Brevet FR2707032A1 — publié le 19941230

Dispositif de commande pour dispositif d'affichage d'image La présente invention concerne un dispositif de commande pour un dispositif d'affichage comprenant des électrodes d'exploration disposées de façon à constituer une matrice et, plus particulièrement, un dispositif de commande convenant pour l'utilisation dans un dispositif d'affichage d'image comprenant des cathodes d'émission de champ. L'application d'un champ électrique d'une valeur aussi élevée que 109 V/m, à une surface d'un métal ou d'un matériau semi-conducteur, produit un effet tunnel qui permet à des électrons de passer à travers une barrière, donnant une décharge des électrons vers une atmosphère sous-vide, même à une température normale. Dans cette technique, un tel phénomène est appelé "émission de champ" et la cathode qui est adaptée pour émettre des électrons en se basant sur ce principe est appelée "cathode d'émission de champ" (appelée également ci-après "FEC"). Récemment, des techniques de traitement par semi-conducteur ont permis à une électrode d'émission de champ, du type à décharge de surface, d'être formée en zones sur des cathodes d'émission de champ et d'avoir une taille aussi petite que quelques microns, menant à des recherches et à des développements sur un dispositif d'affichage d'image incorporant de telles cathodes d'émission de champ. A présent, une cathode d'émission de champ que l'on appelle de type Spindt, constituant un angle d'une cathode d'émission de champ produit par des techniques de traitement à semi-conducteur, va être décrite ci- après en référence à la figure 3. La FEC comprend une cathode 100, réalisée en un matériau métallique tel que de l'aluminium ou analogue et formée sur un substrat 2 2707032 102 en verre ou analogue, par déposition par vapeur. La cathode 100 est formée en surface avec une pluralité d'émetteurs 104 de forme conique, constitués chacun en un métal, tel que du molybdène ou analogue. La cathode 100 est formée sur une partie dans laquelle les émetteurs 104 ne sont pas disposés avec un film 106 en dioxyde de silicium (SiOG2>), formé ensuite sur elle avec une porte 108. La porte 108 et le film en SiO2 106 sont réalisés avec une pluralité de trous traversants, dans lesquels les émetteurs 104 sont positionnés pendant le montage sur la cathode 100. Ainsi, les émetteurs 104 sont exposés à leur extrémité de bout en passant chacun dans les trous traversants de la porte 104. Les émetteurs 104, qui ont une forme conique, peuvent être disposés de façon à être espacés les uns des autres avec des pas aussi petits que 10 microns ou moins, de sorte que ces émetteurs, en un nombre tel que des dizaines de milliers à des centaines de milliers, peuvent être agencés sur le substrat 102 unique. Egalement, les techniques de traitement à semi- conducteur permettent à la porte 108 et aux émetteurs 104 d'être disposés les uns par rapport aux autres tout en gardant une distance entre la porte 108 et le bout de chacun des émetteurs 104, cette distance étant inférieure au micron, de sorte que l'application d'une tension VGE, aussi faible que seulement dix volts, entre la porte 108 et les émetteur 104, permet aux émetteurs de donner une émission d'électrons par champ. Ainsi, une anode est disposée d'une manière à être espacée de et opposée à la porte 108 et il lui est appliqué une tension positive V^ de sorte que les électrons, émis par champ, depuis les émetteurs peuvent être capturés par l'anode. La FEC ainsi construite présente des caractéristiques courant d'anode Ia/tension émetteur- porte VGE, telles que représenté sur la figure 4. Plus 3 2707032 particulièrement, une augmentation graduelle de la tension VGE, entre la porte et les émetteurs, provoque le début du passage du courant d'anode IA dans l'anode. La tension VGE, à laquelle commence à passer le courant d'anode, est appelée tension de seuil VTH. Ceci produit un champ électrique entre la porte et les émetteurs, d'une valeur d'à peu près 109 V/m, faisant qu'il y a commencement d'émission d'électrons dans les émetteurs, de sorte que le courant d'anode IA commence à passer dans l'anode. En général, une tension, indiquée par VOp sur la figure 4, considérablement plus élevée que la tension de seuil VTH, est continuée à être appliqué entre la porte et les émetteurs, de sorte que le courant d'anode est maintenu à un niveau I. Un courant d'anode, produit par chacun des émetteurs conique, est d'une valeur petite, d'à peu près 1 micro-ampère. Ainsi, pour obtenir un courant d'anode du niveau augmenté souhaité, un FEC classique est construit de manière à ce que les émetteurs soient