Brevet FR2747505A1 — publié le 19971017

Dispositif d'affichage de type à émission de champ et son procédé d'attaque Ldd présente rivent ion concerne un dispositif d'affichage de type a émission de champ, et. plus particulièrement, un dispositif d'affichage de type à émission de champ comprenant des cathodes froides et un procédé d'attaque de ce dispositif. Lorsqu'un champ électrique, établi à une valeur d'à peu près 109 (V/m), est appliqué sur une surface d'un matériau métallique ou celle d'un matériau semi-conducteur, un effet Tunnel a lieu afin de permettre à des électrons de traverser une barrière, donnant lieu à une décharge des électrons dans un vide, même à une température normale. Uri tel phénomène est dénommé "émission de champ" et une cathode, conçue de manière à émettre des électrons d'après un tel principe, est dénommé "cathode à émission de champ" (dénommé également ci-après "FEC". Récemment, le développement des techniques d'intégration des semi-conducteurs a donné lieu à la fabrication d'une FEC d'une taille aussi petite que des microns, qui est typiquement connue dans l'art comme une FEC du type Spindt. Ta a fabrication d'une telle FEC par des techniqies de traitement fin des semi-conducteur permet de réduire, a un niveau aussi faible qu'une valeur inférieure a un micron, la distance entre des émetteurs d'une forme conique ou des émetteurs coniques et des électrodes de commande, si bien que l'application d'une tension de dizaines de Volts entre les émetteurs coniques et les électrodes de commande permet aux émetteoirs coniques (3 'émettre des électrons. De même, les techniques assurent la formation des émetteurs coniques tout en réduisant les pas entre les émetteurs coniques à un niveau aussi faible que la plage allant de 5 à 10 microns, permettant de ce fait à des dizaines de milliers, à des centaines de milliers de FEC d'être agencés sur un substrat unique. Ainsi, les techniques d semi-conducteurs actuelles fournissent de manière satisfaisante une FEC de type à émission eii surface, si bien qu'il est proposé d'appliquer la FEC à une source d'électrons du type à émission de champ pour in dispositif d'affichage fluorescent, un tube à rayon cathodique (CRT), un microscope électronique, un équipement à faisceau d'électrons ou analogue. Une FEC classique du type Spindt est globalement conçue comme représenté sur la figure 3. Plus spécifiquement, la FFC classique comprend un substrat en verre 100, une cathode 101 conductrice se présentant sous la forme d'un mince film formé sur le substrat en verre 100, une couche résistive 102 agencée sur la cathode 101, et une couche isolant 103 réalisée en dioxyde de silicium ou analogue et agencée sur la couche résistive 102. L'électrode de commande 104 et la couche isolante 103 sont. pourvues d' uni' pluralité de trous traversant ou ouvertures communes, de manière à traverser communément à la fois l'électrode de commande 104 et la couche isolante 103. Ainsi, la couche résistive 102 présente des parties exposées Vid les ouvertures et des émetteurs coniques 105 sont formées sur les parties exposées de la couche résistive 102. A présent, les raisons pour lesquelles la couche résistive 102 est disposée entre les émetteurs coniques 105 et la cathodes 101 dans la FEC ainsi conçue sont décrites ci-après. Dans la FEC, le émetteurs coniques sont agencés de manière que leurs extrémités soient espacées de l'électrode de commande à un distance aussi faible qu'une valeur inférieure à tin micron comme décrit ci-dessus, et des dizaines de milliers à des centaines de milliers d'émetteurs coniques sont agencés sur le substrat unique. Un tel agencement des émetteurs coniques à tendance a provoquer un court,-circuit entre les émetteurs coniques et les électrodes de commande, en raison de l'entrée de poussière ou analogue entre eux. Meme un court-circuit entriez un seul des émetteurs coniques et l'électrode de commande donne lieu à un court-circuit entre la cathode et l'électrode de commande, si bien que la tension est empêchée d'être appliquée à tous les émetteurs coniques donnant lieu à une défaillance de la FEC dans la fonction de source d'électron du type à mission de champ. De même, la source d'électrons de type à émission de champ provoque une émission de gaz depuis cette dernière durant une étape initiale du fonctionnement. Le gaz émis