DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une anode d'un écran plat
de visualisation ainsi qu'une anode obtenue par ce procédé et un écran plat utilisant
cette anode.
[0002] L'invention concerne en particulier la fabrication d'une anode d'un écran plat de
visualisation à micropointes (« microtips »).
[0003] L'invention s'applique notamment à la fabrication d'anodes d'écrans plats de visualisation
en couleurs.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
[0004] La figure 1 est une vue schématique et partielle d'une structure connue d'écran plat
à micropointes avec lequel on peut mettre en oeuvre l'invention.
[0005] Un tel écran à micropointes comprend essentiellement une cathode à micropointes 2
et une anode cathodoluminescente 4 qui est placée en regard de cette cathode.
[0006] L'anode cathodoluminescente 4 comprend un substrat transparent 6, généralement en
verre, qui laisse passer la lumière produite par cathodoluminescence et à travers
lequel on observe l'écran.
[0007] Le principe de fonctionnement et le détail de la constitution d'un tel écran sont
décrits en particulier dans le document suivant auquel on se reportera :
[0008] FR 2623013 A correspondant à EP 0316214 A et à US 4,940,916 A (Borel et al.).
[0009] Au sujet des écrans plats à micropointes on pourra également consulter les documents
suivants :
[0010] US 4,857,161 A (Borel et al.), US 4,908,539 A (Meyer), US 5,194,780 A (Meyer) et
US 5,534,744 A (Leroux et al.).
[0011] En revenant à la figure 1, la cathode 2 comprend un ensemble de conducteurs parallèles
8 formant les colonnes de cette cathode. Un seul de ces conducteurs est représenté
sur la figure 1. Ces conducteurs 8 sont formés sur un substrat électriquement isolant
10 généralement en verre.
[0012] Cet ensemble de conducteurs 8 est recouvert d'une couche électriquement isolante
12 sur laquelle est formée la grille 14 de la cathode. Cette grille est un ensemble
de lignes parallèles 16. Une seule ligne est représentée sur la figure 1. Les lignes
16 sont orthogonales aux colonnes 8.
[0013] Des trous 18 sont formés à travers la couche isolante 12 et la grille 14 jusqu'aux
colonnes 8. Les micropointes 20 sont formées dans ces'trous 18.
[0014] L'écran schématiquement représenté sur la figure 1 utilise le champ électrique créé
entre les conducteurs 8 et la grille 14 pour que les électrons soient extraits des
micropointes 20 et atteignent les éléments luminophores (« phosphor elements ») de
l'anode.
[0015] Dans le cas d'un écran en couleurs l'anode 4 est pourvue de bandes d'éléments luminophores
22R, 22B et 22V qui alternent les unes avec les autres et correspondent respectivement
aux trois couleurs rouge, bleu et vert.
[0016] Ces bandes d'éléments luminophores sont respectivement déposées sur des bandes électriquement
conductrices 24R, 24B et 24V qui sont formées sur le substrat 6, parallèlement aux
colonnes 8, à partir d'une couche électriquement conductrice et transparente par exemple
en oxyde d'indium dopé à l'étain.
[0017] Dans le cas de l'écran de la figure 1 il y a trois bandes référencées 24R, 24B et
24V pour chaque colonne 8 et les ensembles de bandes 24R, 22B et 24V sont alternativement
polarisés par rapport à la cathode 2 pour que les électrons extraits des micropointes
20 d'un pixel, c'est-à-dire d'une intersection d'une ligne 16 et d'une colonne 8 de
la cathode, soient alternativement dirigés vers les éléments luminophores de chaque
couleur qui se trouvent en regard de ce pixel.
[0018] Dans le cas de la figure 1, seule une bande 22R d'éléments luminophores rouges est
excitée par des électrons 26 émis par l'un des pixels correspondant à cette bande
22R.
[0019] La figure 2 est une vue schématique et partielle d'une autre structure connue d'écran
plat à micropointes avec laquelle on peut mettre en oeuvre l'invention.
[0020] On précise que dans le cas des figures 1 et 2 les mêmes références correspondent
aux mêmes éléments.
[0021] Dans l'écran de la figure 2 toutes les bandes conductrices 24R, 24B et 24V de l'anode
4 sont respectivement associées à des colonne 8R, 8B et 8V de la cathode 2 de l'écran.
