Brevet FR2760894A1 — publié le 19980918

ECRAN D'AFFICHAGE SANS EFFET DE MOIRÉ DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a pour objet un écran d'affichage sans effet de moiré. Elle trouve une application dans la réalisation de dispositifs d'affichage quelconque, notamment à micropointes, dits aussi à effet de champ ("Field Emission Display" en anglais ou FED en abrégé). On entend par "sans" effet de moiré, un effet de moiré suffisamment atténué pour ne pas être visible par un observateur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Bien que l'invention ne soit pas limitée à ce type d'afficheurs, c'est dans le cas des écrans d'affichage à effet de champ que l'état de la technique antérieure sera décrit. Un écran d'affichage à effet de champ est décrit notamment dans le document FR 2 623 C13. L'essentiel de ce dispositif est représenté sur les figures annexées 1 et 2. Le dispositif représenté sur ces figures comprend, sur un substrat 2, par exemple en verre, une mince couche de silice 4 et, sur cette couche, une pluralité d'électrodes 5 en forme de bandes conductrices parallèles jouant le rôle de conducteurs cathodiques et constituant des colonnes d'adressage. Ces conducteurs cathodiques sont recouverts par une couche résistive 7 continue (excepté sur les extrémités pour permettre la connexion des conducteurs cathodiques avec des moyens de polarisation 20) . Une couche électriquement isolante 8, en silice, recouvre la couche résistive 7. Au-dessus de la couche isolante 8 sont formées une pluralité d'électrodes 10 également en forme de bandes conductrices parallèles. Ces électrodes 10 sont perpendiculaires aux électrodes 5 et jouent le rôle de grille constituant les lignes d'adressage. Le dispositif comporte également une pluralité d'émetteurs élémentaires d'électrons (micropointes) dont un seul exemplaire (par soucis de simplification) est schématiquement représenté sur la figure 2 : dans chacune des zones de croisement (correspondant à un point image ou pixel) des conducteurs cathodiques 5 et des grilles 10, la couche résistive 7 correspondant à cette zone supporte des micropointes 12, par exemple en molybdène et la grille 10 correspondant à ladite zone comporte une ouverture 14 en regard de chacune des micropointes 12. Chacune de ces dernières épouse sensiblement la forme d'un cône dont la base repose généralement sur la couche 7 et dont le sommet est situé au niveau de l'ouverture 14 correspondante. Bien entendu, la couche isolante 8 est également pourvue d'ouvertures 15 permettant le passage des micropointes 12. On peut qualifier de "sous-ensemble intermédiaire" ce premier sous-ensemble défini par la zone de croisement des conducteurs cathodiques et des conducteurs de grilles 10, associe éventuellement à d'autres éléments, par exemple une grille supplémentaire à l'intérieur de l'écran ou un filtre sur la face de l'écran observé. Ainsi, chaque sous-ensemble intermédiaire correspond à un pixel. En regard de ce sous-ensemble intermédiaire, se trouve un substrat 30 recouvert d'une couche conductrice 32 servant d'anode. Cette couche est recouverte d'une couche ou de bandes de matériaux luminescents 34. Par la suite on qualifiera de "sousensemble d'anode" la partie émissive en regard du pixel (ou sous-ensemble intermédiaire). Dans le cas d'un écran monochrome, ou d'un écran trichrome non commuté, la taille du sous-ensemble d'anode correspond à celle du sous-ensemble intermédiaire. Dans le cas d'un écran trichrome commuté, le pixel est en regard de trois bandes de matériaux luminescents dont un seul émet à la fois, le sous-ensemble d'anode correspond à la partie de la bande excitée. La lumière émise par les matériaux luminescents sous l'impact des électrons émis par les micropointes est reçue par l'observateur O. Dans le cas usuel, l'observation s'effectue du côté de l'anode, donc à travers le sous-ensemble d'anode, du côté opposé à l'excitation des matériaux luminescents. Or, la plus grande partie de la lumière étant émise du côté de l'excitation, il s'ensuit que l'on a tout intérêt à observer l'écran du côté de l'excitation des matériaux luminescents, et donc à travers le sous-ensemble intermédiaire qui, de ce fait, doit