Brevet FR2711273A1 — publié le 19950421

ÉCRAN PLAT A ANODE DOUBLEMENT COMMUTÉE, UTILISANT DES BANDES DE COULEUR DANS LE SENS DES LIGNES La présente invention a pour objet un écran plat à anode doublement commutée, utilisant des bandes de couleur dans le sens des lignes. 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 us). 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. Après dépôt des susdites couches, il est pratiqué dans la grille et la couche isolante des trous dans lesquels sont ensuite déposées les micropointes. On trouve fréquemment des couches supplémentaires, par exemple une couche résistive de limitation du courant cathodique. 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 sont constitués de bandes parallèles aux colonnes, 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. 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, ce contraste 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 demande de brevet enregistrée sous le N FR 93 05 541 par le même déposant, décrit un écran plat à adressage matriciel dans lequel l'anode est découpée, dans le sens des colonnes, 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. Cette disposition permet une amélioration sensible du contraste de proximité. Cependant, pour une colonne de pixels, un écran couleur nécessite six réseaux de bandes de couleur supportant les luminophores et, dans un temps trame, six sous-images (deux images de chaque couleur rouge vert bleu) doivent être successivement produites pour composer l'image complète, l'anode étant commutée à chacune des six sous-images (Images rouges vertes et bleues) entrelacées dans le sens des colonnes. Les fréquences de fonctionnement de l'électronique sont plus élevées, ce qui entraîne une augmentation de la consommation de l'écran. De plus, chaque sous-image étant maintenue un sixième du temps trame, il faut deux fois plus de courant pour obtenir la même luminosité (la luminosité étant, en première approche, proportionnelle au courant d'électrons qui frappe les luminophores). La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en permettant d'augmenter la durée de chaque sous-image, et donc la luminosité, sans augmenter le courant, ni la fréquence de fonctionnement. Le dispositif selon cette invention est constitué d'un écran plat à adressage matriciel dans lequel l'anode est découpée en bandes de luminophores isolées électriquement et disposées parallèlement aux lignes formées par la grille de la cathode, à chaque ligne correspondant trois bandes une pour chacune des trois couleurs fondamentales rouge, vert et bleu, à chaque groupe de deux lignes cathodiques, une ligne impaire et une ligne paire, correspondant six bandes adjacentes organisées en six réseaux électriquement indépendants pouvant être polarisés alternativement ou en séquences. 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, la figure 2 est une coupe partielle en perspective cavalière représentant la disposition des lignes et des colonnes d'une cathode d'écran à micropointes, la figure 3 représente, vue en plan, une partie d'anode d'écran couleur selon l'invention et, la figure 4 est une coupe partielle vue suivant la flèche A de la figure 2 l'invention montrant la disposition et le raccordement électrique des bandes de luminophores. 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, les conducteurs cathodiques ou conducteurs colonnes 3, une couche isolante 4, les conducteurs de ligne ou grille 5, un espace vide 6 et une couche de verre avant 2 recouverte sur sa face interne d'une couche conductrice transparente constituant l'anode 7, et de luminophores 8. Un faisceau d'électrons 9 émis sous vide par les micropointes 10 reliées électriquement aux conducteurs cathodiques et modulé par le potentiel de la grille 5 est accéléré en direction de l'anode 7 o il excite les luminophores 8 (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 7 découpée en bandes de luminophores juxtaposées, isolées électriquement les unes des autres et disposées parallèlement aux lignes et non parallèlement aux colonnes, comme cela se fait normalement. Pour une ligne Li, L2... de la cathode, l'anode comporte une bande pour chacune des trois couleurs fondamentales