donne souvent li.eu à une décharge entre les émetteurs coniques et les électrodes de commande ou les dnodes, provoquant de de ce fait un passage de courant en une grande juantité vers les cathodes, donnant lieu à la fusion des cathodes. En outre, la FEC classique présente un autre inconvénient qui est qu'une partie du nombre des émetteurs coniques à tendance émettre facilement des électrons par rapport aux autres émetteurs coniques, faisant que des électrons mis de manière prédominante par les émetteurs coniques précédents forment souvent des points d'une plus grande luminance excessive sur un plan d'image. Un tel agencement de la couche resistive 102 entre la cathode 101 et les émetteurs coniques 105, comme représenté sur la figure 3, est utilisé en vue d'éviter l'inconvénient décrit ri-dessus. La couche résistive 102 ainsi agencée lorsque l'un des émetteurs coniques commence à émettre des électrons en une plus grande quantité excessive en raison d'une non-uniformité de sa configllrat,ion, permet une chute de tension entre les électrodes de commande 104 et les cathodes 101. La chut p de tension se traduit par r une tension appliquée sur 1 '4metteur conique 105 qui a tendance à décharger un courant et une quantité excessive devant être réduite en fonction du courant déchargé, afin de limiter ainsi une décharge excessive d'électrons de l'émetteur conique, faisant que cette décharge devient stable ou uniforme, si bien que la fusion décrite ci-dessus de la cathode 101 peut être empêchée. Plus particulièrement, une telle variation des caractéristiques Vg-Ie (tension de commande-courant d'émission), telle que représentée sur la figure 4, donne lieu à une variation d'émission déterminée par des intersections entre une courbe Vg-Te et une ligne de charge, si bien qu'une chute de tension #Vdrop a lieu dans les émetteurs coniques 105 présentant deux caractéristiques Vg-Te représentés sur la figure 4. Ainsi, l'agencement de la coche résistive 102 décrit ci-dessus donne lieu a urie augmentation des rendements de la FFC fabriquez et assure un fonctionnement stable de cette FEC. De façon globale, la couche résistive 102 est réalisée en un matériau a base silicium amorphe (a-Si). Le matériau a-Si est un semi-conducteur et présente une impureté lui étant ajoutée en une certaine quantité afin de contrôler la résistance de la couche résistive 102, donnant lien à la limitation de la variation des électrons émis par les émetteurs coniques. De façon globale, la résistance d'un semi-conducteur présent un coefficient de température négatif et à tendance à être réduit au fur et à mesure d'une augmentation de la température. Le matériau a-Si présente des caractéristiques analogues, comme représenté sur la rigure 5. Plus particulièrement, il présente une résistance R réduite de façon logarithmique d'après la variation de température T comme représenté sur la figure 5, dans laquelle des ordonnées est une échelle logari thmique. Ainsi, une variation de la température ambiante, ou de la température d'une atmosphère ambiante dans laquelle est placée la FFC, donne 1 Leeu à une variation de la résistance de la couche résistive 102 et, par conséquent, de la résistance des émetteurs, si bien que la chute de tension au niveau d'une partie résistive des émetteurs est modifiée. Une telle variation de la chute de tension provoque une variation de la tension de commande-d'émetteur VGE appliquée aux émetteurs, donnant lieu à une variation brutdle du courant d'émission déchargée par les émetteurs coniques 105 en raison de la variation de température, comme représenté sur la figure 6. Sur la figure 6, des courbes a à f indiquent des caractéristiques T-V dans lesquelles la courbe a indique les caractéristiques obtenues lorsque la température est maintenue à un niveau le plus bas et la courbe f indique les caractéristiques obtenues lorsqu'elles se trouvent à un niveau le plus haut. Ainsi, la figure 6 rridique le fait que le courant d'anode Ia est fortemetit raugmenté au fur et mesure d'une augmentation de la température. Par conséquent, la FEC classique présente un inconvénient, qui est que la luminance d'un dispositif d'affichage dans lequel est incorporé la FEC varie conjointement avec le variation de la température ambiante. De même, une telle variation du courant d'émission d'après la température fait que le courant