disposes en zones. Le fait de disposer des éléments luminescents sur l'anode permet aux électrons, émis par champ depuis les émetteurs, de venir heurter les éléments luminescents, lorsqu'ils sont capturés par l'anode, de sorte que les éléments luminescents peuvent émettre de la lumière. Ceci permet à la FEC d'être utilisée pour un dispositif d'affichage d'image. A présent, un circuit de commande classique, destiné à commander un dispositif d'affichage d'image construit selon les principes décrit ci-dessus, va être décrit ci-après en référence aux figures 5 et 6, dans lesquelles la figure 5 représente le circuit de commande et la figure 6 représente les formes d'onde obtenues lors d'un fonctionnement du circuit de commande. Dans le circuit de commande représenté sur la figure 5, les données de porte, placées en mode série, 4 2707032 sont amenées à un registre à décalage 50, puis y sont converties en des données de porte parallèles, ce qui est suivi par un circuit de verrouillage 51. A cette fin, le registre à décalage 50 comporte une horloge CLK destinée à émettre une impulsion de décalage et d'effacement CLR, visant à effacer le registre à décalage 50 à des intervalles déterminés, correspondant à une entrée périodique prédéterminée. Les données de porte, verrouillées par le circuit de verrouillage 51, sont appliquées respectivement aux éléments de commande de porte 52-1 à 52-m. Les portes 53-1 à 53-m sont chacune constituées avec une forme en bande et les éléments de commande de porte 52-1 à 52-m commandent successivement des portes (G61) 53-1 à (Gm) 53-m. Les données ainsi appliquées aux portes 53-1 à 53-m agissent comme données images. Plus particulièrement, les données sont utilisées comme données images pour chaque cycle T, comme indiqué en G61 à Gm sur la figure 6. Des données de cathode de série, destinées successivement à explorer et à commander les cathodes 57-1 à 57-n, sont appliquées à un registre 3 décalage 54 puis y sont converties en données de cathode parallèles, ce qui est suivi par le verrouillage effectué à l'aide d'un circuit de verrouillage 55. A cette fin, le registre à décalage 50 comporte une horloge CLK destinée à produire une impulsion de décalage et d'effacement CLR, destinée à effacer le registre à décalage 54 à des intervalles d'entrée périodiques prédéterminés. Les données de cathodes, verrouillées par le circuit de verrouillage 51, sont ensuite respectivement appliquées aux éléments de commande 56-1 à 56-n. Les cathode 56-1 à 56-1 sont configurées avec une forme de bande et commandées par les cathodes (K1) 57-1 à (Kn) 57-n tour à tour, respectivement. Les signaux de 2707032 commande respectivement appliqués aux cathodes 57-1 à 57-n constituent chacun des impulsions séquentielles, comme indiqué par Kl à Kn sur la figure 6, avec une largeur d'impulsion T et sont produits suivant un cycle nT. Les portes 53-1 à 53-m et les cathodes 57-1 à 57-n sont agencées de façon à constituer une matrice, en coopération les unes avec les autres, et à constituer des zones émettrices Ell, E12 --- E21, E22 - -- Enm qui sont formées sur les cathodes 57-1 à 57-n, de manière à être positionnées aux points d'intersection entre les portes 53-1 à 53-m et les cathodes 57-1 à 57-n. Les zones d'émetteur Ell à Enm ainsi disposées constituent des cellules d'image du dispositif d'affichage d'image. Les zones émettrices Ell à E13, dans lesquelles une tension prédéterminées est appliquée entre l'une des cathodes 57-1 à 57-n, sont commandées, de façon successive, par les signaux de commande ou signaux d'impulsion d'exploration K1 à Kn et les portes 53-1 à 53-m sont, ainsi, amenées à émettre des électrons, qui sont ensuite captés par une anode (non représentée) disposée au-dessus des portes 53-1 à 53-m, d'une manière en étant espacée. L'anode comporte sur elle des éléments luminescents appliqués par dépôt, de sorte que les électrons émis depuis les zones émettrices Ell à Enm heurtent les éléments luminescents dans des positions correspondants aux zones émettrices, ce qui donne une émission de lumière par ces éléments luminescents. Les portes 53-1 à 53-m sont soumises aux données images, de sorte que l'émission lumineuse ou la luminescence émise par les éléments luminescents est produite en fonction des données images, de manière à constituer ainsi l'image lumineuse souhaitée. Malheureusement, un dispositif d'affichage d'image, constitué par un affichage ayant une taille telle que l'on en rencontre dans la pratique, donne une 6 2707032 augmentation de la capacité parasite, atteignant un niveau tel que 1000 pF, de sorte que l'augmentation et la chute des formes d'onde sur