rouge (R), vert (V) et bleu (B), à chaque paire de lignes cathodiques. A chaque groupe de deux lignes cathodiques, une ligne impaire et une ligne paire L1-L2, L3-L4..., correspond six bandes adjacentes Rl Vl B1 R2 V2 B2 organisées en six réseaux électriquement indépendants pouvant être polarisés alternativement ou en séquences, les réseaux Ri, B1, V1 étant situés sur les cathodes des lignes impaires L1, L3, L5..., et les réseaux R2, B2, V2 sur les cathodes des lignes paires L2, L4, L6... Dans le brevet antérieur cité plus haut, une sous-image d'une couleur déterminée est réalisée en balayant chaque ligne en séquence et dans l'ordre, ce qui nécessite six sous-images par temps de trame. Dans la présente invention, chaque sous-image d'une couleur déterminée R, V, B est créée en adressant durant un temps de sous-image d'abord les lignes impaires L1, L3, L5... puis, au temps de sous-image suivant, les lignes paires L2, L4, L6..., de manière à n'avoir que trois sous- images par temps de trame, l'anode étant donc commutée au début d'une sous-image, puis au cours de cette dernière. L'adressage se fait couleur par couleur, en un tiers du temps trame par couleur. Durant la moitié de la durée d'affichage d'une couleur, soit un sixième de temps trame, les lignes impaires sont adressées en polarisant le réseau d'anode impair; durant la seconde moitié de la durée d'affichage de cette même couleur, l'anode est commutée du réseau impair au réseau pair de même couleur, de façon à ce que lorsqu'une ligne impaire est adressée, elle soit entourée de deux lignes de rang pair qui ne sont pas polarisées. Grâce à cette disposition une bande de luminophore mise à un potentiel est en tous temps entourée de deux bandes à un potentiel différent. Ainsi en polarisant alternativement les bandes colorées correspondant aux lignes impaires Li, L3, L5..., puis les bandes correspondant aux lignes paires L2, L4, L6..., on attire les électrons émis par la cathode exactement sur le groupe de bandes polarisées qui lui fait face, sans possibilité pour lesdits électrons d'être captés par les bandes adjacentes. Cette polarisation alternative des bandes 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 1 . Écran plat à anode doublement commutée, utilisant des bandes de couleur dans le sens des lignes, applicable au domaine des écrans de visualisation plats à adressage matriciel lignes-colonnes, et plus particulièrement des écrans à micropointes, caractérisé en ce que l'anode (7) est découpée en bandes de luminophores juxtaposées, isolées électriquement les unes des autres et disposées parallèlement aux lignes (L1, L2, L3) formées par la grille (5) de la cathode, à raison de trois bandes par ligne cathodique, une pour chacune des trois couleurs fondamentales rouge (R), vert (V) et bleu (B), à chaque groupe de deux lignes cathodiques, une ligne impaire et une ligne paire (L1-L2, L3-L4...), correspondant six bandes adjacentes (R1 Vl B1 R2 V2 B2) organisées en six réseaux électriquement indépendants, trois réseaux impairs (R1, B1, Vl) situés au-dessus des lignes cathodiques impaires (L1, L3, L5...), et trois réseaux pairs (R2, B2, V2) situés au-dessus des lignes cathodiques paires (L2, L4, L6...). 2 . Écran plat selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les six réseaux (R1, R2, Vl, V2, B1, B2) électriquement indépendants peuvent être polarisés alternativement ou en séquences, de manière à obtenir un adressage couleur par couleur, en un tiers du temps trame par couleur (R, V, B), les réseaux impairs (R1, B1, V1) étant adressés durant la moitié de la durée d'affichage d'une couleur, soit un sixième de temps trame, et les réseaux pairs (R2, B2, V2) étant adressés durant la seconde moitié de la durée d'affichage de cette même couleur. 3 . Écran plat à micropointes selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que chaque sous-image d'une couleur déterminée (R, V, B) est créée en adressant durant un temps de trame d'abord les lignes impaires (Li, L3, L5...) puis, au temps de trame suivant, les lignes paires (L2, L4, L6...), de manière à n'avoir que trois sous-images par temps de trame, l'anode étant commutée au début d'une sous-image, puis au cours de cette dernière.