Brevet FR2700630A1 — publié le 19940722

DISPOSITIF D'ÀFFICHAGE FLUORESCENT ET SON PROCEDE DE FABRICATION La presente invention concerne de manière generale un dispositif d'affichage fluorescent et un procede de fabrication de ce dispositif et, plus particulièrement, un dispositif d'affichage fluorescent ayant une cathode plane incorporée à l'intérieur dudit dispositif et un procede de fabrication dudit dispositif d'affichage. Un dispositif d'affichage comprend en général une enveloppe en forme de boîte dans laquelle on a fait le vide profond. Ladite enveloppe comporte à lfinterieur une cathode dont l'action est celle d'une source d'électrons, une grille de commande et une anode recouverte d'une couche de dépôt de phosphore qui sert de section d'affichage lumineux. Dans tout dispositif d'affichage fluorescent conventionnel ayant cette constitution, les electrons emis par la cathode frappent de manière sélective le phosphore sous le contrôle de la grille de commande, pour que le phosphore soit excité de marnière sélective, pour produire l'affichage lumineux recherché. Depuis une periode recente on utilise une cathode plane comme une cathode à émission de champ par exemple (ci-apres dénommée FEC (Field Emission Cathode)) comme cathode dans les dispositifs d'affichage fluorescent à la place d'une cathode à chauffage direct. De manière genérale les cathodes FEC de type spindt comportent une couche isolante et une grille de commande qui sont stratifiés sur le conducteur de cathode du substrat de cathode. La couche isolante et la grille de commande comportent un certain nombre de trous qui debouchent sur le conducteur de cathode. Chacun de ces trous comporte à 1 'intérieur un emetteur de forme conique qui vient se placer sur le conducteur de cathode.Ensuite, l'application d'une tension d'un niveau approprie à chacun des emetteurs et à la grille de commande provoque l'émission d'électrons par l'émetteur. La cathode plane, comme une cathode FEC par exemple, ou toute autre cathode équivalente, permet aux électrons quelle émet d'entre directement contrôlés par une tension appliquée à ladite cathode. Ainsi, lorsque la cathode plane est utilise comme source d'électrons pour un dispositif d'affichage fluorescent, il est indispensable que le substrat de cathode sur lequel la cathode plane est placée soit amenage à proximité du substrat d'anode sur lequel la couche de phosphore est déposee pour empecher les faisceaux d'électrons de s 'éparpiller avant d'atteindre l'anode. De plus, lorsque le phosphore est dépose sous l'anode sous la forme d'une bande ou sous la forme de points, on est oblige d'aligner la couche de phosphore sur l'anode avec la cathode.Ceci permet uniquement de faire contrôler directement l'affichage lumineux de l'anode par le contrôle de la cathode plane. Les dispositifs d'affichage fluorescent conventionnels comportent un fixateur de gaz etudie pour pouvoir absorber le gaz résiduel qui se trouve à l'intérieur de l'enveloppe ce qui permet d'évacuer la totalité du gaz à l'intérieur de l'enveloppe et d'atteindre un niveau de vide profond. Malheureusement pour pouvoir atteindre ce but, on est oblige de maintenir dans enveloppe un espace pour loger le fixateur de gaz. De ce fait, les dispositifs d'affichage fluorescent conventionnels, comme celui qui est représente à la Figure 6, sont en général constitués par une enveloppe 101 et un substrat de cathode 100 indépendant de ladite enveloppe ce qui laisse un intervalle entre l'anode 103 et la cathode 104 qui doit etre réglé en fonction de l'épaisseur du substrat de cathode.De plus, l'alignement entre l'anode 103 et la cathode 104 est effectue par positionnement préalable du substrat de cathode 101 soit sur un élement avant en forme de plaque soit sur un élément arriere en forme de plaque qui constituent 1 'enveloppe 101 et ensuite par positionnement du substrat de cathode 100 par rapport à l'autre élément en forme de plaque sur lequel l'anode 103 est formee. Dans les dispositifs d'affichage fluorescent conventionnels ainsi constitués, l'enveloppe 103 est formée par assemblage d'éléments en forme de plaque au moyen d'un agent ou d'un materiau de scellement comme la fritte de verre