Brevet FR2667428A1 — publié le 19920403

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Un boîtier en forme de couvercle 113 est monté et scellé sur le substrat en verre 101 Le boîtier présente des plaques latérales 111 et une couverture arrière ou plaque 112, et coopère avec le substrat 101 pour former une enveloppe 114 étanche à l'air ayant une forme de boite, qui est alors mise sous grand vide. Partout sur la surface interne de la couverture arrière 112 on dépose une électrode arrière 115 à laquelle on applique un potentiel positif pour diriger ou dévier un flux d'électrons émis par les émetteurs de champ 106 vers la plaque arrière 112. Ainsi qu'on le note de ce qui précède, un dispositif classique d'affichage d'image utilisant un élément émetteur de champ est construit de manière à ce que les électrodes portes 110 et les couches de phosphore 105 soient formées sur le même plan. Malheureusement il résulte d'une telle construction que la distance ou intervalle entre les électrodes respectives est déterminée en fonction de la précision du processus lithographique d'attaque chimique par exposition, de sorte qu'il est très difficile pour le dispositif d'affichage d'image de produire une image à haute densité. La présente invention a été faite en tenant compte de l'inconvénient de l'art antérieur ci-dessus mentionné. En conséquence, un but de la présente invention est de fournir un dispositif d'affichage d'image qui soit capable d'être utilisé avec une tension de pilotage sensiblement réduite. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif d'affichage d'image qui soit capable de contrôler finement l'intervalle entre l'émetteur et la porte en incréments de l'ordre de fractions de micron. Encore un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif d'affichage d'image qui soit capable de manifester une force de champ électrique accrue, une amélioration de la durée de vie et une bonne uniformité d'émission. Selon la présente invention il est proposé un dispositif d'affichage d'image comprenant: un premier substrat formé avec une pluralité de cavités, une pluralité d'émetteurs prévus dans les cavités, chaque émetteur ayant une forme rectangulaire; une porte disposée sur la périphérie de chaque émetteur du premier substrat; un second substrat formant une enveloppe à vide qui coopère avec le premier substrat; et une combinaison d'anodes en phosphore, stratifiée sur le second substrat en un emplacement opposé aux émetteurs. L'invention peut être mise en oeuvre de différentes manières et quelques modes de réalisation seront décrits ci-après au moyen d'un exemple, en référence aux dessins joints, dans lesquels:- La figure 1 est une vue perspective éclatée montrant une partie essentielle d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'image selon la présente invention; les figures 2, 3 (a), et 3 (b), 4, 5 (a) et 5 (b), et 6 sont des vues schématiques de sections successives montrant des étapes de fabrication de la partie émettant des électrons dans le dispositif d'affichage d'image de la Figure 1; la figure 7 est une vue en coupe montrant une partie essentielle d'un second mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'image selon la présente invention> la figure 8 est une vue perspective partielle montrant une partie essentielle du dispositif d'affichage d'image de la Figure 7; la figure 9 est une vue en plan montrant une partie essentielle d'un dispositif d'affichage d'image classique; et la figure 10 est une vue en coupe du dispositif d'affichage d'image classique de la Figure 9; En référence d'abord aux figures 1 à 6, illustrant un premier mode de réalisation de la présente invention, un dispositif d'affichage d'image 1 comprend un premier substrat 2 et un second substrat 3 arrangés parallèlement l'un à l'autre avec un intervalle prédéterminé Des plaques latérales (non représentées) sont situées entre la périphérie externe du premier substrat 2 et celle du second substrat 3, pour former une enveloppe ayant une forme de boite, qui est alors mise sous grand vide. Un partie 4 émettant des électrons est formée sur la surface interne du premier substrat 2 Dans le mode de réalisation illustré, la partie 4 émettant des électrons comprend une pluralité de tableaux 7 d'émission d'électrons chacun comprenant une pluralité de portes 5 disposées dans chaque rangée suivant une direction des x et connectés ensemble l'un à l'autre et une pluralité d'émetteurs 6 disposés dans chaque rangée suivant la direction des x de manière à correspondre aux portes 5 et connectés ensemble l'un à l'autre Les tableaux 7 d'émission d'électrons sont disposés parallèlement l'un à l'autre dans une direction des y perpendiculaire à la direction des x Dans chaque combinaison ou ensemble de porte 5 et d'émetteur 6 dans chaque tableau 7 d'émission d'électrons, tel