d'anode Ia que I 'on a à une plus grande température est plusieurs fois supérieure au courant nominal, si bien qu'une source de courant d'anode devant amener le courant d'anode aux anodes doit présenter une plus grande capacité de puissance, engendrant des problèmes tels qu'une augmentation de la consommation de puissance, une augmentdt i on du coût de la puissance et analogue. La présente invention a été réalisée au vu de l'inconvénient pré(ité de l'art antérieur. Par conséquent, un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'affichage de type à émission de champ, qui puisse empêcher une variation de la luminance imputable à une augmentation de la température ambiante. Un autres but de la présente invention est de proposer un procédé d'attaque d'un dispositif d'affichage de type à émission de champ qui puisse empecher la variation de la luminance dii dispositif d'affichage en raison d'une augmentation de la température ambiante. Selon un aspect de la présente invention, un dispositif d'affichage de type à mission de champ est proposé. Le dispositif d'affichage de type à émission de champ comprend un substrat de cathode comportant une section à émission île champ et un substrat d'anode comportant une section lumineuse t agencée de manière à être opposée du substrat de cathode. Le substrat de cathode et le substrat d'anode coopèrent entre eux, afin de former entre eux une atmosphère sous-vide et la section à émission de champ comprend une couche résistive agencée entre des cathodes et des émetteurs, afin d'émettre des électrons. Le dispositif d'affichage comprend également un motif résistif de contrôle, mesurant la résistance de la couche résistive. Le motif résistif de contrôle est constitué du même matériau que la couche résistive, par r le meme traitement que la couche résistive. Selon un autre aspect de la présente invention, un procédé d'attaque d'un dispositif d'affichage de type à émission de champ est proposé. Le procédé est adapté à un dispositif d'affichage de type à émission de champ, comprenant un substrat de cathode comportant une section à émission de champ et un substrat d'anode comportant une section lumineuse et agencée de manière à être oppose au substrat de cathode, coopérant de ce fait avec le substrat de cathode afin de former entre eux une atmosphère sous-vide, dans lequel la section à émission de champ comprend un couche résistive agencée entre des cathodes et des émetteurs afin d'émettre des électrons. Le procédé comprend l'étape de mesure de la résistance de la couche résistive afin de contrôler la tension d'attaque d'après la résistance mesurée, faisant que la luminance de la section lumineuse est empêchée d'être varice. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, la résistance de la couche résistive est mesurée par un motif @ résistif de contrôle constitué du même matériau que la couche résistive, par le même traitement que la couche résistive. De même, dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, une tension différentiel le d'un niveau constant est maintenue entre des tensions de commande et des tensions de cathode, indépendamment du contrôle de la tens îOO d 'attaque. Ces buts, ainsi que d'autres et un grand nombre des avantages annexes de la présente invention vont facilement apparaître à la lecture de la description détaillée qui suit de cette dernière, faits en liaison avec les dessins annexes, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique représentant la manière d'attaquer un mode de réalisation d'un dispositif d'affichage de type à émission de champ selon la présente invention la figure 2(a) est une représentation graphique des caractéristiques de température-tension de commande d'un dispositif d'affichage de type à émission de champ selon la présente invention, tolet en indiquant les résultats d'une (ompensation de tempe rature lors de l'attaque du dispositif la figure 2(b) est une représentation graphique des caractéristiques de température-courant d'anode d'un dispositif d'affichage de type à émission de champ selon la présente invention, tout en indiquant les résultats d d'une compensation de température lors de l'attaque du dispositif la figure 3 est une vue en coupe schématique, fragmentaire, représentant une cathode à émission de champ classique du type Spindt la figure 4 est une représentation