à fusion à basse temperature déposée sur chaque element en forme de plaque, ce qui fixe lesdits éléments en forme de plaque l'un sur l'autre par application verticale d'une pression sur lesdits éléments tout en les maintenant écartes par interposition d'une pince ou de tout dispositif équivalent et en soumettant lesdits éléments en forme de plaque à un traitement thermique ou une cuisson pour faire fondre le materiau de scellement, ce qui a pour effet de sceller integralement lesdits elements en forme de plaque l'un avec l'autre. Ainsi, l'enveloppe 101 est maintenue sous pression par la pince ou tout autre dispositif équivalent placé de manière interposée. De ce fait l'irrégularité du profil des plaques latérales 102 de l'enveloppe 101 provoque un defaut d'alignementdes éléments en forme de plaque l'un par rapport à l'autre pendant l'assemblagede l' enveloppe 101, ce qui rend l'alignement horizontal entre l'anode 103 et la cathode 104 tres difficile.Dans un meme temps l'irrégularité de profil des plaques latérales 102 oblige à appliquer une tolérance à l'intervalle entre l'anode 103 et la cathode 104 ce qui rend impossible de placer l'élément avant en forme de plaque et l'élément arriere en forme de plaque tres pres l'un de l'autre et avec grande precision. De plus, dans les dispositifs d'affichage fluorescent conventionnels l'enveloppe 101 est dans le cas le plus général une plaque de verre. En outre, le corps plat de l'anode 100 est souvent en Si pour le cas ou on souhaiterait former le circuit de commande de la cathode 103 sur le substrat de cathode 100.Dans un tel cas, lorsque les dispositifs d'affichage fluorescent sont constitués par un substrat de cathode 110 monte sur l'element avant en forme de plaque ou l'élément arriere en forme de plaque de l'enveloppe 101 de la maniere conventionnelle appliquée dans la profession la difference entre le coefficient de dilatation du substrat de cathode 100 et celui de l'élément en forme de plaque provoque une détérioration soit du substrat de cathode 100 soit de l'élément en forme de plaque de l'enveloppe 101 pendant le traitement thermique. De plus, les dispositifs d'affichage fluorescent conventionnels sont constitues de manière à ce que le substrat de cathode 100 sur lequel la cathode 104 est amenagee soit séparé de l'enveloppe 101 sur laquelle l'anode 103 est amenagée. Une telle constitution rend tres difficile la connexion entre chacun des éléments d'électrode de la cathode 104 et une sortie de fil qui traverse la section scellée de maniere étanche de l'enveloppe 101. Ce branchement des fils 105 est effectué de maniere conventionnelle par soudage. Malheureusement, ceci presente un inconvénient en ce sens qu'il est impossible de placer l'anode 103 et la cathode 104 proche l'une de l'autre pour éviter que toute boucle de fil soit en contact avec l'un quelconque des elements d'électrode. La présente invention a ete réalisée pour pallier l'inconvénient présente par les dispositifs de 1 'art antérieur. En consequence, la presente invention a pour objet, entre autre, de proposer un dispositif d'affichage fluorescent comprenant une cathode plane capable de réaliser avec grande précision l'alignement horizontal entre la cathode et l'anode. Un autre objet de la presente invention propose un dispositif d'affichage fluorescent comprenant une cathode plane qui permet d'aménager la cathode et l'anode l'une par rapport à l'autre tout en réduisant de maniere appropriée l'intervalle entre elles. Un autre objet de la presente invention propose un dispositif d'affichage fluorescent comprenant une cathode plane qui permet de faciliter le branchement des fils à la cathode. La présente invention comprend encore un autre objet qui propose un procédé de fabrication des dispositifs d'affichage fluorescent permettant effectivement de produire des dispositifs d'affichage fluorescent qui incorporent les objets de la presente invention ci-dessus mentionnés. Un des aspects de la presente invention propose un dispositif d'affichage fluorescent comprenant une enveloppe formée en fixant intégralement un substrat à un boîtier par l'intermédiaire d'une couche d'agent de scellement, une anode formée sur le substrat d'anode dans l'enveloppe et recouverte d'une couche de dépôt de phosphore, des éléments de support fixés sur la couche de scellement, un substrat de cathode supporté dans l'enveloppe au moyen d'elements de support de façon à ce qu'il fasse face à l'anode tout en laissant un intervalle prédéterminé entre anode et cathode, une cathode plane formee sur le substrat de cathode et enfin des sorties de fils branchees sur le substrat de cathode et placées de maniere à ce qu'elles traversent la couche de scellement à l'intérieur de l'enveloppe. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, le substrat de cathode est fabrique dans un materiau dont le coefficient de dilatation est different de celui du materiau du bottier. Dans un mode de réalisation de la presente invention, la cathode plane est une cathode FEC. Dans un mode de realisation preféré de la presente invention, le dispositif d'affichage fluorescent comporte en outre un fixateur de gaz amenage entre le substrat de cathode et le bottier pour adsorber le gaz résiduel. Un autre aspect de la presente invention propose un procéde de fabrication de dispositif d'affichage fluorescent. Ce procédé comprend la phase de montage du substrat de cathode sur lequel une cathode plane est formée, à travers les elements de support, sur une grille de connexion comprenant des sorties de fil, la phase de superposition d'un cadre de support sur laquelle un substrat d'anode et l'anode formée sur ledit substrat sont maintenus par l'intermédiaire de la partie périphérique dudit cadre sur la grille de connexion d'une maniere qui permette de maintenir l'anode et la cathode opposees l'une par rapport à 1 'autre, la phase de réglage de la relation de distance entre l'anode et la cathode, la phase de raccordement de la grille de connexion au cadre de support, la phase de scellement etanche du substrat d'anode et du boîtier l'un sur l'autre tout en maintenant de maniere interposee les sorties de fils de la grille de connexion entre le substrat d'anode et le boîtier, ce qui a pour effet de creer une enveloppe, et la phase de retrait de la grille de connexion de l'enveloppe. Les objets ci-dessus mentionnés de la presente invention ainsi que ses autres objets et qu'un grand nombre des avantages que possède la presente invention seront facilement apprecies au fur et à mesure du developpement de la connaissance de la presente invention au fil de la description qui suit consideree conjointement avec les dessins qui l'accompagnent et qui sont les suivants:: la Figure 1 qui est une vue en coupe des phase successives de fabrication du dispositif d'affichage fluorescent d'un des modes de réalisation selon la présente invention; la Figure 2 qui est une vue de dessus montrant une grille de connexion et un substrat de cathode dans le dispositif d'affichage fluorescent représente à la Figure 1; la Figure 3 qui est une vue en coupe prise le long de la ligne d'axe A-A de la Figure 1; la Figure 4(a) qui est une vue de face d'un substrat d'anode à l'intérieur du dispositif d'affichage représente à la Figure 1; la Figure 4(b) qui est une vue de dessous du substrat d'anode représenté à la Figure 4(a); la Figure 5, qui est une vue en perspective partielle du substrat d'anode représente à la a Figure 4(a); et la Figure 6, qui est une vue en coupe d'un dispositif d'affichage fluorescent conventionnel. Passons maintenant à la description de la présente invention en nous reportant aux figures qui accompagnent ladite description. Les Figures 1 à 3 illustrent un étape du procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage fluorescent selon la présente invention. Comme on peut le voir sur les Figures 1 à 3 un substrat de cathode 1 de forme rectangulaire fabrique en Si comporte sur sa face supérieure une cathode FEC 2 servant de cathode plane. Le substrat de cathode 1 est place sur deux éléments de support métalliques 3. Les éléments de support 3 comportent chacun une bande métallique de forme rectangulaire qui epouse les contours du substrat de cathode 1 et comportent à chacune de leurs extrémités des brides 4. Ensuite une grille de connexion 5 est aménagee sur le substrat de cathode 1 placé sur les éléments de