que décrit plus en détail ci-après, la porte 5 est formée suivant un motif principalement en forme de "U" et le premier substrat 2 est formé avec une cavité dans la portion de sa surface intérieure qui est entourée par chacune des portes 5 en forme de 'U' Chacun des émetteurs 6 formant la combinaison ou ensemble en coopération avec chacune des portes est formé d'une manière rectangulaire et se situe dans la cavité. Le dispositif d'affichage d'image du mode de réalisation illustré comprend aussi une partie d'affichage lumineux 8 sur une portion de la surface intérieure du second substrat 3 opposé à la section d'émission d'électrons 4 sur le premier substrat 2 La partie d'émission lumineuse 8 comprend une pluralité d'anodes en forme de bande qui sont disposées côte à côte à des intervalles convenables dans la direction des x, chacune ayant un phosphore 10 déposé dessus. La construction et la fabrication de la section d'émission d'électrons 4 formée sur le substrat 2 sera ci-après décrite en détail, en se référant aux figures 2 à 6 La description suivante ne concerne qu'un seul ensemble ou combinaison de porte 5 et émetteur 6, par souci de brièveté. D'abord, comme représenté sur la Figure 2, une couche de métal 11 tel que AI, W ou analogue pour les portes est déposée sur le substrat isolant 2 fait de Si Oz ou analogue. Alors, conformément aux Figures 3 (a) et 3 (b), une couche résistante 12 ayant un motif prédéterminé est formée sur la couche de métal 11 et est soumise à une attaque chimique (techniques RIE ou analogue) pour former la porte 5 en forme de 'U'. Ensuite, comme représenté sur la Figure 4, la portion de surface supérieure du substrat 2 qui n'est pas couverte par la porte 5 est soumise à une attaque chimique en milieu humide, avec pour résultat la formation d'une cavité 13. Après cela, comme représenté sur les Figures (a) et 5 (b), une couche d'émission 14 est formée dans la cavité 13 La couche d'émission est composée d'une base faite en métal tel que Mo, W, Al ou analogue, ou en métal tel que Ti, Al ou analogue avec un semi- conducteur composite fait en La B 6 et déposé dessus. Finalement, comme représenté sur la Figure 6, les portions inutiles de la couche d'émission 14 sont éliminées pour former l'émetteur 6 entouré par la porte en forme de 'UW, et également un conducteur 15 menant à et sortant de l'émetteur 6. Le mode de fonctionnement du premier mode de réalisation du dispositif d'affichage d'image 1 est maintenant décrit. Premièrement, l'application d'une tension positive aux portes 5 voulues autorise l'émission d'électrons depuis les émetteurs 6 entourés par les portes Ensuite, lors de l'application d'une tension positive, à un moment approprié, aux anodes 9 disposées sur le second substrat 3 opposé aux émetteurs 6, les électrons émis par les émetteurs 6 viennent heurter les anodes 9 de manière à ce que les phosphores 10 soient excités et émettent une lumière, avec pour résultat l'affichage lumineux recherché. Dans 1 e mode de réalisation illustré, l'espace ou intervalle entre chacun des émetteurs 6 et chacune des portes 5 sur le premier substrat 2 est déterminé en fonction de l'épaisseur des émetteurs 6 L'épaisseur de l'émetteur 6 formé dans les cavités 13 peut être contrôlé par ajustement ou variation de la période de temps pendant laquelle le film de métal pour les émetteurs 6 est déposé, de manière que l'intervalle puisse être fixé ou déterminé avec une très grande précision Il en résulte une structure en trois dimensions et une méthode de fabrication du dispositif d'affichage d'image dans lequel l'intervalle entre les électrodes 5 et 6 peut être finement fixé avec grande précision, comparé à un dispositif d'affichage d'image classique ayant une structure plutôt à deux dimensions dans laquelle les émetteurs et les portes sont disposés dans un même plan Ainsi, le mode de réalisation illustré permet de réduire d'une manière significative la tension de pilotage et d'accroître fortement la densité des parties émettrices d'électrons. Dans ce mode de réalisation, les anodes 9, qui fonctionnent comme la partie d'affichage lumineux, ont une forme en bande Cependant, la présente invention peut être réalisée de telle manière que l'anode occupe la totalité de la surface intérieure du second substrat 3; un phosphore est déposé sur l'anode ou trois phosphores ayant respectivement les couleurs rouge, vert et bleu sont déposés séparément l'un de l'autre sur les anodes; et les émetteurs et portes sont disposés matriciellement sur le premier substrat par l'intermédiaire d'une couche isolante De cette façon, le pilotage matriciel des émetteurs et des portes permet à la portion voulue de l'anode d'émettre de la lumière sélectivement. Les Figures 7 et 8 montrent un second mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'image comme représenté sur la