Brevet FR2670936A1 — publié le 19920626

ORGANE D'AFFICHAGE FLUORESCENT La présente invention concerne un organe d'affichage comportant une première couche contenant une matière fluorescente. Les organes d'affichage actuels se présentent sous différentes formes. Dans les affichages à tube cathodique, des électrons produits par une source sont accélérés sous vide par l'application d'une tension et vont frapper un écran pourvu d'une matière fluorescente au phosphore On effectue un balayage de l'écran par le faisceau d'électrons, par des moyens magnétiques ou électrostatiques, de façon à produire l'image que l'on veut afficher Les écrans cathodiques ont toutefois des incon- vénients bien connus Ils nécessitent des tensions de commande éle- vées, ils sont relativement encombrants et pas très robustes. D'autres organes d'affichage comprennent, d'une manière générale, un arrangement matriciel de dispositifs émettant ou réfléchissant de la lumière, par exemple les diodes luminescentes ou des éléments à cris- taux liquides Ces dispositifs peuvent constituer des organes d'affichage plus compacts et plus robustes que les tubes cathodiques, mais ils présentent aussi divers inconvénients tels que des temps de réponse relativement longs, une résolution plus faible, une visibilité réduite ou un angle d'observation limité La présente invention a pour objet un organe d'affichage perfectionné, utilisant la fluorescence sans présenter les inconvénients inhérents aux tubes cathodiques. Dans ce but, l'organe d'affichage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un arrangement de composants actifs émetteurs d' électrons qui sont montés en contact avec ladite première couche de façon que l'excitation d'un desdits composants actifs produise une émission d'électrons atteignant de la matière fluorescente dans ladite couche, de manière à exciter cette couche dans une zone adjacente à ce composant pour qu'elle produise un rayonnement optique. De préférence, ladite première couche comporte un arrangement de zones distinctes en matière fluorescente, qui sont alignées sur les composants actifs Différentes zones distinctes peuvent être faites de matières fluorescentes différentes, de façon que les rayonnements optiques émis par les différentes zones aient des couleurs respectives différentes Chaque zone distincte en matière fluorescente peut être alignée sur plusieurs composants actifs adjacents dont les émissions d'électrons atteignent la même zone. Ladite première couche comporte de préférence plusieurs pistes paral- lèles électriquement conductrices dont chacune comporte des zones distinctes en matière fluorescente à plusieurs emplacements de sa lon- gueur, et chaque zone en matière fluorescente est alignée sur des composants actifs respectifs émetteurs d'électrons. Dans une forme de réalisation préférée, l'organe d'affichage comporte une couche intermédiaire en matière semi-conductrice, les composants actifs étant formés dans cette couche intermédiaire Les composants actifs peuvent avoir une section transversale plus grande à proximité de la première couche qu'à distance de cette première couche. Les composants actifs peuvent être des transistors à effet de champ, notamment des transistors balistiques. De préférence, la matière fluorescente est un luminophore contenant une matière électriquement conductrice ou semi-conductrice. Ci-dessous, on décrira un exemple de réalisation d'un organe d'affichage selon la présente invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective de l'organe d'affichage, la figure 2 est une vue en coupe agrandie d'une partie de l'organe d'affichage, et la figure 3 est une vue de détail représentant une variante de l'organe d'affichage. L'organe d'affichage se présente sous la forme d'un panneau plat multicouche 1 raccordé à un circuit de commande 2 par des conduc- teurs 3 et 4 Le panneau 1 comporte une couche supérieure 10 qui fait face aux personnes devant pouvoir lire l'affichage et qui est consti- tuée par une plaque d'une matière optiquement transparente telle que le verre La couche 10 peut être teintée pour améliorer la visibilité ou pour modifier la couleur de l'affichage de manière voulue Un revê- tement anti-réfléchissant (non représenté) peut être appliqué sur la surface supérieure 11 du verre Sur la surface inférieure de la plaque de verre 10 est déposée une première couche 12 à électrodes électri- quement conductrices, sous la forme de pistes métalliques parallèles et faiblement espacées 13 s'étendant sur la largeur du panneau 1 entre les bords opposés de celui-ci A l'un de ces bords, les pistes métal- liques 13 sont connectées à des conducteurs respectifs 3 Les pistes métalliques 13 sont isolées sur leur face