l'électrode de cathode commandée sont rendues de la façon représentée sur la figure 6. Egalement, la formation du dispositif d'affichage d'image avec la taille décrite ci-dessus donne une largeur T d'impulsion pour la commande de l'électrode de cathode, d'une valeur aussi petite que microsecondes. L'addition d'une gradation sur un affichage sur ce dispositif entraîne que la largeur T est encore diminuée pour atteindre un niveau de quelques centaines de nanosecondes. Ainsi, le fait, décrit ci-dessus, de cette montée et de cette descente de l'impulsion de commande, entralne un début de montée de l'impulsion de commande, pour entrainer l'électrode de cathode située ensuite, avant d'avoir retombé de façon appropriée. Désavantageusement, ceci mène à une luminescence de fuite des cellules images adjacentes et à une rupture de l'augmentation de la vitesse de la fréquence de l'impulsion de commande. Ces inconvénients sont provoqués, de façon évidente, lorsque le dispositif d'affichage d'image affiche une image en mouvement en une animation. La présente invention a été faite en tenant compte des inconvénients précédents, rencontrés dans l'art antérieur. De manière correspondante, un objet de la présente invention est de produire un dispositif de commande pour un dispositif afficheur d'image, qui soit en mesure de commander le dispositif d'affichage d'image avec une vitesse augmentée de façon significative. Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif de commande pour un dispositif d'affichage d'image en mesure d'empêcher efficacement 7 2707032 toute luminescence de fuite du dispositif afficheur d'image. Selon la présente invention, il est proposé un dispositif de commande destiné à un dispositif d'affichage d'image. Le dispositif de commande comprend une pluralité de portes, se présentant sous forme de bandes, et une pluralité de cathodes, se présentant sous forme de bandes, disposées de façon à former une matrice, par coopération les unes avec les autres, et des émetteurs étant disposés sur les cathodes, de manière à être positionnés aux points d'intersection entre les portes et les cathodes, sur la matrice. Les émetteurs émettent un champ d'électron, par application d'une tension prédéterminée entre les portes et les cathodes. Le dispositif de commande comprend également une anode, espacée vers le haut par rapport aux portes, en vue de capturer les électrons émis par les émetteurs, et des éléments luminescents disposés sur l'anode. Les cathodes sont commandées et explorées les unes à la suite des autres par une impulsion de commande et les portes se voient chacune appliquer un signal image donnant une luminescence des éléments luminescents, produisant l'affichage d'une image. L'impulsion de commande est appliquée à un bord de commande défini comme étant une période de précharge pendant laquelle les cathodes sont préchargées. Le signal image applique à chacune des portes est soumis à un effacement pendant la période de précharge.. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'impulsion de commande est maintenue à un niveau proche d'un niveau de seuil entre les portes et les cathodes, niveau auquel les émetteurs commencent à émettre des électrons et situé à un niveau inférieur au niveau de seuil. Dans la présente invention, construite comme décrit ci-dessus, les cathodes sont commandées après avoir été soumises à un précharge, de manière qu'une 8 2707032 période de temps nécessaire pour l'augmentation soit réduite pour permettre aux cathodes d'être commandés à une vitesse élevée. Les cathodes sont également soumises à un effacement pendant la période de précharge, afin d'empêcher de ce fait toute luminescence de fuite. Ces objets, ainsi que d'autres et de nombreux avantages afférents de la présente invention, vont facilement appréciés à la lecture de la description détaillée, faite ci-après en liaison avec les figures annexés, dans lesquelles: la figure 1 est un schéma à bloc représentant un mode de réalisation d'un dispositif de commande pour un dispositif d'affichage d'image selon la présente invention; la figure 2 est un diagramme d'onde de forme représentant les formes d'ondes obtenues par un fonctionnement du dispositif de commande de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective représentant une cathode d'émission de champ du type Spindt; La figure 4 est une représentation graphique représentant des caractéristiques courant d'anode/tension d'émetteur de porte, dans une cathode d'émission de champ; la figure 5 est un schéma à bloc représentant un dispositif de commande classique pour un dispositif d'affichage d'image; et la figure 6 est un diagramme d'onde de champ représentant des ondes de forme obtenues avec un fonctionnement du dispositif de commande classique de la figure 5. A présent va être décrit un dispositif de commande pour un dispositif d'affichage d'image selon la présente invention, en référence aux dessins annexes. 