrication de ces derniers. Par ailleurs, un réseau continu ne présente aucun mur en son sein.An array of photo-elements within the meaning of the invention is continuous, that is to say that the photo-elements that compose it are arranged in a regular manner, according to a given pitch, possibly several given pitches defined in different directions of space. The fact that an array is continuous is also characterized by the fact that all the photo-elements that compose it are based on the same material and have the same dimensions (typically the same diameter). In this sense, it can be said that the photo-elements of the same array are homogeneous and regular. It is understood that the homogeneity and regularity of an array of photo-elements is to be evaluated by taking into account the margins of error in manufacturing the latter. Furthermore, a continuous array does not have any walls within it.
L’émission de chacun des réseaux se fait de préférence principalement selon une direction perpendiculaire à la face supérieure 20 du substrat 2. Selon un exemple avantageux, les photo-éléments sont configurés pour émettre un faisceau dont l’intensité selon une direction perpendiculaire à la face supérieure 20 du substrat 2 (dite normale au substrat) est au moins 20% supérieure à l’intensité maximale d’une émission lumineuse lambertienne dont le flux lumineux total sur 4π sr est égal au flux total sur 4π sr du faisceau émis par les photo-éléments. Les intensités lumineuses en question sont typiquement exprimées en W.sr-1.The emission of each of the networks is preferably mainly in a direction perpendicular to the upper face 20 of the substrate 2. According to an advantageous example, the photo-elements are configured to emit a beam whose intensity in a direction perpendicular to the upper face 20 of the substrate 2 (called normal to the substrate) is at least 20% greater than the maximum intensity of a Lambertian light emission whose total luminous flux on 4π sr is equal to the total flux on 4π sr of the beam emitted by the photo-elements. The luminous intensities in question are typically expressed in W.sr -1 .
Avantageusement, le flux lumineux émis par chacun des réseaux dans un cône défini par un angle de sensiblement 30° par rapport à la normale au substrat 2 est deux fois plus élevé, de préférence trois fois plus élevé, et de façon très avantageuse quatre fois plus élevée, que si le faisceau provenait d’une source lambertienne. Avantageusement, l’intensité lumineuse émise par chacun des réseaux selon la normale au substrat 2 est deux fois plus élevée, de préférence quatre fois plus élevée, et de façon très avantageuse quinze fois plus élevée, que si le faisceau provenait d’une source lambertienne.Advantageously, the luminous flux emitted by each of the gratings in a cone defined by an angle of substantially 30° relative to the normal to the substrate 2 is twice as high, preferably three times as high, and very advantageously four times as high, than if the beam came from a Lambertian source. Advantageously, the luminous intensity emitted by each of the gratings according to the normal to the substrate 2 is twice as high, preferably four times as high, and very advantageously fifteen times as high, than if the beam came from a Lambertian source.
Une émission dirigée principalement perpendiculairement à la face supérieure 20 du substrat 2 permet d’éviter que les photo-éléments correspondant à un pixel ou sous-pixel n’éclairent les photo-éléments d’un pixel ou sous-pixel voisin. Ainsi, on garantit une isolation de l’éclairage des différents pixels ou sous-pixels sans avoir besoin de réaliser des murs entre ces éléments. On évite ainsi de rompre la continuité et la symétrie des cristaux photoniques formés par les réseaux de photo-éléments. En d’autres termes, le fait que les photo-éléments émettent principalement perpendiculairement à la face supérieure 20 du substrat 2 permet d’augmenter les dimensions des cristaux photoniques et donc d’en améliorer la qualité.An emission directed mainly perpendicular to the upper face 20 of the substrate 2 makes it possible to prevent the photo-elements corresponding to a pixel or sub-pixel from illuminating the photo-elements of a neighboring pixel or sub-pixel. Thus, isolation of the lighting of the different pixels or sub-pixels is guaranteed without the need to create walls between these elements. This avoids breaking the continuity and symmetry of the photonic crystals formed by the arrays of photo-elements. In other words, the fact that the photo-elements emit mainly perpendicular to the upper face 20 of the substrate 2 makes it possible to increase the dimensions of the photonic crystals and therefore to improve their quality.