inférieure par une couche isolante 14. A des intervalles réguliers sur leur longueur, les pistes métalliques 13 comportent des ouvertures 15 qui traversent aussi la couche isolante 14 La taille des ouvertures 15 est légèrement inférieure à la largeur de chaque piste, pour que les pistes restent conductrices sur toute leur longueur Une matière fluorescente 16, par exemple à base de phosphore, est déposée dans les ouvertures pour former des zones phosphorescentes distinctes les unes des autres dans la couche 12. Les ouvertures 15 peuvent avoir une forme rectangulaire, carrée, circulaire, hexagonale ou autre, et les zones phosphorescentes 16 apparaissent, quand on les voit du côté de la couche supérieure, sous la forme d'un arrangement orthogonal serré de points ou de petits traits La plaque de verre 10 peut être pourvue de creux ou d'autres reliefs superficiels (non représentés) en alignement avec les zones phosphorescentes, afin d'améliorer la transmission de la lumière ou l'apparence de l'affichage. Une couche intermédiaire 17 en matière semi-conductrice telle que le silicium est déposée sous la couche isolante 14 La couche semi- conductrice 17 est interrompue par un arrangement de transistors 18 à effet de champ ou balistiques, ou d'autres composants actifs capables de délivrer des électrons à haute énergie Les transistors balistiques sont une variante de transistors à effet de champ et leur structure est bien connue, notamment par une description dans la publication "Comparison of vacuum and semiconductor field effect transistor performance limits", Lester F Eastman, Vacuum Microelectronics 89, R.E Turner (ed), Institute of Physics, 1989, pp 189-194 Les transistors se composent de couches multiples et peuvent être faits de silicium ou, de préférence, d'arséniure de gallium Les transistors 18 sont disposés en lignes et en colonnes et sont en contact avec les zones phosphorescentes 16. Sur la surface inférieure du panneau 1 se trouve une seconde couche électriquement conductrice 19 formée par des pistes métalliques paral- lèles faiblement espacées 20 Les pistes inférieures 20 sont disposées à angle droit par rapport aux pistes supérieures 13 et s'étendent sur la hauteur du panneau 1 entre des bords opposés Ces différentes pistes inférieures sont alignées sur différents transistors 18 de chaque ligne. A l'un des bords du panneau, les pistes 20 sont connectées à des conducteurs respectifs 4. Le circuit de commande 2 peut être un circuit de n'importe quel type connu permettant d'exciter des organes d'affichage matriciel habituels, par exemple en utilisant diverses techniques de multiplexage Dans une autre exécution, on pourrait utiliser des processeurs répartis, tels que décrits dans la publication GB 2 206 270 A. Pour afficher une image, on applique une tension appropriée aux tran- sistors balistiques 18 appropriés N'importe lequel des transistors balistiques 18 peut être activé individuellement par l'application d'une tension entre l'un des conducteurs 3, pour sélectionner la ligne ou la piste 13 voulue, et l'un des conducteurs 4 pour sélectionner la colonne ou la piste 20 voulue La tension appliquée aux conducteurs 3, donc à la couche supérieure d'électrodes 12, est plus fortement positive que la tension appliquée aux conducteurs 4, donc à la couche inférieure d' électrodes 19. Quand la tension est adressée au transistor 18 voulu, celui-ci émet des électrons à haute énergie qui montent vers la couche supérieure d'électrodes 12 Une bonne partie des électrons produits entre dans les zones phosphorescentes 16 avec assez d'énergie pour provoquer une fluorescence et l'émission d'un rayonnement optique Le rayonnement optique émis par la zone phosphorescente 16 apparaît sous la forme d'un point brillant En faisant varier la tension appliquée aux transistors balistiques 18, on peut faire varier l'énergie des électrons et donc la brillance apparente de la zone phosphoreuse 16 De préférence, chaque transistor 18 a une forme évasée dans la direction de la profondeur de la couche semi-conductrice 17, de sorte que l'étendue de sa section transversale dans le plan de la couche semi-conductrice est plus grande à proximité de la matière phosphoreuse 16 et de la première couche 12 que du côté opposé, c'est-à-dire à proximité de l'autre couche d'électrodes 19 De cette manière, l'écartement entre les zones phosphorescentes adjacentes 16 peut être maintenu à un minimum pour un écartement donné entre les transistors balistiques 18 Il peut être nécessaire d'utiliser plusieurs transistors pour chaque point d'image, afin d'augmenter la brillance de l'affichage Dans un tel agencement, des transistors adjacents seront placées en alignement avec une zone phosphorescente