9 2707032 En se référant d'abord aux figures 1 et 2, un mode de réalisation d'un dispositif de commande, pour un dispositif d'affichage d'image selon la présente invention est illustré. Le dispositif de commande du mode de réalisation illustré, tel que représenté sur la figure 1, est construit de façon que des données de porte séries soient amenées à registre décalage 10, puis y sont convertis en des données de porte parallèles. Les données de porte parallèles ainsi obtenues sont ensuite verrouillées par un circuit de verrouillage 11. A cette fin, le registre à décalage 10 se voit appliquer un signal d'horloge CLK visant à produire une impulsion de décalage et d'effacement CLR, pour effacer le registre décalage 10 à des intervalles de temps prédéterminés. Des données de porte verrouiltlées par le circuit de verrouillage 11 sont appliquées à des éléments de commande de porte 12-1 à 12-m, respectivement. Les portes 13-1 à 13-m sont constituées en formant des bandes et les éléments de commande de porte 12-1 à 12-m assurent la commande des portes (G1) 13-1 à (Gm) 13-m, tour-à-tour respectivement. Le circuit de verrouillage 11 se voit appliquer une impulsion d'effacement BMK, comme représenté sur les figures 1 et 2, impulsion pendant laquelle la sortie du circuit de verrouillage 11 est interrompue. Ceci donne un effacement des données de porte aux portes 13-1 à 13-m, pendant la période de l'impulsion d'effacement pendant laquelle cette impulsion d'effacement est appliquée au circuit de verrouillage 11. Les données appliquées sur les portes 13-1 à 13-m sont adaptées pour faire fonction de données image, de manière que ces données image soumises à un effacement pendant la période de l'impulsion d'effacement pendant laquelle l'impulsion d'effacement est appliquée au verrou 11 sont appliquées aux portes 2707032 13-1 à 13-m, à chaque cycle T, comme indiqué par G-1 à G-m sur la figure 6. Les données de cathodes série, destinées à l'exploration et à la commande des cathodes 17-1 à 17- n, sont appliquées tour à tour à un registre à décalage 14, puis y sont converties en des données de cathode parallèles, ce qui est suivi par un verrouillage dans un circuit de verrouillage 15. A cette fin, le registre à décalage 14 comporte une horloge CLK destinée à produire une impulsion de décalage et d'effacement CLR, visant à effacer le registre à décalage 14 à des intervalles de temps de période prédéterminée. Les données de cathodes verrouillées par le circuit de verrouillage 11 sont ensuite appliquées aux éléments de commande de cathode 16-1 à 16-n, respectivement. Les cathodes 17-1 à 17-n sont chacune réalisées sous forme de bande et les éléments de commande de cathode 16-1 à 16-n commandent les cathodes (K1) 17-1 à (Kn) 17-n, tour à tour respectivement. L'impulsion d'effacement BNK décrite ci-dessus est appliquée au registre à décalage 14, ainsi qu'aux circuits de commande 16-1 à 16-n, par une alimentation en puissance 18. Ceci fait qu'une impulsion de niveau VcH est émise par chacun des circuits de commande 16-1 à 16-n pendant une période d'impulsion d'effacement pendant laquelle l'impulsion d'effacement BNK est appliquée aux circuits de commande 16-1 à 16-n. Le niveau VCH est réglé pour être inférieur à un seuil VTH-, comme représenté sur la figure 4. L'impulsion d'effacement est dotée d'une largeur d'impulsion T. Pendant la période À, pendant laquelle l'impulsion du niveau VCH est produite pour chacun des circuits de commande 16-1 à 16-n, l'impulsion provoque la précharge de chacune des cathodes 17-1 à 17-n. Ceci provoque la montée de chaque électrode de cathode 17-1 à 17-n, après sa précharge pour atteindre le niveau VCó, pour réduire, de ce fait, la période de temps 1il 2707032 demandée pour la montée, ce qui provoque une augmentation de la vitesse de la fréquence de commande. Les impulsions de commande associées à ce moment sont des impulsions séquentielles, auxquelles une impulsion de précharge est ajoutée, pour obtenir une précharge de chacune des cathodes, pendant la période A, comme indiqué en K-1 à K-n sur la figure 2. Les impulsions de commande ont chacune une largeur d'impulsion T et sont produites suivant un cycle nT. Egalement, comme représenté sur la figure 1, les portes 13-1 à 13-m et les cathodes 17-1 à 17-n sont disposées de façon à constituer une matrice, par leur coopération