Brevet FR2718269A1 — publié le 19951006

PROCÉDÉ D'AMÉLIORATION DE LA CONDUCTIVITÉ DES CONDUCTEURS COLONNES DES ÉCRANS PLATS A MICROPOINTES,ET ECRANS AINSI OBTENUS La présente invention a pour objet un procédé d'amélioration de la conductivité des conducteurs colonnes des écrans plats à micropointes, ainsi que les écrans ainsi obtenus. 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. Dans ce type d'écrans, à chaque point lumineux (pixel), est associé une surface émissive située en visà-vis du ou des luminophores correspondants, 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). La cathode est constituée d'au moins trois couches déposées successivement sur un substrat généralement de verre, 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'images sur un écran à micropointes suppose l'utilisation de circuits électroniques d'adressage des lignes et des colonnes. Ces circuits sont constitués de portes ("drivers"), à raison d'une porte par colonne et une porte par ligne. Dans la plupart des modes d'adressage, une ligne est polarisée à une tension déterminée, pendant que toutes les colonnes sont polarisées simultanément à une tension fonction de l'intensité lumineuse à appliquer au pixel se trouvant à l'intersection de la ligne polarisée avec la colonne considérée. Pour chaque ligne, toutes les colonnes sont ainsi polarisées. Le passage des colonnes d'une polarisation nulle à une polarisation non nulle s'accompagne de la charge et de la décharge du condensateur que représente la structure colonne-ligne. La constante de charge liée à ce phénomène dépend de la résistance propre du conducteur colonne (et du conducteur ligne) pour la section située entre la porte et la ligne considérée. De telle sorte que pour une ligne se trouvant près de la connexion à la porte électronique, par exemple en haut de l'écran, la résistance série avec le condensateur équivalent est plus faible que la même résistance série pour une ligne se trouvant loin de la porte, par exemple en bas de l'écran. Ce problème de résistance série non constante en fonction de la ligne conduit à: - Un comportement d'image différent selon la position sur l'écran. A la limite, si la résistance de colonne était très grande, le condensateur équivalent n'aurait pas le temps de se charger complètement durant le temps d'excitation de la ligne. - Une limitation de la taille des écrans qu'il est possible de produire sans avoir d'effet gênant de résistance série. La présente invention a pour objectif de remédier à cet état de choses. Elle permet en effet, en diminuant fortement la résistance des conducteurs colonnes, d'améliorer la qualité des images et d'envisager la réalisation d'écrans de plus grande taille. Le procédé consiste à réaliser dans le verre qui servira de support à la cathode, par des techniques connues, des tranchées sur toute la longueur de l'écran, dans le sens des colonnes, et à déposer dans ces tranchées un matériau de faible résistivité, tel qu'un métal, au dessous de chaque conducteur de colonne et en contact électrique avec celui-ci, de manière à le doubler d'une ligne conductrice diminuant sa résistance. 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 représente en perspective cavalière une portion d'écran à micropointes, la figure 2 est un schéma montrant l'adressage matriciel des conducteurs de colonnes et de lignes, la figure 3 est une vue en perspective cavalière montrant la disposition des tranchées dans la plaque cathode, et les figure 4 à 6 représentent le détail A de la figure 3 agrandi et montrent différentes phases et modes de réalisation des lignes à faible résistivité. 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): la plaque cathodique 1, les conducteurs cathodiques ou conducteurs colonnes 2, les conducteurs de ligne 3 formant la grille, séparés des précédents par une couche isolante (non représentée), un espace vide 4 et une plaque avant 5 de verre recouverte sur sa face interne d'une couche conductrice transparente constituant l'anode 6 portant les luminophores 7. Un faisceau d'électrons émis sous vide par les micropointes 8 reliées électriquement aux conducteurs cathodiques 2 et modulé par le potentiel de la grille 4 est accéléré en direction de l'anode 6 où il excite les luminophores 7. Grâce à la faible distance pointe-anode, la focalisation est obtenue par effet de proximité sans aucune optique électronique. L'adressage matriciel des lignes et colonnes est assuré au moyen de circuits électroniques 9, 9' comportant une porte 10 pour chaque conducteur colonne 2, et pour chaque conducteur ligne 3. L'invention consiste à utiliser un matériau connu pour sa faible résistivité, tel que le cuivre, l'or, l'argent, le nickel ou le palladium, et à le déposer selon une organisation originale, sous le conducteur colonne 2, en contact électrique avec celuici, de telle sorte qu'il puisse servir de renfort faiblement résistant aux colonnes. Dans le verre de la plaque cathodique 1, au début du procédé de fabrication, ou après quelques premières étapes, on réalise des tranchées il dans toute la longueur de l'écran, dans le sens des colonnes. La technique de réalisation des tranchées dans le verre est connue. Après dépôt de couches protectrices 12 et/ou d'arrêt, ainsi que d'une couche d'accrochage 13, la tranchée il est remplie de matériau conducteur 14 très faiblement résistif, qui sera éventuellement recouvert d'une couche d'antioxydation 16, par exemple un isolant, recouvrant également le verre en dehors des tranchées 11, et qu'il faudra éliminer par endroits pour permettre au matériau faiblement résistant d'être en contact avec les conducteurs colonnes 2. Le dépôt du matériau conducteur 14 se fait par des techniques appropriées telles que la pulvérisation, le dépôt électrocatalytique (électrodépôt), ou autocatalytique (dépôt spontané ou "electroless"). Le dépôt autocatalytique est effectué sur le substrat à métalliser à partir d'un bain contenant le sel du métal à déposer. Lorsque le substrat est plongé dans ce bain, des "microsites" anodiques et cathodiques