commune, de façon que les électrons qu'ils émettent atteignent la même zone phosphorescente. Un tel organe d'affichage a l'avantage d'une construction monobloc à semi-conducteurs, sans aucune chambre à vide, et peut donc être robuste et compact Les transistors balistiques 18 sont rapides, par exemple en comparaison avec des éléments à cristaux liquides, de sorte que l'affichage se prête particulièrement à la présentation d'images se modifiant rapidement L'angle de vision de l'affichage peut être le même que pour un écran cathodique Les différentes couches du panneau 1 peuvent être déposées par des procédés ordinaires de sérigraphie et de photolithographie, procédés bien connus dans la fabrication de circuits intégrés. Bien que l'affichage décrit ci-dessus fournisse une image monochrome, on peut facilement produire une image colorée en suivant les mêmes principes, soit en utilisant trois phosphores différents qui émettent des rayonnements respectifs dans les parties rouge, verte et bleue du spectre, soit en appliquant des filtres rouges, verts et bleus entre la surface supérieure des zones phosphorescentes 16 et la lame de verre 10. Le phosphore peut contenir une matière qui le rend électriquement conducteur ou semi-conducteur, de façon que la tension appliquée entre les pistes 13 et 20 créent un flux direct d'électrons vers l'intérieur de la zone phosphorescente. Différents arrangements des zones phosphorescentes et des transistors balistiques sont possibles, par exemple ceux de la figure 3, o les zones phosphorescentes 16 ' ont une forme hexagonale et sont rangées en quinconce d'une manière très serrée. Dans d'autres cas, si l'organe d'affichage est destiné à présenter seulement un symbole ou une légende, ou un nombre limité de ceux-ci, les zones phosphorescentes n'ont besoin d'être placées que dans des régions coïncidant avec ce symbole ou cette légende Pour un tel agencement, on pourra utiliser un circuit de commande plus simple. n' est pas limitée aux exemples de réalisation décrits, mais elle s' étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. -J REVENDICATIONS 1 Organe d'affichage comportant une première couche contenant une matière fluorescente, caractérisé en ce qu'il comporte un arrangement de composants actifs émetteurs d'électrons ( 18) qui sont montés en contact avec ladite première couche ( 12) de façon que l'excitation d'un desdits composants actifs ( 18) produise une émission d'électrons attei- gnant de la matière fluorescente dans ladite couche ( 12) de manière à exciter cette couche dans une zone adjacente à ce composant ( 18) pour qu'elle produise un rayonnement optique. 2 Organe d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première couche ( 12) comporte un arrangement de zones dis- tinctes ( 16) en matière fluorescente, qui sont alignées sur les compo- sants actifs ( 18). 3 Organe d' affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les différentes zones distinctes ( 16) sont faites de matières fluores- centes différentes, de sorte que les rayonnements optiques émis par les différentes zones ( 16) ont des couleurs respectives différentes. 4 Organe d'affichage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque zone distincte ( 16) en matière fluorescente est alignée sur plusieurs composants actifs adjacents ( 18) dont les émissions d'électrons atteignent la même zone ( 16). Organe d'affichage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première couche ( 12) comporte plusieurs pistes parallèles électriquement conductrices ( 13) dont chacune comporte des zones distinctes ( 16) en matière fluorescente à plusieurs emplacements de sa longueur, et en ce que chaque zone ( 16) en matière fluorescente est alignée sur des composants actifs respectifs émetteurs d'électrons ( 18). 6 Organe d'affichage selon l'une des revendications en ce qu'il comporte une couche intermédiaire ( 17) conductrice et en ce que les composants actifs ( 18) la couche intermédiaire ( 17). 1 à 5, caractérisé en matière semi- sont formés dans 7 Organe d'affichage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les composants actifs ( 18) ont une section transversale plus grande à proximité de la première couche ( 12) qu'à distance de cette couche ( 12). 8 Organe d'affichage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les composants actifs ( 18) sont des transistors à effet de champ. 9 Organe d'affichage 1 à 8 selon l'une des revendications, caractérisé en ce que les composants actifs ( 18) sont des transistors balistiques. Organe d'affichage selon l'une des revendications 1 à 9, caracté- risé en ce que la matière fluorescente est un luminophore contenant une matière électriquement conductrice ou semi-conductrice.