Les bandes conductrices 24R, 24B et 24V de l'anode sont alors polarisées simultanément
et l'on commande les colonnes 8R, 8B et 8V qui se trouvent en face de ces bandes 24R,
24B et 24V. En d'autres termes, on excite les pixels rouges, bleus et verts qui sont
sélectionnés.
[0022] Dans le cas de la figure 2, seul un pixel rouge est excité par des électrons.
[0023] Pour des questions de brillance de l'écran de la figure 1 ou de la figure 2, on recherche
une tension maximale entre l'anode 4 et la cathode 2 de cet écran. Des arcs électriques
peuvent alors se produire entre la grille 14 et les éléments luminophores qui ,sont
polarisés pour attirer les électrons émis par les micropointes 20.
[0024] Des arc électriques peuvent également se produire, dans le cas de la figure 1, entre
deux bandes voisines d'éléments luminophores en raison de la différence de potentiel
qui existe entre ces deux bandes.
[0025] De façon classique, pour résoudre ce problème, les bandes conductrices de l'anode
sont reliées à un ou plusieurs conducteurs d'interconnexion par l'intermédiaire de
résistances électriques.
[0026] Ceci est schématiquement illustré sur la figure 3 où l'on voit une partie d'une anode
d'un écran plat à micropointes et, dans cette partie, deux groupes comprenant chacun
trois bandes conductrices 24R, 24B et 24V.
[0027] Dans chaque groupe, les bandes 24R, 24B et 24V sont respectivement reliées à trois
conducteurs d'interconnexion 28R, 28B et 28V par l'intermédiaire de résistances électriques
30R, 30B et 30V.
[0028] A ce sujet on se reportera au document suivant :
[0029] FR 2725072 A correspondant à US 5,592,056 A (Peyre et al.).
[0030] Différentes techniques sont connues pour former ces résistances électriques.
[0031] On utilise par exemple la technique des couches minces en déposant un matériau résistif
puis en gravant ce matériau ou la technique des couches épaisses en formant ces résistances
par sérigraphie d'une encre résistive ou d'une pâte résistive.
[0032] Toutes ces techniques se traduisent par un certain nombre d'étapes supplémentaires
lors de la fabrication des écrans, ce qui complique cette fabrication et augmente
le coût de ces écrans.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
[0033] La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient.
[0034] Elle a pour objet une anode pour écran plat de visualisation, plus simple que les
anodes connues, mentionnées plus haut.
[0035] Elle a aussi pour objet un procédé de fabrication d'une telle anode, plus simple
que les procédés connus, mentionnés plus haut.
[0036] Pour ce faire, la présente invention propose de former les résistances et les bandes
conductrices sur lesquelles sont formés les éléments luminophores pendant une même
étape d'un procédé de fabrication de l'anode d'un écran plat de visualisation.
[0037] De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une
anode d'un écran plat de visualisation, en particulier d'un écran à micropointes,
procédé dans lequel on forme, sur un substrat électriquement isolant, au moins un
ensemble de bandes électriquement conductrices portant respectivement des bandes d'éléments
luminophores et au moins un conducteur électrique d'interconnexion relié aux bandes
conductrices par l'intermédiaire de résistance électriques, ce procédé étant caractérisé
en ce que, pour former les bandes conductrices et les résistances, on forme une couche
électriquement conductrice sur le substrat et l'on forme ces bandes conductrices et
ces résistances à partir de cette couche conductrice.
[0038] On peut former une résistance par bande conductrice.
[0039] En variante, on peut répartir les bandes conductrices en groupes et former une résistance
par groupe de bandes conductrices.
[0040] Selon un premier mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention,
on forme un seul conducteur d'interconnexion et l'on relie toutes les résistances
à ce conducteur d'interconnexion.
[0041] Selon un deuxième mode de réalisation particulier, on forme une pluralité de conducteurs
d'interconnexion et l'on relie en alternance les résistances à ces conducteurs d'interconnexion.
[0042] En vue de former une anode pour un écran en couleurs on peut former trois ensembles
de bandes conductrices alternées portant respectivement des bandes d'éléments luminophores
de couleurs différentes.
[0043] Les résistances peuvent avoir une forme ondulée en vue de réduire l'encombrement
du substrat de l'anode.