support 3.La grille de connexion 5 comporte une section cadre 5 de forme rectangulaire et dont la surface est superieure à la configuration exterieure de l'enveloppe devant être assemblée. La section cadre 6 et les brides 4 de chacun des éléments de support 3 sont fixes les uns aux autres pour fixer le substrat de cathode 1 à la grille de connexion 5. L'amenagement du substrat de cathode 1 sur les éléments de support 3 facilite le branchement à la terre. La section cadre 6 de la grille de connexion 5 comporte sur un des ses bords interieurs des sorties de fils 7 (7a, 7b), des languettes de maintien 8 (8a, 8b, 8c) et une broche de montage 9 du fixateur de gaz. Les sorties de fils 7 comportent une pluralite de premières sorties de fils 7a chacune d'elle étant formée sur la partie 6a des côtes étroits 6a et 6b ou largeurs de la section cadre 6 de la grille de connexion 5 et lesquelles sorties de fils 5 sous l'effet d'une force élastique prédéterminée, viennent buter contre la bosse de contact 10 d'une borne connectée à chacun des élements d'électrode de la cathode FEC 2 formée sur le substrat de cathode 1.Les sorties de fil 7 comportent aussi une pluralite de secondes sorties de fils 7b dont chacune d'elle est formee sur l'autre côte étroit ou largeur, 6b de la section cadre 6, de façon à ce que cesdites sorties de fils puissent être recourbees vers le haut à leur extrémité distante de ladite section cadre 6, ce qui permet de les connecter aux bornes de l'anode 12 formée sur le substrat d'anode 11 comme nous l'expliquons ci-dessous. Les languettes de maintien 8 comportent une pluralite de premières languettes de maintien 8a dont une d'elles est formee sur le côté etroit, ou largeur 6a, de la section cadre 6 et deux autres sont formees sur l'autre côte etroit ou largeur 6b de ladite section cadre 6. Chacune des premières languettes de maintien 8a vient buter contre la face d'extrémité de chacun des côtes étroits, ou largeur, du substrat de cathode 1 correspondant à ladite languette pour positionner le substrat de cathode 1 dans le sens de sa longueur. Les languettes de maintien 8 comportent aussi une pluralité de secondes languettes de maintien 8b placées sur l'autre côté étroit, ou largeur, de la section cadre 6 de maniere à maintenir l'autre côte étroit, ou largeur, du substrat de cathode 1. De plus les languettes de maintien 8 comportent une troisième languette de maintien 8c placee sur chaque côté long, ou longueur, de la section cadre 6 de la grille de connexion 5 pour maintenir vers le bas chacun des côtes long ou longueur du substrat de cathode 1.Le côté court ou largeur du substrat de cathode 1 décrit cidessus est maintenu vers le bas par les premières sorties de fil 7a. Un fixateur de gaz 13 qui a pour fonction d'absorber le gaz residuel se trouvant dans l'enveloppe décrite ci-dessous est monté sur la broche de montage de fixateur 9. Le substrat d'anode 11 comme on peut le voir sur les Figures 1, 4 et 5 comporte sur sa face intérieure une anode 12 qui comprend un conducteur d'anode 14 et une couche de phosphore 15 deposee sur ladite anode. Le substrat d'anode 11 comporte sur sa périphérie extérieure un cadre de support 17. Le cadre de support 17 comporte une section cadre 18 de forme rectangulaire qui couvre la partie bord peripherique de la face exterieure du substrat d'anode 11 et quatres brides de montage 19 dirigees vers la face intérieure du substrat d'anode Il a partir des quatre côtes de la section cadre 18 et qui, par consequent, se projettent vers l'extérieur dans le même plan que la face intérieure du substrat d'anode 11. Ensuite comme on peut le voir sur la Figure 1, le substrat de cathode fixe temporairement à la grille de connexion 5 est ensuite placé à l'intérieur d'un bottier 20 en verre. Plus précisément, la grille de connexion 5 et l'enveloppe 20 ont te combinées ensemble pour que le substrat de cathode 1 supporté par ses éléments de support 3 et le fixateur de gaz 13 soient loges dans le bottier 20 et que les sorties de fils 7 de la grille de connexion 5 et les brides 4 des elements de support 3 soient en contact avec le bord périphérique d'une ouverture dans le bottier 20. Sur le bord peripherique de