graphique des caractéristiques Vg-Ia d'une cathode à émission de champ classique du type Spindt ; la figure 5 est une représentation graphique de la relation entre une résistance d'un silicium amorphe et une température ; et la figure 7 est une représentation graphique des caractéristiques T-V d'une cathode à émission de champ. A présent, la présente Invention va être décrite c après en se référant aux dessins annexés. En se référant d'abord à la figure 1, la manière d'attaquer un mode de réalisation d'un dispositif d'affichage de type a émission de champ selon la présente invention est illustré. Sur la figure 1, le numéro de référence 1 désigne un substrat de cathode qui est pourvu de dizaine de milliers de cathodes à émission de champ, comprenant chacune une couche résistive qui peut etre fabriquée de la même manière que celle représentée sur la figure 3. Le numéro de référence 2 est une zone d'affichage dans laquelle de telles cathodes à émission d; champ sont agencées, le numéro 3 désigne des cathodes en forme de bandes ou es électrodes en forme de colonnes agencées au-dessous le la couche resistive, de manière à constituer une pluralité de colonnes, et le numéro 4 désigne des électrodes de commande en forme de bandes ou des électrodes en forme de rangées agencées sur une couche isolante et consti tuant une pluralité de rangées. Le numéro de référence 5 désigne un motif résistif de contrôle constitué du meme matériau que la couche résistive prévue au-dessous d'émetteurs coniques agencés dans la zone d'affichage. Le motif résistif de contrôle 5 est formé simultanément avec la formation de la couche résistive au moyen du même traitement que la couche résistive. Le numéro 1.0 désigne une source de tension de cathode impliquant une tension de cathode Vc aux cathodes 3, le numéro de référence 11 désigne un amplificateur opérationnel (OP) convertissant la résistance du motif résistif de contrôle 5 en une tension afin d'émettre un signal de mesure, le numéro 12 désigne une résistance de mesure (R) qui est connecté en série aux motifs résistifs de contrôle 5 et sur lequel une tension var Le, conjointement avec la variation de sa résistance, le numéro 13 désigne une source de tension de référence produisant une tension de référence Vref établ e d'apres la résistance du motif résistif de contrôle 5, le numéro 14 désigne un circuit de commande commanîjant la valeur d'une tension de commande Vg d'après le signal de mesure émis par l'amplificateur OP, et le numéro 16 désigne une source de tension de mesure appliquant une tension de mesure Vm à un circuit série du motif résistif de contrôle 5 et une résistance de mesure 12. A présent, la manière de fonctionner du dispositif d'affichage de type å omission de champ selon le mode de réalisation illustré ainsi conçu, est décrite ci-apres. Par exemple, les électrodes de commande 4 sont attaqués sélectivement rangées par rangées, dans l'ordre, si bien que les émetteurs coniques de la zone d'affichage 2 correspondant aux électrodes de commande 4 attaquées émettent des électrons d'après une tension de cathode Vc app; Lquée aux cathodes 3. Les électrons émis se déplacent ensuite vers un substrat d'anode agencé de manière à être opposé au substrat de cathode 1 et à en être espacé selon une distance d'ordre micronique aussi faible, par exemple, que 200 microns. Ensuite, les électrons heurtent des luminophores revêtus sur le substrat d'anode, afin de les exciter si bien que les lumiriophores émettent une lumière. La luminance des luminophores obtenue à ce moment dépend de la quantité d'électrons émis ou de la valeur d'un courant d'émission. Ainsi, l'amenée d'un signal vidéo aux cathodes 3 en synchronisme avec le balayage des électrodes de commande 4 permet au luminophore lui correspondant d'effectuer un affichage dans la zone d'affichage 2. L'espace contenu entre le substrat de cathode I et le substrat îi'anode est évacué, afin d'obtenir un vide. A ce moment, la résistance de la couche résistive varie d'après la température ambiante ou la température d'vine atmosphère ambiante dans laquelle est placée le dispositif d'affichage de type a mission de champ. Une variation analogue a une variation de la résistance de la couche résistive a lieu de manière analogue dans le motif résistif de contrôle 5 formé par le même traitement. Une variation de la