Les photo-éléments d’un même réseau présentent des diamètres sensiblement égaux à une valeur cible. Il est entendu que, du fait des imprécisions découlant des procédés de fabrication, les photo-éléments 10 d’un même réseau peuvent difficilement tous présenter un diamètre égal à cette valeur cible. Les variations de la valeur du diamètre d’un nanofil par exemple dues aux aléas de fabrication peuvent être estimées à environ 10% de la valeur cible. Il en va de même pour la valeur du pas entre deux photo-éléments voisins. Pour cette raison, tous les photo-éléments 10 n’émettent pas exactement à la même longueur d’onde. Les photos-éléments 10 d’un réseau de photo-éléments 10 émettent dans une plage de longueurs d’ondes caractérisant le réseau. On entend qu’un réseau de N photo-éléments émettant chacun un rayonnement lumineux caractérisé par une longueur d’onde λiavec 1≤i≤N, λi étant compris dans la plage d’émission du réseau, et tous avec une même intensité, émet un rayonnement global à une longueur d’onde de réseau λréseaudéfinie par :The photoelements of the same array have diameters substantially equal to a target value. It is understood that, due to the inaccuracies resulting from the manufacturing processes, the photoelements 10 of the same array can hardly all have a diameter equal to this target value. The variations in the value of the diameter of a nanowire for example due to manufacturing hazards can be estimated at approximately 10% of the target value. The same applies to the value of the pitch between two neighboring photoelements. For this reason, not all the photoelements 10 emit at exactly the same wavelength. The photoelements 10 of an array of photoelements 10 emit in a range of wavelengths characterizing the array. It is understood that an array of N photoelements each emitting light radiation characterized by a wavelength λiwith 1≤i≤N, λi being included in the emission range of the network, and all with the same intensity, emits global radiation at a network wavelength λnetworkdefined by:
Les longueurs d’onde dites de réseaux caractérisant les rayons lumineux émis par les réseaux formant les premiers sous-pixels 110, 210 (λ1) et les deuxièmes sous-pixels 120, 220 (λ2) sont notamment définies de cette façon. Bien entendu, si tous les photo-éléments 10 n’émettent pas avec la même intensité, les différentes composantes de la longueur d’onde de réseau, c’est-à-dire les longueurs d’ondes des rayonnements émis par chacun des photo-éléments 10, peuvent être pondérés par des coefficients relatifs à leurs intensités respectives.The so-called grating wavelengths characterizing the light rays emitted by the gratings forming the first sub-pixels 110, 210 (λ 1 ) and the second sub-pixels 120, 220 (λ 2 ) are notably defined in this way. Of course, if all the photo-elements 10 do not emit with the same intensity, the different components of the grating wavelength, that is to say the wavelengths of the radiation emitted by each of the photo-elements 10, can be weighted by coefficients relating to their respective intensities.
Les premiers sous-pixels et les deuxièmes sous-pixels émettent des rayonnements correspondant à des couleurs C1et C2distinctes. On considère que les deux plages de longueurs d’ondes des deux réseaux 100, 200 sont distinctes si les longueurs d’onde de réseaux λ1, λ2les caractérisant vérifient la relation suivante :The first subpixels and the second subpixels emit radiation corresponding to distinct colors C 1 and C 2 . The two wavelength ranges of the two gratings 100, 200 are considered to be distinct if the grating wavelengths λ 1 , λ 2 characterizing them satisfy the following relationship:
En pratique, les longueurs d’onde λ1, λ2caractérisant les couleurs C1, C2des premiers sous-pixels et des deuxièmes sous-pixels respectivement appartiennent à des plages très éloignées. Par exemple, λ1se trouve dans une plage correspondant à une nuance de rouge (entre 620 à 800 nm), de vert (entre 520 à 565 nm) ou de bleu (entre 430 à 520 nm), et λ2dans une autre parmi ces plages. Ces plages se situent autour des longueurs d’onde fixées par la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) pour les trois couleurs primaires physiques : 700 nm pour le rouge, 536,1 nm pour le vert et 435,8 nm pour le bleu. Idéalement, les longueurs d’ondes émises par les réseaux de photo-éléments se rapprochent de ces valeurs.In practice, the wavelengths λ 1 , λ 2 characterizing the colors C 1 , C 2 of the first subpixels and the second subpixels respectively belong to very distant ranges. For example, λ 1 is in a range corresponding to a shade of red (between 620 and 800 nm), green (between 520 and 565 nm) or blue (between 430 and 520 nm), and λ 2 in another one of these ranges. These ranges are around the wavelengths fixed by the International Commission on Illumination (CIE) for the three physical primary colors: 700 nm for red, 536.1 nm for green and 435.8 nm for blue. Ideally, the wavelengths emitted by the photoelement arrays are close to these values.