l'ouverture dans le boîtier 20 est déposé un matériau de scellement qui permet de former la couche de scellement decrite ci-dessous. Ensuite, le substrat d'anode 11 est placé sur la grille de connexion 5 tout en maintenant l'anode 12 dirigée vers le bas, ce qui permet d'aligner ledit substrat avec le substrat de cathode 1 comme on peut le voir sur la Figure 1. Dans ce cas, les substrats 1 et 11 sont aménagés de maniere à être sépares l'un de l'autre par un intervalle réduit de façon à ce que l'alignement des deux substrats puisse être effectue avec precision étant donne qu'il est possible de prévoir des marques d'alignement à cet effet. Ensuite5 la fixation est effectuée entre les brides de montage 19 du cadre de maintien 17 du substrat d'anode 11 et les parties de la grille de connexion 5 contre lesquelles les brides 19 viennent buter. La fixation peut être effectuée à l'aide d'un moyen approprié comme la soudure, le sertissage ou tout autre moyen équivalent.Cette fixation permet de maintenir ensemble le substrat de cathode 1 et le substrat d7anode 11 tout en les alignant avec précision l'un par rapport à l'autre pour empêcher tout décalage entre le profil de l'anode 12 et celui de la FEC 2 pendant le traitement thermique ultérieur. La fixation du cadre de maintien 17 et de la grille de connexion 5 entre les brides de montage 19 oblige les bosses de contact 10 à se déformer ou a s' écraser suffisamment pour quelles n' aient plus qu'une épaisseur nominale. Ensuite, on effectue la phase de scellement pour fixer de manière etanche le substrat d'anode 11 au bottier 20, pour former l'enveloppe 22. Dans cet exemple l'intervalle entre le substrat d'anode 11 et le substrat de cathode 1 est essentiellement maintenu constant par l'épaisseur 5 de la a grille de connexion interposee entre les deux du fait de la déformations ou de l'ecrasement suffisant des bosses de contact 10 pour qu'elles n' aient plus qu' une épaisseur nominale. Les sorties de fils 7 de la grille de connexion 5 traversent la couche de scellement de l'enveloppe 22 par une traversee etanche à l'air ce qui permet de les mettre en contact directement avec la bosse de contact 10 sur le substrat de cathode 1.Ainsi, le mode de realisation illustre facilite la connexion entre les sorties de fils et le substrat de cathode et ameliore la fiabilité de la connexion electrique par rapport aux dispositifs de l'art antérieur qui utilisaient des techniques de liaison par soudure ou autre pour les fils. Ensuite, le vide est fait à l'intérieur de l'enveloppe 22 au travers d'un trou d'evacuation 23 forme dans le boîtier 20 et ensuite ledit trou d'évacuation 23 est recouvert d'élément en forme d'obturateur 24. Ensuite, la partie inutile de chacune des grilles de connexion 5 et des elements de support 3 est retiree. Le cadre de maintien 17 monte sur le substrat d'anode 11 peut être demonte dudit substrat. Dans le mode de réalisation illustré, le boîtier 20 est complètement en verre. Il est possible toutefois d'utiliser une solution faisant intervenir une combinaison de plaques de verre epousant la forme d'une boîte. De plus, la bosse de contact pour chacune des bornes prévues sur le substrat de cathode 1 peut être faite dans un materiau approprie comme du Au, Al, Cu, Ag, Ag/Pol ou tout autre metal équivalent. De plus, les sorties de fils 7 de la grille de connexion 5 en contact avec la bosse de contact 10 sont de préférence fabriquées dans un materiau qui leur donne l'élasticité nécessaire. Dans ce but, la sortie de fil peut être recourbee ou en forme de boucle à l'extrémité distante de ladite sortie de fil. Comme on peut le voir de ce qui précède la présente invention présente une constitution dans laquelle d'une part le substrat de cathode sépare de l'enveloppe est supporté au moyen des elements de support et, d'autre part, la grille de connexion et le substrat d'anode constituant une partie de l'enveloppe sont montes sur le cadre de maintien, avec ensuite fixation de la grille de connexion au cadre de maintien après alignement du substrat de cathode et du substrat d'anode. La constitution de la presente invention se presentant de cette façon au positionnement horizontal du substrat de