[0044] Dans le cas où l'on veut former une anode pour un écran destiné à être observé à
travers cette anode, on utilise un substrat d'anode et une couche conductrice qui
sont transparents de manière à laisser passer la lumière produite par les éléments
luminophores.
[0045] Cette couche conductrice est par exemple en oxyde d'indium dopé à l'étain ou ITO.
[0046] La formation des bandes conductrices et des résistances peut comprendre une photolithographie
et une gravure de la couche conductrice.
[0047] La présente invention concerne aussi une anode d'un écran plat de visualisation comprenant,
sur un substrat électriquement isolant, au moins un ensemble de bandes électriquement
conductrices portant respectivement des bandes d'éléments luminophores et au moins
un conducteur électrique d'interconnexion relié aux bandes conductrices par l'intermédiaire
de résistance électriques, cette anode étant caractérisée en ce que les résistances
sont formées sur le substrat, à partir du même matériau électriquement conducteur
que les bandes conductrices.
[0048] Le matériau électriquement conducteur est par exemple l'oxyde d'indium dopé à l'étain.
[0049] L'invention concerne également un écran plat de visualisation comprenant l'anode
cathodoluminescente objet de l'invention, placée en regard d'une cathode apte à émettre
des électrons par effet de champ.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0050] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples
de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif,
en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
les figures 1 et 2 sont des vues en perspective schématiques et partielles d'écrans
plats de visualisation à micropointes connus et ont déjà été décrites,
la figure 3 est une vue schématique de résistances électriques utilisables de façon
connue dans les écrans des figures 1 et 2 et a déjà été décrite, et
les figures 4 et 5 illustrent schématiquement deux modes de réalisation particuliers
de l'invention qui sont utilisables respectivement dans l'écran de la figure 1 et
dans l'écran de la figure 2.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
[0051] Comme on l'a vu plus haut, les écrans des figures 1 et 2 utilisent, pour leur anode,
des bandes conductrices transparentes. Ces bandes conductrices sont par exemple en
oxyde d'indium dopé à l'étain.
[0052] En agissant sur le dopage en étain et en adaptant les paramètres de dépôt de l'oxyde
d'indium dopé à l'étain ou ITO ainsi que les traitements thermiques après ce dépôt,
on sait obtenir un ITO dans une gamme de résistivités allant d'environ 10
-4 Ω.cm jusqu'à quelques millièmes d'ohm.centimètre.
[0053] En choississant une résistivité et une géométrie appropriées, il est possible de
former des résistances de faibles encombrement, dans une gamme de valeurs allant de
quelques centaines de kilo-ohms à quelques mégohms.
[0054] En partant d'un substrat transparent, par exemple en verre, sur lequel on a formé
une couche d'oxyde d'indium dopé à l'étain ayant les caractéristiques voulues, on
forme alors les bandes conductrices et les résistances d'accès à ces bandes en une
seule étape comprenant une photolithographie et une gravure, techniques bien connues
de l'homme du métier.
[0055] La figure 4 est un exemple de réalisation d'une anode A1 conformément à l'invention,
pour un écran du genre de celui qui est représenté sur la figure 1.
[0056] On forme au préalable, sur un substrat en verre 31, deux conducteurs d'interconnexion
parallèles et adjacents 32R et 32B d'un côté d'une zone du substrat qui est réservée
aux bandes conductrices et aux résistances que l'on veut former conformément à l'invention.
[0057] Cette zone constitue la surface utile de l'écran.
[0058] De l'autre côté de cette zone, on forme un autre conducteur d'interconnexion 32V
parallèle aux conducteurs 32R et 32B.
[0059] Ces conducteurs d'interconnexion 32R, 32B et 32V sont par exemple en oxyde d'indium
dopé à l'étain, ce qui permet de les réaliser en même temps que les bandes conductrices
et les résistances, ou en un autre matériau conducteur, par exemple de l'aluminium.
[0060] On forme ensuite trois ensembles de bandes parallèles en oxyde d'indium dopé à l'étain
sur le substrat 31, dans la zone prévue à cet effet. Ces bandes sont perpendiculaires
aux conducteurs d'interconnexion et ont les références 34R pour le premier ensemble,
34B pour le deuxième ensemble et 34V pour le troisième ensemble.