Comme mentionné précédemment, l’émission par les premiers sous-pixels 110, 210 et les deuxièmes sous-pixels 120, 220 des couleurs C1et C2respectivement est notamment permise par le dimensionnement de leurs réseaux respectifs de photo-éléments 10. Comme illustré à la
Le réseau de pixels 1 présente la particularité de pouvoir être défini par un motif élémentaire 1000 dont la répétition dans la première direction x et dans la deuxième direction y permet de reconstituer l’intégralité du réseau.The pixel network 1 has the particularity of being able to be defined by an elementary pattern 1000 whose repetition in the first direction x and in the second direction y makes it possible to reconstitute the entire network.
Plus précisément, comme représenté sur la
Le motif élémentaire 1000 se caractérise non seulement par sa forme géométrique mais également par les zones colorées, correspondant à des sous-pixels, qu’il comporte. Ainsi, dans la définition du motif élémentaire 1000, on considère que deux zones sont identiques uniquement si elles présentent la même forme et peuvent émettre la même couleur.The elementary pattern 1000 is characterized not only by its geometric shape but also by the colored areas, corresponding to sub-pixels, that it contains. Thus, in the definition of the elementary pattern 1000, two areas are considered identical only if they have the same shape and can emit the same color.
Le motif élémentaire 1000 comprend au moins un premier pixel 100 et un deuxième pixel 200, comme représente en
Le contact entre le premier pixel 100 et le deuxième pixel 200 se fait selon un plan dit plan de contact 12. Ce plan de contact 12 définit un plan de symétrie du motif élémentaire 1000. En effet, comme représenté à la
Du fait de cette symétrie, des sous-pixels émettant une même couleur – sur la
En outre, par définition du motif élémentaire 1000, ce dernier est répété selon un pas L1selon la première direction x et selon un pas L2selon la deuxième direction y. Cela implique, du fait de la symétrie interne du motif élémentaire 1000, le contact d’autres réseaux présentant les mêmes caractéristiques structurelles. On remarque par exemple sur la
Ces adjacences de réseaux similaires (au sein du motif élémentaire 1000 ou entre deux répétitions du motif élémentaire 1000) présentent de nombreux avantages. Tout d’abord, cela permet de réduire le nombre de zones de transition abrupte 5 entre réseaux photoniques distincts. On réduit donc le nombre de zones créant des ruptures de symétrie. Ces zones étant responsables de défauts de croissance et de pertes en qualité optique, on améliore la qualité du réseau de photo-éléments 10 et finalement celle de l’écran d’affichage. De plus, la formation des photo-éléments 10 est facilitée. En effet, cette dernière se fait par des étapes successives de masquage et dépôt, qui sont d’autant plus complexes à réaliser que les réseaux de photo-éléments identiques sont de faibles dimensions. Notamment, plus les dimensions des zones d’implantation sont faibles, plus il est nécessaire que les masques de photolithographie soient alignés avec précision. En outre, augmenter les dimensions d’un cristal photonique continu de photo-éléments 10, et donc le nombre de photo-éléments qui le composent, permet d’améliorer sa capacité à discriminer les ondes en fonction de leur longueur d’onde. En d’autres termes, plus le cristal photonique est étendu, meilleur est le contrôle des longueurs d’ondes s’y propageant. Par ailleurs, l’augmentation des dimensions du cristal photonique permet d’améliorer sa capacité à assurer une bonne directionnalité d’émission. Cela a un rôle important notamment dans la possibilité de se passer de murs entre sous-pixels et/ou pixels adjacents. These adjacencies of similar networks (within the elementary pattern 1000 or between two repetitions of the elementary pattern 1000) have many advantages. First of all, this makes it possible to reduce the number of abrupt transition zones 5 between distinct photonic networks. The number of zones creating symmetry breaks is therefore reduced. Since these zones are responsible for growth defects and losses in optical quality, the quality of the photo-element network 10 and ultimately that of the display screen is improved. In addition, the formation of the photo-elements 10 is facilitated. Indeed, the latter is done by successive masking and deposition steps, which are all the more complex to achieve as the identical photo-element networks are of small dimensions. In particular, the smaller the dimensions of the implantation zones, the more it is necessary for the photolithography masks to be precisely aligned. Furthermore, increasing the dimensions of a continuous photonic crystal of 10 photoelements, and therefore the number of photoelements that compose it, makes it possible to improve its capacity to discriminate waves according to their wavelength. In other words, the more extended the photonic crystal, the better the control of the wavelengths propagating therein. Furthermore, increasing the dimensions of the photonic crystal makes it possible to improve its capacity to ensure good directionality of emission. This plays an important role in particular in the possibility of doing without walls between sub-pixels and/or adjacent pixels.