cathode d'être effectué complètement avant la formation de l'enveloppe ce qui permet d'aligner le substrat de cathode et le substrat d'anode avec un degre élevé de precision sans le handicap qu'imposent les irrégularités de profil de la partie laterale de l'enveloppe pendant la formation de l'enveloppe. De plus, même lorsque le substrat de cathode est fabriqué dans un matériau dont le coefficient de dilatation est différent de celui du substrat anode, l'enveloppe et/ou le substrat de cathode sont effectivement protégées contre toute détérioration etant donné que le substrat de cathode est aménagé dans l'enveloppe tout en restant flottant à l'intérieur de ladite enveloppe. D'autre part, on peut laisser un espace au niveau de la face arrière du substrat de cathode pour amenager le fixateur de gaz entre le substrat de cathode et l'enveloppe. En outre, le substrat d'anode et le substrat de cathode sont maintenus l'un contre l'autre quel que soit l'épaisseur de cet espace De plus, les sections bornes de ladite cathode plane formee sur le substrat de cathode sont connectées au sorties de fils tout en etant maintenues sous pression et les sorties de fils sont connectees à la cathode dans l'enveloppe maintenue sous vide, ce qui établit de manière positive la connexion electrique entre ladite cathode et lesdites sorties de fils. Bien que la presente invention ait ete decrite en se référant aux dessins avec une certain degre de particularité sous la forme d'un mode de réalisation préféré, des modifications et des variantes evidentes sont possibles à la lumière des connaissances donnees ci-dessus. REVENDICATIONS REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'affichage fluorescent comprenant une enveloppe (20) dans laquelle le substrat d'anode (11) forme partie intégrante du boîtier par l'intermédiaire d'une couche de scellement; une anode (12) formée sur ledit substrat d'anode à l'intérieur de ladite enveloppe et sur laquelle est déposee une couche de phosphore (15); des éléments de support (3) fixes sur ladite couche de scellement; un substrat de cathode (1) supporté dans ladite enveloppe au moyen desdits éléments de support (3) de manière à ce que ledit substrat fasse face à ladite anode à une distance prédéterminée définie entre ledit substrat et ladite anode; une cathode plane (2) formée sur ledit substrat de cathode; et des sorties de fils (7) amenagees de manière à ce quelles traversent ladite couche de scellement pour aboutir dans ladite enveloppe, lesdites sorties de fils étant branchées audit substrat de cathode 2. - Dispositif d'affichage fluorescent selon la revendication 1, dans lequel ledit substrat de cathode (1) est fabrique dans un matériau dont le coefficient de dilatation est différent de celui du matériau dudit boîtier. 3. - Dispositif d'affichage fluorescent selon la revendication 1 ou selon la revendication 3, dans lequel ladite cathode plane (2) est une cathode FEC (cathode à effet de champ). 4. - Dispositif d'affichage fluorescent selon la revendication 1, comprenant en outre un fixateur de gaz (13) amenage entre ledit substrat de cathode et ledit boîtier pour absorber le gaz résiduel. 5. - Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage fluorescent, comprenant les phases suivantes: montage, au travers d'éléments de support, du substrat de cathode, sur lequel est formée une cathode plane5 sur une grille de connexion comprenant les sorties de fils; superposition du cadre de maintien sur lequel un substrat d'anode et son anode solidaire sont maintenus au travers de la partie périphérique dudit substrat sur ladite grille de connexion de façon à ce que ladite anode et ladite cathode soient opposées l'une par rapport à 1 'autre; réglage d'une relation de position entre ladite anode et ladite cathode; raccordement ensemble de ladite grille de connexion et dudit cadre de maintien; ; scellement ensemble de manière etanche dudit substrat d'anode et du boîtier tout en maintenant de maniere interposée les sorties de fils de ladite grille de connexion entre ledit substrat d'anode et ledit boîtier dont le résultat est la formation de l'enveloppe; et extraction de ladite grille de connexion de ladite enveloppe.