Brevet FR2704967A1 — publié le 19941110

ÉCRAN PLAT A MICROPOINTES, A ANODE DOUBLEMENT COMMUTÉE La présente invention a pour objet un écran plat à micropointes à anode doublement commutée. Il concerne d'une façon générale le domaine des écrans de visualisation plats à adressage matriciel lignes-colonnes, et plus particulièrement les écrans utilisant la technologie des micropointes, c'est-à-dire constitués d'une enceinte dans laquelle on a fait le vide et formée de deux plaques de verre mince, la plaque arrière ou plaque cathode, comportant un réseau matriciel de micropointes émettrices d'électrons, et la plaque avant ou plaque anode, recouverte d'une couche conductrice transparente portant des luminophores. Les écrans à micropointes sont caractérisés par une émission électronique par effet de champ à partir d'une cathode froide plane étendue à micropointes, par un adressage matriciel à partir de la structure intégrée pointe-grille et une émission lumineuse par cathodoluminescence basse à moyenne tension, ainsi que par une faible consommation et un temps de réponse rapide (1 rus). Dans ce type d'écrans, à chaque point lumineux (pixel), est associé une surface émissive située vis-à-vis du luminophore correspondant et constituée d'un grand nombre de micropointes. Cette surface émissive est définie par l'intersection d'une ligne (grille) et d'une colonne (conducteur cathodique) de la matrice. La cathode d'un écran à micropointes est constituée d'au moins trois couches déposées successivement sur un substrat de verre ou de silicium, à savoir: une couche conductrice jouant le rôle de conducteur colonne, une couche isolante et une seconde couche conductrice constituant la grille. Certaines réalisations comportent une quatrième couche résistive déposée au-dessus ou au-dessous de la couche "conducteur colonne". Après dépôt des susdites couches, il est pratiqué dans la grille et la couche isolante des trous dans lesquels sont ensuite déposées les micropointes, La formation d'image sur les écrans à micropointes, suppose l'utilisation de circuits d'adressage des lignes et des colonnes permettant d'exciter individuellement chaque pixel.La réalisation d'un écran trichrome nécessite de déposer une mosaïque de luminophores rouges (R), verts (V) et bleus (B) sur la surface conductrice de l'anode, disposés en face des surfaces émissives cathodiques des pixels correspondants. Deux structures d'anode sont actuellement utilisées: - la structure classique dérivée de celle des écrans à cristaux liquides; une surface émissive est associée à chaque luminophore de couleur élémentaire; - une structure spécifique aux écrans à micropointes, dite à anode commutée: une seule surface émissive est associée à chaque triade, les luminophores rouges, verts, bleus étant électriquement isolés entre eux. L'adressage des couleurs est séquenciel par polarisation successive du rouge, du vert et du bleu. La cathode est identique à celle de l'écran monochrome de même définition. Cette seconde solution présente plusieurs avantages. Elle nécessite trois fois moins de circuits colonnes (un par triade au lieu de un par couleur), son procédé de fabrication est plus simple (pas d'alignement entre anode et cathode), elle permet une résolution supérieure et la pureté des couleurs est meilleure. Selon une technologie connue, les luminophores son constitués de bandes parallèles successivement rouges, vertes et bleues, isolées électriquement entre elles. Les images couleurs sont réalisées en superposant trois images (bleue, verte et rouge) obtenues en commutant l'anode: les bandes de luminophores R V B sont alternativement polarisées à la tension d'anode, tandis que la seule cathode qui fait face au triplet R V B délivre alternativement les courants électroniques des trois couleurs séquentiellement. Dans le cas d'un écran monochrome, il n'est normalement pas nécessaire de recourir au découpage de l'anode, celle-ci est continue et la polarisation d'anode (tension d'accélération des électrons) est constamment appliquée. Cependant, en pratique, les réalisations à anode commutée ne permettent pas d'atteindre une définition élevée avec un contraste de proximité important. En effet, aussi bien pour les écrans monochromes que pour les écrans couleur, le contraste de proximité est limité par l'importance du cône de dispersion des électrons émis par les pointes et, dans le cas de l'anode couleur commutée, par l'attirance des bandes de luminophores de même couleur des pixels voisins. La présente invention a pour objet de remédier à ces limitations en permettant une amélioration du contraste de proximité non seulement avec un espace cathode-anode plus important, mais aussi avec des pixels de plus petite taille. Le dispositif selon cette invention est constitué d'un écran plat à adressage matriciel dans lequel l'anode est découpée en groupes de bandes de luminophores, chaque groupe étant relié électriquement aux autres groupes alternativement de telle manière qu'un groupe de bandes mis à un potentiel déterminé soit entouré de deux groupes de bandes mis à un autre potentiel. Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 est une coupe transversale illustrant le principe de fonctionnement d'un écran à micropointes connu, les figure 2 et 3 représentent des parties d'anodes d'écran monochrome selon l'invention, formant respectivement des groupes ayant la largeur d'un pixel et d'un demi-pixel et les figure 4 et 5 représentent des parties d'anodes d'écran couleur selon l'invention, formant respectivement des groupes ayant la largeur d'un pixel et d'un demi-pixel Le principe de base d'un écran à micropointes est schématisé sur la figure 1, sur laquelle on voit successivement de bas en haut (en pratique d'arrière en avant): une plaque 1 de verre ou de silicium, une sous-couche d'enrobage 2, les conducteurs cathodiques ou conducteurs colonnes 3, une couche résistive 4, une couche isolante 5, les conducteurs de ligne ou grille 6, un espace vide 7 et une couche de verre avant 8 recouverte sur sa face interne d'une