[0061] Elles sont destinées à recevoir respectivement des bandes d'éléments luminophores
35R, 35B et 35V (rouges pour les bandes 34R, bleues pour les bandes 34B et vertes
pour les bandes 34V).
[0062] Chaque bande conductrice est connectée à l'un des conducteurs d'interconnexion et
comprend, en son extrémité la plus proche de ce conducteur, une résistance qui est
donc en ITO.
[0063] Les bandes 34R, 34B et 34V sont respectivement connectées aux conducteurs 32R, 32B
et 32V et les résistances correspondantes sont respectivement référencées 36R, 36B
et 36V.
[0064] On voit que les résistances 36R et 36V sont respectivement en contact avec les conducteurs
d'interconnexion 32R et 32V alors que les extrémités respectives des résistances 36B
forment des plots 38.
[0065] Chaque plot 38 est ultérieurement connecté au conducteur d'interconnexion 32B par
une technique d'interconnexion classique, par exemple la technique appelée « bonding
».
[0066] Dans un écran utilisant l'anode de la figure 4, les ensembles des bandes 34R, 34B
et 34V sont alternativement polarisés et la tension qui leur est alternativement appliquée
est inférieure à 1 kV. Elle vaut par exemple 500 V.
[0067] Il existe alors un risque de formation d'un arc électrique entre une bande polarisée
et une bande voisine ainsi qu'entre une bande polarisée et la grille de la cathode
de l'écran.
[0068] Si les résistances ont une valeur telle que le courant dans les bandes conductrices
34R, 34B et 34V soit limité à quelques milliampères un arc électrique ne pourra pas
s'amorcer. Par exemple avec une tension d'anode de 500 V et des résistances de 500
kΩ le courant maximal est limité à 1 mA, ce qui empêche la formation des arcs électriques.
[0069] Le courant par pixel étant de l'ordre de 20 µA on utilise un oxyde d'indium dopé
à l'étain dont la résistance par carré vaut 500 Ω. Chacune des résistances 36R, 36B
et 36V de 500 kΩ forme alors par exemple une bande large de 20 µm et longue de 20
mm.
[0070] Cette bande peut être rectiligne mais a de préférence une forme ondulée, comme on
le voit sur la figure 4, pour moins encombrer le substrat 6 de l'anode.
[0071] On obtient un écran de visualisation conforme à l'invention en remplaçant, dans l'écran
de la figure 1, l'anode 4 par l'anode A1 conforme à l'invention de la figure 4, les
bandes 34R, 34B et 34V étant parallèles aux colonnes 8 de la cathode 2.
[0072] La figure 5 est un autre exemple de fabrication d'une anode A2 conformément à l'invention,
pour un écran du genre de celui qui est représenté sur la figure 2.
[0073] Dans le cas de l'anode de la figure 5, on forme au préalable un seul conducteur d'interconnexion
32 (au lieu des trois conducteurs d'interconnexion de la figure 4) et toutes les bandes
34R, 34B et 34V sont ensuite formées, avec leurs résistances respectives 36R, 36B
et 36V et sont en contact avec le conducteur d'interconnexion 32 par l'intermédiaire
de ces résistances.
[0074] Dans un écran utilisant l'anode de la figure 5 toutes les bandes conductrices 34R,
34B et 34V sont polarisées simultanément et la tension qui leur est appliquée peut
être de plusieurs kilovolts et vaut par exemple 3 kV.
[0075] Un arc électrique est alors susceptible de se produire entre les bandes conductrices
34R, 34B et 34V de l'anode et la grille de la cathode de l'écran.
[0076] Si l'on tolère une chute de tension de 2%, c'est-à-dire par exemple environ 60 volts,
dans les résistances lorsque celles-ci sont parcourues par le courant d'un pixel,
c'est-à-dire environ 20 µA, ces résistances doivent avoir une valeur de 3 MΩ. Le courant
dans chaque bande est alors limité à 1 mA, ce qui empêche la formation des arcs électriques.
[0077] De telles résistances peuvent par exemple être formées chacune d'une bande rectiligne
ou de préférence ondulée, en ITO de résistance carrée 1000 Ω, large 20 µm et longue
de 60 mm.