résistance du motif résistif de contrôle 5 donne lieu à une variation d'une valeur de tension divisée de la tension de mesure Vm par le motif résistif de contrôle 5 et la résistance de mesure 12, si bien qu'une variation de la résistance de la couche résistive peut être mesuree en mesurant la tension appliquée sur- la résistance de mesure 12. Ainsi, la tension divisée de la tension de mesure Vm par la résistance de mesure 12 est envoyée, par exemple, à une born@ d'entrée à non-inversion de l'amplificateur OP 11. La borne d'entrée non-inversion de l'amplificateur OP 11 présente la tension de référence Vref qui lui est appliquée, si bien qu'une tension différentielle entre les deux tensions appliquées est mise par l'amplificateur OP 11. La tension différentielle ainsi émise est ensuite amenée sous la forme d'un signal de mesure au circuit de commande 14, si bien que le circuit de commande 14 commande la tension d( commande Vg d'après le signal de mesure. La tension de référence Vref a pour but d'établir une pldge de température à mesurer et présente une valeur déterminée de façon variable d'après un matériau destine à la couche résistive. La résistance de la couche résistive varie de façon logarithmique comme représenté sur la figure 5, et le courant d'anode var@@ de façon exponentielle par rapport à la tension de commande comme représenté sur la figure 6, si bien que la variation de la luminance peut être minimisée oii limitée en faisant varier de façon sensiblement linéaire la tension de commande Vg par rapport à la variation de la température. Ainsi, le circuit de commande 14 doit simplement envoyer un signal de commande linéaire a signal de mesure, donnant lieu à une simplificatLon de la structure. Le signal de commande du circuit de commande peut être émis sur la base d'une certaine fonction, plutôt que de façon linéaire. La tension de commande Vg est commandée de manière à être augmentée du fait que la résistance de la couche résistive est augmentée dans une zone de faible température. Ceci donne lieu à une réduction du contraste d'affichage. Ceci est dû au fait que les conditions d'attaque des cathodes par rapport à une tension d' interruption sont décdlées vis-à-vis d'un point établi. Au vu de c qui est décrit ci-dessus, en vue d' empêcher une variation du contraste d'affichage en raison d'une compensation d@ température de la luminance, la tension de cathode Vc est commandée en association avec une variation de la tension d commande Vg au moyen du signal de commande du circuit de commande 14, conune indiqué en pointillé. Ceci permet à la tension différentielle (Vg-Vc), appliquée entre la tension de commande Vg, et à la tension de cathode Vc d'être maintenues sensiblement constantes, E ndépendamment de la commande de la tension de commande Vg, limitant ou minimisant de ce fait l oute variation du contraste d'affichage. Ainsi, 1 1 est à noter que le mode de réalisation illustré effectue la compensation de température sans faire varier le contraste, indépendamment de la température ambiante du dispositif d'affichage à émission de champ. Les résultats de la compensation de température par la présente invention sont représentés sir les figures 2(a) et 2(b). T. figure 2(a) indique des caractéristiques de températures-tension de commande du dispositif d'affichage à émission de champ. Lorsque la compensation de température n'est pas effectuée, la tension de commande Vg est riaintenue constante par rapport à la variation de température, comme indiqué en pointillé ; tandis qUt' l'exécution de la compensation de température provoque la réduction de la tension de commande Vg conjointement avec une augmentation de la température, comrne indiqué en traits pleins. La figure 2(b) représente des caractéristiques température-courant d'anode du dispositif d'affichage à émission de champ. Lorsque la compensation de température n'est pas effectuée, le courant d'anode Ia est augmenté par rapport à la variation de température, comme indiqué en pointillé ; tandis que la mise en oeuvre de la compensation de température permet au courant d'anode Id d'être rendu constant indépendamment de la variation de température commfs indiqué en traits pleins. Ainsi, il est a noter que le mode de réalisation illustré contrôle la luminance du dispositif d'affichage de type à émission de champ, de manière