être au moins partiellement transparent. Ce mode de fonctionnement est d'autant plus avantageux que l'on peut renvoyer toute la quantité de lumière émise vers le sous-ensemble intermédiaire par l'utilisation d'une couche réflectrice disposée derrière les matériaux luminescents (cette couche peut être l'anode elle-même ou une couche supplémentaire, par exemple d'aluminium). De plus, comme le sous-ensemble intermédiaire est partiellement transparent, il joue le rôle de filtre neutre et diminue ainsi les effets liés à la réflexion diffuse, dans le cas notamment où les matériaux luminescents sont des luminophores en poudre. Le sous-ensemble intermédiaire défini par le croisement d'une ligne et d'une colonne d'adressage peut prendre diverses formes. Dans un mode de réalisation décrit dans le document FR-A-2 687 839, les conducteurs cathodiques ont une structure en treillis et les conducteurs de grille une structure ajourée. Ce mode de réalisation est illustré sur les figures 3A et 3B, qui sont des vues respectivement de dessus et en coupe. Sur ces figures, les conducteurs cathodiques portent la référence 5a et les conducteurs de grille la référence 10g. Les grilles comportent des ouvertures 11 en regard des zones de croisement des pistes conductrices 5a et sont centrées sur ces zones comme on le voit sur la figure 3A. Bien entendu, les grilles comportent encore des trous 14a respectivement en regard des micropointes 12. Plus précisément, chaque grille 10g a sensiblement la structure d'un treillis identique au treillis du conducteur cathodique correspondant, mais le treillis de cette grille est décalé, par rapport au treillis du conducteur cathodique, d'un demi-pas parallèlement aux lignes et d'un demi-pas parallèlement aux colonnes d'adressage. Au-dessus d'une zone où sont rassemblées des micro-pointes, cette grille a, en vue de dessus, une surface carrée 10a qui est percée par les trous 14a et à laquelle aboutissent quatre pistes 10b faisant partie du treillis de cette grille. Bien d'autres modes de réalisation sont possibles, mais on retiendra que le sous-ensemble intermédiaire, à travers lequel l'observation s'effectue, s'il est globalement semi-transparent, est, en réalité, constituée de zones très diverses si on ltexamine à petite échelle. Chaque pixel défini par le recouvrement d'une ligne et d'une colonne d'adressage comprend donc une zone centrale (que l'on pourrait appeler la "pupille" du pixel) et quatre demi-parties latérales. Les quatre parties latérales séparent chaque zone de ses quatre voisines. Chaque pixel présente donc une transmission optique qui n' est pas uniforme. La figure 4 montre l'allure d'un tel pixel où l'on discerne la partie centrale 40 avec ses sous-ensembles répétitifs correspondant au maillage du conducteur de grille et du conducteur de cathode, et les parties latérales 42a, 42b, 42c, 42d. Cette structure périodique complexe du sous-ensemble intermédiaire, superposée à la structure également périodique du sous-ensemble d'anode(en terme d'émission comme précédemment défini) peut conduire à des défauts d'affichage dus à des effets de moiré. Ces défauts sont illustrés sur les figures 5A et 5B, d'une part, et sur la figure 6, d'autre part. Les figures 5A et 5B, tout d'abord, correspondent au cas où le sous-ensemble intermédiaire et le sous-ensemble d'anode ne sont pas rigoureusement alignés. Ceci apparaît lorsque l'on a plusieurs bandes de matériaux luminescents (écran trichrome commuté ou non) . On suppose que les colonnes de matériaux luminescents disposés sur l'anode ne sont pas rigoureusement parallèles aux colonnes d'adressage du sous-ensemble intermédiaire. Les figures 5A et 5B sont des coupes suivants un plan perpendiculaire aux colonnes, à deux endroits différents de l'écran (par exemple en haut et en bas). Sur ces deux figures, le sous-ensemble intermédiaire porte la référence générale 50 et est représenté schématiquement avec des régions 52 correspondant à la partie centrale des pixels, zones relativement transparentes, et des demi-régions 54 correspondant aux demi-zones latérales, moins transparentes ; le sous-ensemble d'anode est représenté sous la forme de la bande luminescent émissive 62. Les