[0078] On obtient un autre écran de visualisation conforme à l'invention en remplaçant,
dans l'écran de la figure 2, l'anode 4 par l'anode A2 conforme à l'invention de la
figure 5, les bandes 34R, 34B et 34V étant parallèles aux colonnes 8R, 8B et 8V de
la cathode 2.
[0079] Diverses variantes et modifications peuvent être apportées à l'invention telle que
décrite et apparaîtront à l'homme du métier.
[0080] En particulier, on n'a décrit que le cas où l'on utilise une seule résistance par
bande conductrice de l'anode mais il est possible de former des groupes comprenant
plusieurs bandes et d'utiliser une résistance adaptée par groupe.
[0081] De même, on a fait référence dans la description qui précède à un écran en couleurs
mais l'invention s'applique également à un écran monochrome si cet écran comporte
une anode pourvue de bandes d'éléments luminophores.
[0082] En outre, on a décrit des exemples de fabrication d'anodes dans lesquelles le substrat
est transparent pour observer l'écran à travers ce substrat. Cependant, dans d'autres
exemples, on peut former les bandes conductrices et les résistances associées ainsi
que les éléments luminophores sur un substrat opaque dans le cas où l'on forme un
écran que l'on peut observer à travers sa cathode.
[0083] L'invention ne s'applique pas seulement aux écrans à micropointes. Elle s'applique
aussi à la fabrication de tous les écrans à émission par effet de champ y compris
les écrans à émission par le carbone ou les écrans à microfissures.
1. Procédé de fabrication d'une anode d'un écran plat de visualisation, en particulier
d'un écran à micropointes, procédé dans lequel on forme, sur un substrat électriquement
isolant (31), au moins un ensemble de bandes électriquement conductrices (34R, 34B,
34V) portant respectivement des bandes d'éléments luminophores et au moins un conducteur
électrique d'interconnexion (32, 32R-32B-32V) relié aux bandes conductrices par l'intermédiaire
de résistances électriques (36R, 36B, 36V), ce procédé étant caractérisé en ce que,
pour former les bandes conductrices et les résistances, on forme une couche électriquement
conductrice sur le substrat et l'on forme ces bandes conductrices et ces résistances
à partir de cette couche conductrice.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on forme une résistance (36R, 36B, 36V)
par bande conductrice (34R, 34B, 34V).
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les bandes conductrices sont réparties
en groupes et l'on forme une résistance par groupe de bandes conductrices.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on forme un seul
conducteur d'interconnexion (32) et l'on relie toutes les résistances (36R, 36B, 36V)
à ce conducteur d'interconnexion.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on forme une
pluralité de conducteurs d'interconnexion (32R, 32B, 32C) et l'on relie en alternance
les résistances (36R, 36B, 36C) à ces conducteurs d'interconnexion.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel on forme trois
ensembles de bandes conductrices alternées (34R, 34B, 34V) portant respectivement
des bandes d'éléments luminophores de couleurs différentes.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les résistances
(36R, 36B, 36V) ont une forme ondulée.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le substrat (31)
et la couche conductrice sont transparents de manière à laisser passer la lumière
produite par les éléments luminophores.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la couche conductrice
est en oxyde d'indium dopé à l'étain.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la formation
des bandes conductrices (34R, 34B, 34V) et des résistances (36R, 36B, 36V) comprend
une photolithographie et une gravure de la couche conductrice.
11. Anode d'un écran plat de visualisation comprenant, sur un substrat électriquement
isolant (31), au moins un ensemble de bandes électriquement conductrices (34R, 34B,
34V) portant respectivement des bandes d'éléments luminophores (35R, 35B, 35V) et
au moins un conducteur électrique d'interconnexion (32, 32R-32B-32V) relié aux bandes
conductrices par l'intermédiaire de résistances électriques (36R, 36B, 36V), cette
anode étant caractérisée en ce que les résistances sont formées sur le substrat, à
partir du même matériau électriquement conducteur que les bandes conductrices.
12. Anode selon la revendication 11, dans laquelle le matériau électriquement conducteur
est l'oxyde d'indium dopé à l'étain.
13. Ecran plat de visualisation comprenant :
- une cathode apte à émettre des électrons par effet de champ, et
- une anode cathodoluminescente placée en regard de la cathode et conforme à l'une
quelconque des revendications 11 et 12.