qu'elle soit maintenue sensiblement constante, indépendamment de la variation de la température. Dans le mode deE réalisation illustré, la résistance de la couche résistive est mesurée par le motif résistif de contrôle. En variante, elle peut être mesurée par un capteur de température. La couche résistive peut être réalisée en silicium amorphe, dopé avec une impureté. Les impuretés peuvent comprendre le P, Bi, Ga, In, Tl et analogues. Comme on peut le voir a partir de ce qui est décrit ci-dessus, la présente invention est conçue de manière que la résistance de la couche résistive, variant d'après la température de l'atmosphère ambiante dans laquelle est placée le dispositif d'affichage, est mesurée au moyen du motif résistif de contrôle constitué du meme matériau que la couche résistive, au moyen du même traitement que la couche résistive. Une telle structure permet à la tension d'attaque d'être contrôlée d'après la résistance mesuree, empêchant de ce fait la luminance du dispositif d'affichage de type à émission de champ de varier d'après la fluctuation de la température ambiante. Dans ce cas, lorsque ld présente invention est conçue de manière à rendre constant la tension différentielle entre la tension de commande et la tension de cathode, toute variation de contraste dans un affichage du dispositif d'affichage de type à émission de champ peut être empêchée, indépendamment du contrôle de la température ambiante. En outre, il est simplement nécessaire de faire varier de manière linéaire la tension de commande par rapport à la variation de température, si bien que le circuit de commande commandant la tensiorl de commande peut présenter une structure simplifiée. En outre, le courant d'anode peut être sensiblemerlt constant, par conséquent il est inutile d'augmenter la capacité de la source de puissance d'anode, ce qui donnez lieu à une réduction de la consommation de puissance et à une réduction des couts. Bien qu'un mode de réalisation préféré de l'invention ait été décrit avec un certain degré de particularités en se référant aux dessins, des modifications et variantes évidentes peuvent être apportées à la lumière des enseignements précités. Par conséquent, il est évident que l'invention peut être mise oeuvre dutrement que ce qui a été décrit spécifiquement. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'affichage de type à émission de champ comprenant un substrat de cathode (1) comprenant une section à émission de champ un substrat d'anode comprenant une section lumineuse et agencée de manière à être opposée dudit substrat de cathode (1) ledit substrat de cathode (1) et le substrat d'anode coopérant entre eux afin de confiner entre eux une atmosphère sous-vide ladite section a émission de champ comprenant une couche résistive agencée entre des cathodes (3) et des émetteurs af n (i' êmet.tre des électrons un motif résistif de contrôle (5) mesurant une résistance de ladite couche résistive ; ledit motif résistif de contrôle (5) étant constitué du même matériau que ladite couche résistive, par le même traitement que ladite c ouche résistive. 2. - Procédé d'attaque d'un dispositif d'affichage de type à émission de champ, comprenant un substrat de cathode (1 ) comportant une section à émission de champ et un substrat d'anode comportant une section lumineuse et agencée de manière à être opposée audit substrat de cathode (1), afin de coopérer avec ledit substrat de cathode (1), de façon à former entre eux une atmosphère sous-vide, ladite section à émission de champ comprenant une couche résistive agencée entre des cathodes (3) et des émetteurs afin d'émettre des électrons, comprenant les étapes de mesure d'une résistance de ladite couche résistive afin de contrôler une tension d'attaque d'après la résistance mesurée, permettant d'empêcher la variation de la luminance de ladite section lumineuse. 3. - Procédé selon la revendication 2, dans lequel la résistance de ladite couche résistive est mesurée par un motif résistif de contrôle (5), constitué du même matériau que ladite couche résistive, par le même traitement que ladite couche résistive.. 4. - Procédé selon la revendication 2, dans lequel une tension différentielle (Vg-Vc) d'un niveau constant est maintenue entre des tensions de commande et des tensions de cathode, indépendamment du contrôle de ladite tension d'attaque.