présente invention, dans lequel les portes et les émetteurs sont disposés matriciellement, comme il est brièvement décrit ci-après. Le dispositif d'affichage d'image du second mode de réalisation comprend un premier substrat 20, sur lequel des câblages émetteurs en forme de bande faits en oxyde d'indium et d'étain (IT 0), Al ou analogue sont disposés côte à côte à des intervalles prédéterminés Une couche résistante 22 formée par dopage du polysilicone avec P, B ou analogue, et une couche isolante 23 sont disposés dans l'ordre sous forme stratifiée, sur les câblages émetteurs 21 La couche isolante 23 est formée avec des cavités 24 dans lesquelles sont disposés les émetteurs 25, ces derniers étant alors reliés aux câblages émetteurs 21 Des portes 26 sont disposées sur la couche isolante 23, les portes 26 étant connectées aux câblages de porte 27 arrangés sur la couche isolante de manière à s'étendre dans une direction perpendiculaire aux câblages émetteurs 21. La construction de ce second mode de réalisation peut être obtenue en formant les câblages émetteurs 21 sur le premier substrat 20 et puis en formant la couche résistante 22 (de 105 à 106 ohm cm) sur l'ensemble du premier substrat 20 Alors la couche isolante 23 en Si Oz ou analou es t formée our la tot al it de la ur-face de la couche résistante 22 en utilisant des techniques chimiques de dépôt en phase vapeur (Cf D) sous pression réduite Ensuite, les émetteurs 25 sont formés au travers des trous traversants, dans la couche isolante sur la couche résistante 22 comme dans le premier mode de réalisation décrit ci-dessus. Le second mode de réalisation est construit de manière à ce que les portes 26 et les émetteurs 25 sur le premier substrat 20 soient arrangés matriciellement. Ainsi, il est simplement nécessaire de déposer un seul phosphore sur l'anode déposée sur la totalité de la surface intérieure du second substrat lorsqu'on veut obtenir un affichage monochromatique En variante, trois phosphores de couleurs lumineuses rouge, verte et bleue doivent être déposés sur l'anode suivant un motif voulu lorsqu'on désire un affichage en toutes couleurs. Comme on peut le voir de ce qui précède, le dispositif d'affichage d'image de la présente invention est construit de manière à ce que chacun des émetteurs soit disposé dans la cavité du substrat, avec pour résultat un intervalle ou distance entre l'émetteur et la porte déterminé en fonction de l'épaisseur de l'émetteur Ainsi, la distance entre les deux électrodes peut être facilement contrôlée en ajustant ou en faisant varier la période de temps durant laquelle le film pour l'émetteur est formé, en sorte que le micro-intervalle d'un ordre de fractions de microns puisse être disposé entre les deux composants avec grande précision Ainsi, on pourra apprécier que le dispositif d'affichage d'image de la présente invention peut être piloté avec une tension de pilotage sensiblement réduite mais peut présenter une haute densité d'affichage. Aussi, dans la présente invention, les émetteurs ont tous une forme rectangulaire Ainsi, chacun des émetteurs peut présenter une force de champ électrique accrue par rapport à un émetteur formé comme une plaque plane, de sorte que dans un dispositif selon la présente invention, la tension de pilotage peut encore être réduite Aussi, l'émetteur de la présente invention présente une durée de vie et une uniformité d'émission améliorées par rapport à un émetteur pourvu d'une projection triangulaire. Ài Lfeqnos 4 k 4 ow un UO Le S 'apoue,L Jns sesodap 4 uos ena Lq 4 a a Ja A 'a 6 no J s Jnf Lnoo sep saioqdsoqd se L Lenbe L suep 'ú e T SUOL;E:DLP Usah J sep fnbuo Lf Lanb eun L UOLOS a 6 Ew Lp 86 e 4 4 o J Ep D 4 qsods LaS sz apoue L ins esodap sa O Joqdsoqd Lnas un Lenba L suep 'saqupaoga Jd suo Leo Lpua^a J sep enbuoo Lanb aun L UO Las a 56 Eu J Lp 6 e 4 o LJe,p jlsods ' ap aw Jo 4 snos sesods Lp;uos seaiod sea L a Jnaaw, L oz Lanba L suep Z 48 T SUOL De Lpu S Aa A sep enbuoo Lenb auni L UO La S 86 Ew Lp 6 e 4 DL 6;ep l; Lsods 1 *ú A ua ami Jo aun;ue e 4 SSA Lqads$J saq Jod s Jn 9 L jed saino 4 ue 4 uos 4 a se J Le Ln 6 ueqoe 4 uawe Le Jfuf 6 quos s Jnal;awa sel Lanba L suep U ' uo Lo E Lpuaa^J s e L UOLOS a 6 e IL,p 96 eq 4 Ltje,p 4 L;sods L Z -s Jn Sa 4 awa xne,soddo 4 uwmao E Ldwa un us 4 e 54 sqns puooes al ins a L 4;e J 4 S 's Joqdsoqd ua sapoue,p uos Leu Lqwoo aun qa 1 e 3 W sqns Ja Ltw Jd a L oa Ae asadoo D Lnb ap LA e addo Ls Au 8 01 aun 4 uewao 4 4 e;sqns puo 3 ss un 4 ejsqns Ja Lmeid np inaqawa enbeq 3 ap a La 4 qd Ld e L ins aesods Lp as 3 od aun Sa J Le Ln 6 ue 3 oa J amw Jo aun que Ae Jnaf 4 qaw anbeua esa 4 L Aeo sa L suep sn^,ad s Jnlawme,p q 43 Le Jn Ld aun 'saql Aeo ap,a 3 L Le Jn Ld aun oa Ae am Jo 4 qe Wjsqns Ja Lwa Jd un S :4 ueua Jdwo D a 6 ewm L,p a 6 eqo LJ 4 e,p 4 Lqsods La '* SNO Il V 3 Iq N 3 Ag 3 89 Z/99 Z OT