couche conductrice transparente constituant l'anode 9, et de luminophores 10. Un faisceau d'électrons 11 émis sous vide par les micropointes 12 reliées électriquement aux conducteurs cathodiques et modulé par le potentiel de la grille 6 est accéléré en direction de l'anode 9 où il excite les luminophores 10 (fonctionnement type triode). Grâce à la faible distance pointe-anode, la focalisation est obtenue par effet de proximité sans aucune optique électronique. Le dispositif selon l'invention est constitué par une anode 9 pour écrans à micropointes découpée en groupes de bandes de luminophores juxtaposées et isolées électriquement les unes des autres, chaque groupe ayant la largeur d'un pixel et pouvant être à tout moment entouré de deux groupes mis a un potentiel différent. Pour les écrans monochorme (figure 2) les groupes sont en fait formés chacun d'une seule bande de luminophores P ou I reliée électriquement aux autres alternativement de façon à ce qu'une bande P mise à un potentiel soit entourée de deux bandes I à un autre potentiel. Le même luminophore recouvre les deux séries de bandes. Ainsi en polarisant alternativement chacun des deux réseaux de bandes d'anode 13, 14, on attire (focalise) les électrons émis de la cathode exactement sur le groupe de bandes polarisées qui lui fait face, sans possibilité pour les électrons de déborder (d'être captés)sur les bandes adjacentes. L'utilisation de cette "anode monochrome commutée" doit se faire simultanément avec une électronique de pilotage adaptée dans laquelle toutes les colonnes d'une ligne ne sont pas adressées simultanément, mais en deux temps: dans un demi temps, on adresse les bandes paires P, dans l'autre demi temps les bandes impaires I. Pour les écrans couleurs (figure 4), outre le découpage en trois sous pixel, on réalise une deuxième séparation électrique de l'anode entre deux pixels voisins, les groupes 15, 16 comportant chacun trois bandes R, V, B, (rouge, vert, bleu). Nous avons par conséquent à faire avec six réseaux de bandes d'anode au lieu de trois. Les adressages sont alors traités comme dans le cas des écrans monochromes commutés, et ce pour chacune des couleurs, de facon à ce que deux pixels 17 voisins ne puissent attirer en même temps les électrons émis par les cathodes correspondantes. Dans le premier demi temps, on adressera successivement les trois bandes R, V, B, des groupe pairs 16, et dans le second demi temps les trois bandes R, V, B des groupes impairs 15. Selon une variante d'exécution (figures 3 et 5), les groupes 15, 16 de bandes de luminophores ont la largeur d'un demi-pixel, ce qui permet d'exciter simultanéments plusieurs pixels voisins et non plus un sur deux au même instant. Dans le cas des écrans couleurs (figure 5), le contrôle de chaque pixel 17 sera alors assuré par six bandes, deux rouges R, deux vertes V et deux bleues B, les deux groupes d'un même pixel 17 n'étant pas adressés simultanément. La polarisation alternative des groupes de luminophores permet la réalisation d'un effet de focalisation et l'élimination du débordement du bombardement électronique sur les pixels voisins. Il devient alors possible d'éloigner l'anode, ou bien de rapprocher les pixels (plus grande définition) pour un espace anode-cathode donné, sans se soucier des problèmes de défocalisation du faisceau d'électrons. Cet éloignement de l'anode permettant de lui appliquer des tensions d'accélération plus importantes (jusqu'à 1000 volts), et ainsi d'obtenir une image de meilleure qualité en association avec des petites tailles de pixels. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Écran plat à micropointes à anode doublement commutée, se rapportant au domaine des écrans de visualisation plats à adressage matriciel lignes-colonnes, et plus particulièrement des écrans utilisant la technologie des micropointes, permettant une amélioration du contraste de proximité conjointement à l'utilisation d'une distance cathodeanode plus importante, ou à la réalisation de pixels de plus petite taille, caractérisé en ce que l'anode (9) est découpée en groupes (15, 16) de bandes (I, P, R, V, B) juxtaposées de luminophores isolées électriquement les unes des autres, chaque groupe étant relié électriquement aux autres groupes alternativement de telle manière qu'à tout moment un groupe de bandes mis à un potentiel déterminé soit entouré de deux groupes de bandes mis à un autre potentiel. 20. Écran plat monochrome à micropointes selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les groupes (15, 16) sont formés chacun d'une seule bande (P, I) de luminophores reliée électriquement aux autres alternativement de façon à ce qu'une bande (P) mise à un potentiel soit entourée de deux bandes (I) à un autre potentiel, le même luminophore recouvrant les deux séries de bandes. 30. Écran plat couleur à micropointes selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les groupes (15, 16) sont constitués chacun de trois bandes (R, V, B,) (rouge, vert, bleu), le contrôle étant assuré par six réseaux de bandes, deux rouges (R), deux vertes (V) et deux bleues (B). 40. Écran plat à micropointes selon l'une quelconque des revendications précédentes; se caractérisant par le fait que l'adressage des bandes formant l'anode (9) est effectué de façon à ce que deux groupes voisins (15, 16) ne puissent attirer en même temps les électrons émis par les cathodes correspondantes, grâce à une électronique de pilotage adaptée dans laquelle les deux groupes ne sont pas adressés simultanément, mais en deux demi-temps: dans un premier demi-temps, on adresse les groupes pairs (16), dans l'autre demi-temps les groupes impairs (15). 5". Écran plat à micropointes selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que chaque groupe (15, 16) de bandes (I, P, R, V, B) de luminophores a la largeur d'un pixel (17). 60. Écran plat à micropointes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, se caractérisant par le fait que chaque groupe (15, 16) de bandes (I, P, R, V, B) de luminophores a la largeur d'un demi-pixel.