Un cristal photonique peut fonctionner comme tel à partir de trois rangées de photo-éléments. Plus le nombre de rangées de photo-éléments formant le cristal photonique est grand, plus on obtiendra un cristal photonique de bonne qualité. Ainsi, avantageusement, les cristaux photoniques sont chacun formés par au moins 10 rangées, de préférence 20 rangées, et de préférence encore 50 rangées de photo-éléments.A photonic crystal can function as such from three rows of photoelements. The greater the number of rows of photoelements forming the photonic crystal, the better the quality of a photonic crystal will be obtained. Thus, advantageously, the photonic crystals are each formed by at least 10 rows, preferably 20 rows, and more preferably 50 rows of photoelements.
Les figures 2 à 5B illustrent d’autres modes de réalisation de la présente invention. Tous se caractérisent par le fait que le motif élémentaire 1000 présente au moins un plan de symétrie. Dans chacun de ces exemples, l’existence de ce plan ou ces plans de symétrie et la répétition du motif élémentaire 1000 dans le plan xy permettent la réduction du nombre de zones de transition abrupte 5 et l’optimisation de la fabrication des réseaux de photo-éléments 10.Figures 2 to 5B illustrate other embodiments of the present invention. All are characterized by the fact that the elementary pattern 1000 has at least one plane of symmetry. In each of these examples, the existence of this plane or these planes of symmetry and the repetition of the elementary pattern 1000 in the xy plane allow the reduction of the number of abrupt transition zones 5 and the optimization of the manufacture of the photo-element networks 10.
La
Un autre mode de réalisation va maintenant être décrit en référence à la
On définit les plans de contact suivants :
- Un premier plan de contact 12 entre le premier pixel 100 et le deuxième pixel 200, définissant un premier plan de symétrie du motif élémentaire 1000,
- Un deuxième plan de contact 23 entre le deuxième pixel 200 et le troisième pixel 300, définissant un deuxième plan de symétrie du motif élémentaire 1000,
- Un troisième plan de contact 34 entre le troisième pixel 300 et le quatrième pixel 400, définissant un troisième plan de symétrie du motif élémentaire 1000,
- Un quatrième plan de contact 14 entre le premier pixel 100 et le quatrième pixel 400, définissant un quatrième plan de symétrie du motif élémentaire 1000.
- A first contact plane 12 between the first pixel 100 and the second pixel 200, defining a first plane of symmetry of the elementary pattern 1000,
- A second contact plane 23 between the second pixel 200 and the third pixel 300, defining a second plane of symmetry of the elementary pattern 1000,
- A third contact plane 34 between the third pixel 300 and the fourth pixel 400, defining a third plane of symmetry of the elementary pattern 1000,
- A fourth contact plane 14 between the first pixel 100 and the fourth pixel 400, defining a fourth plane of symmetry of the elementary pattern 1000.
On note sur la
La
Dans un mode de réalisation illustré à la
Il est à noter que le choix du nombre de sous-pixels au sein des pixels, de leur disposition et des couleurs qu’ils émettent dépend des applications d’affichage visées.It should be noted that the choice of the number of subpixels within pixels, their arrangement and the colors they emit depends on the intended display applications.
Comme illustré en
Ces contacts électriques 3 sont reliés à une électronique de commande 4 permettant de commander l’allumage ou l’extinction des photo-éléments 10 en fonction des besoins d’affichage. La représentation à la
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par l’invention.The invention is not limited to the embodiments previously described and extends to all embodiments covered by the invention.
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