les unes les autres et des zones émettrices Ell, E12, ---, E21, E22, ---, Enm sont formées sur les cathodes 17-1 à 17-n, de façon à être positionnées aux points d'intersection entre les portes 13-1 à 13-m et les cathodes 17-1 à 17-n. Les zones émettrices E-11 à E-nm ainsi agencées donnent des cellules images pour le dispositif afficheur d'image. Ainsi, les zones émettrices E-l à Enm, dans lesquelles une tension prédéterminée est appliquée entre les portes 13-1 à 13- m, et l'une des cathodes 17-1 à 17-n, commandée par les signaux d'impulsion d'exploration K1 à Kn, provoquent l'émission d'électrons, qui sont ensuite capturés par une anode (non représentée) disposée au-dessus des portes 13-1 à 13-mn, de manière à en être espacée. L'anode a sur elle un agencement d'éléments luminescents, de manière que les électrons émis par les zones émettrices E-l à E-nm, chacune agissant comme cellule image, heurtent les éléments luminescents, de manière correspondante aux zones émettrices, menant à une émission lumineuse ou luminescence sur les éléments luminescents. Les portes 13-1 à 13-m, comme décrits ci- dessus reçoivent les données images, de sorte que la luminescence des éléments luminescents est produite en fonction des données images, ce qui donne un affichage d'image lumineux. 12 2707032 Dans le mode de réalisation représenté, les impulsions qui sont du niveau VCH continuent à être appliquées aux cathodes, tandis que l'impulsion d'effacement BNK est appliquée aux circuits de commande 16-1 à 16-n, pendant quoi les signaux appliqués aux portes 13-1 à 13- m sont soumis à l'effacement, de sorte qu'une tension entre les portes et les émetteurs est provoquée et atteint le niveau VcH. Ceci empêche efficacement l'émission d'électrons depuis les zones émettrices pour, de ce fait, empêcher toute luminescence de fuite depuis les cellules images adjacentes. Egalement, le mode de réalisation est construit de manière que l'alimentation de puissance 18 soit agencé de façon à produire l'impulsion de précharge. Cependant, la présente invention n'est pas limitée à une telle construction. Par exemple, la tension de précharge VCH, peut être produite au moyen d'une résistance diviseuse de tension. Egalement, il est simplement requis, d'effectuer la précharge pendant une période de temps pendant laquelle la tension des cathodes est augmentée jusqu'à atteindre le niveau VCH, de manière qu'elle puisse être modifiée en fonction de la capacité parasite des cathodes. Comme on peut le voir de ce qui précède, le dispositif de commande selon la présente invention permet aux cathodes d'être commandées après avoir été préchargées, de manière à augmenter la cadence de l'impulsion de commande. Egalement, la présente invention est construite de manière à soumettre les cathodes à un effacement pendant la précharge, de manière à empocher ainsi toute luminescence de fuite de cellule image adjacente, permettant un affichage d'une animation distincte. 13 2707032 REVENDICATIONS 1. - Dispositif de commande, pour un dispositif d'affichage d'image, caractérisé en ce qu'il comprend: une pluralité de portes (13-1 à 13-m), en bandes, et une pluralité de cathode, en bandes, disposées de façon à constituer une matrice, fonctionnant en coopérant les unes avec les autres; des émetteurs (E- 11 à E-11m) disposés sur lesdites cathodes, de manière à être positionnés en des points d'intersection entre lesdites portes et lesdites cathodes sur ladite matrice; lesdits émetteurs émettant un champ d'électrons, par application d'une tension prédéterminée entre lesdites portes et lesdites cathodes; une anode, espacée vers le haut, desdites portes, destinée à capturer les électrons émis par lesdits émetteurs; et des éléments luminescents disposés sur ladite anode; lesdites cathodes étant successivement commandées et explorées par une impulsion de commande (VCH) et lesdites portes ayant chacune un signal d'image lui étant appliqué, ce qui provoque la luminescence desdits éléments luminescents, donnant l'affichage d'une image; ladite impulsion de commande ayant un bord avant, défini de façon à constituer une période de précharge, pendant laquelle lesdites cathodes sont préchargées; ledit signal d'image étant appliqué à l'une desdites portes en train d'être soumis à un effacement pendant ladite période de précharge. 2. - Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel ladite impulsion de 14 2707032 commande est maintenue à un niveau proche d'un niveau de seuil, entre lesdites portes et lesdites cathodes sur lesquelles lesdits émetteurs commencent à émettre des électrons et ce niveau étant inférieur étant audit niveau de seuil.