se créent sur la surface à métalliser, qui constituent en quelque sorte des micro électrodes. L'oxydation d'un des constituants du bain produit les électrons nécessaires à la réaction de réduction des ions métalliques sur la surface à couvrir. La réaction est autocatalytique et se poursuit d'elle même jusqu'à épuisement des ions en solution. Le bain pourra être constitué d'une solution à base de sels de métal (sulfates et chlorures) comme source d'ions, de formaldéhyde comme agent réducteur, d'éthylènediaminetétracide ou tartrates comme complexant des ions métalliques, d'un régulateur de pH (p. ex. NaOH), et d'additifs (NaCN, par exemple) pour améliorer la vitesse et la stabilité du bain, ainsi que les propriétés morphologiques et mécaniques du métal déposé Si le substrat à métalliser est conducteur, le dépôt a lieu sur le substrat, s'il est isolant il n'a pas lieu. C'est cette propriété qui est utilisée pour faire des dépôts localisés ou sélectifs. Dans le cas d'une plaque cathode 1 en verre, la surface à métalliser, non conductrice par nature, doit recevoir une couche d'accrochage 13 catalytique conductrice, ou d'ensemencement, compatible avec le substrat, pouvant consister en une solution chimique à base d'étain et palladium, ou être formée par étalement d'un précurseur organométallique (acétate de palladium), ou par dépôt d'une fine couche d'un métal catalytique approprié, réalisée par pulvérisation ou autre technique. La mise en forme de la couche d'accrochage 13 peut être réalisée à l'aide d'une couche protectrice 12 (couche "lift-off", figure 4) recouvrant les surfaces du substrat en dehors des tranchées 11, ou en éliminant après dépôt les zones non utiles 17 (figures 4, 5) à l'aide de gravure plasma (si l'on protège les zones à protéger par une résine ou autre), de polissage mécanochimique ou à l'aide d'un traitement laser des zones à éliminer pour le précurseur organométallique. De la même manière, le matériau conducteur 14 peut être déposé sur toute la surface de la plaque cathode 1, puis être éliminé entre les tranchées 11 par polissage mécano-chimique de façon à laisser subsister des lignes à forte conductance enterrées dans le verre. 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 procédés similaires. REVENDICATIONS 10. Procédé d'amélioration de la conductivité des conducteurs colonnes des écrans plats à micropointes, destiné aux écrans de visualisation constitués d'une enceinte sous vide formée de deux plaques de verre mince, la plaque arrière ou plaque cathode (1), comportant un réseau matriciel de micropointes (8) émettrices d'électrons, et la plaque avant ou plaque anode (5), recouverte d'une couche conductrice (6) transparente portant des luminophores (7), caractérisé en ce que des tranchées (11) sont réalisées par des techniques connues dans la plaque cathode (1), sur toute la longueur de l'écran, dans le sens des conducteurs colonnes (2) et au-dessous de chacun de ceux-ci, lesdites tranchées étant remplies d'un matériau conducteur (14) à très faible résistivité en contact électrique avec ledit conducteur colonne, de manière à augmenter fortement sa conductance. 20. Procédé selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le matériau conducteur (14) à très faible résistivité est constitué de l'un des métaux ci-après: cuivre, or, argent, nickel, palladium. 30. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le matériau conducteur (14) est déposé sur une couche d'accrochage (13), elle-même déposée sur la plaque cathode (1) et consistant en une solution chimique, ou formée par étalement d'un précurseur organométallique, ou par dépôt d'une fine couche d'un métal catalytique approprié. 40. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le matériau conducteur (14) est déposé sur toute la surface de la plaque cathode (1), les zones non utiles (17) situées entre les tranchées (11) étant ensuite éliminées par polissage mécano-chimique de façon à laisser subsister des lignes à forte conductance enterrées dans le verre. 5 . Procédé selon la revendication 3, se caractérisant par le fait que la couche d'accrochage (13) est déposée sur toute la surface de la plaque cathode (1), les zones non utiles (17) situées entre les tranchées (11) étant ensuite éliminées par polissage mécano-chimique. 60. Procédé selon la revendication 3, se caractérisant par le fait que la mise en forme de la couche d'accrochage (13) est réalisée à l'aide d'une couche protectrice (12) (couche "lift-off") recouvrant les surfaces de la plaque cathode (1) en dehors des tranchées (11). 70. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le dépôt du matériau conducteur (14) est réalisé par dépôt autocatalytique effectué sur la plaque cathode (1) à partir d'un bain contenant le sel du métal à déposer. 80. Procédé selon la revendication 7, se caractérisant par le fait que le bain du dépôt autocatalytique est constitué d'une source d'ions faite d'une solution à base de sels de métal, d'un agent réducteur comme le formaldéhyde, d'un complexant des ions métalliques comme l'éthylènediaminetétracide ou les tartrates et d'additifs tels que le NaCN pour améliorer la vitesse et la stabilité du bain ainsi que les propriétés morphologiques et mécaniques du métal déposé. 90. Écran de visualisation plat à micropointes réalisé selon le procédé des revendications précédentes, du type constitué d'une enceinte sous vide formée de deux plaques de verre mince, la plaque arrière ou plaque cathode (1), comportant un réseau matriciel de micropointes (8) émettrices d'électrons, et la plaque avant ou plaque anode (5), recouverte d'une couche conductrice (6) transparente portant des luminophores (7), caractérisé en ce qu'il comporte des tranchées (11) dans la plaque cathode (1), courant sur toute la longueur de l'écran, dans le sens des conducteurs colonnes (2) et au-dessous de chacun de ceux-ci, lesdites tranchées étant remplies d'un matériau conducteur (14) à très faible résistivité en contact électrique avec ledit conducteur colonne, de manière à augmenter fortement sa conductance.