figures 5A et 5B représentent, à titre d'exemple, le cas d'un écran trichrome commuté ou non. La transmission de la lumière depuis les bandes luminescentes jusqu'à l'observateur ne s'effectuant pas de la même manière d'un bout à l'autre de la colonne, l'image perçue va se trouver brouillée par des lignes ou franges plus ou moins brillantes et colorées. Cet effet de moiré est gênant pour l'observateur. La figure 6 montre, en outre, aussi bien dans le cas d'un écran monochrome que d'un écran trichrome commuté ou non, que le flux lumineux émis par un sous-ensemble d'anode 62 n'est pas rigoureusement le même dans la direction d'un observateur 70 placé face au sous-ensemble 62 et dans la direction d'un observateur 72 placé sur le côté, quelle que soit la direction du déplacement. Les variations de transparence à l'échelle des pixels ainsi qu'à l'échelle de chaque sous-ensemble d'anode donnent donc lieu à des effets parasites, qui détériorent la qualité de l'image affichée. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. EXPOSÉ DE L'INVENTION Comme on l'a vu, le sous-ensemble intermédiaire présente nécessairement des motifs aux formes plus ou moins complexes (mailles, treillis et ...) de sorte qu'on ne peut éviter, au sein d'un même pixel, les variations locales de transparence. Mais l'invention considère que ce qui compte avant tout, pour l'observateur, c'est la transparence globale du sous-ensemble intermédiaire pour un sous-ensemble d'anode donné. Or, les sous-ensembles d'anode sont toujours de dimensions inférieures (ou au plus égales) aux dimensions d'un pixel. Ainsi, par exemple, pour les écrans trichromes avec anode commutée, les sousensembles d'anode sont plus petits que les pixels. Ils ne sont de même taille que pour les écrans monochromes, ou pour les écrans trichromes non commutés. Partant de cette remarque, l'invention préconise de donner aux divers sous-ensembles du sousensemble intermédiaire des formes et des propriétés optiques telles que la transparence moyenne, prise à l'échelle d'un sous-ensemble d'anode, soit sensiblement constante sur toute la surface du sous-ensemble intermédiaire. Autrement dit, l'intensité de la lumière transmise par le sous-ensemble intermédiaire, en provenance d'un sous-ensemble d'anode, doit rester sensiblement constante quelle que soit la position relative du sous-ensemble d'anode par rapport au sousensemble intermédiaire. Par "sensiblement constante" on entend que la quantité considérée (transparence, intensité transmise) varie de moins de 10% lorsqu'on balaye le sous-ensemble intermédiaire. De préférence, cette quantité varie de moins de 5%. En d'autres termes, l'invention préconise une homogénéité de transmission du sous-ensemble intermédiaire à une échelle particulière, qui est celle du sous-ensemble d'anode. De façon précise, la présente invention a donc pour objet un écran d'affichage comprenant - des lignes et des colonnes d'adressage définissant, à leurs recouvrements, une matrice de pixels, ces pixels correspondant à des premiers sous-ensembles dits sous-ensembles intermédiaires, ces sous-ensembles intermédiaires étant globalement transparents ; - des seconds sous-ensembles, dits sous-ensembles d'anode, comprenant chacun une partie émissive, chaque sous-ensemble d'anode étant disposé en regard d'un sous-ensemble intermédiaire et pouvant être observé par transparence à travers les sous-ensembles intermédiaires cet écran étant caractérisé par le fait que chaque sous-ensemble intermédiaire présente, sur toute sa surface, une transparence moyenne sensiblement constante à l'échelle d'un sous-ensemble d'anode. De préférence, la transparence moyenne de chaque sous-ensemble intermédiaire est constante à mieux que dix pour cent près. Selon un premier mode de réalisation les sous-ensembles élémentaires des pixels se répètent selon un premier pas le long d'une première direction et selon un second pas le long d'une seconde direction, le second pas étant inférieur au premier et étant égal à une fraction de la dimension des sous-ensembles d'anode le long de cette seconde direction. De préférence, ladite fraction est comprise entre 1/8 et 1/20 et, par exemple, voisine de 1/10. Dans un second mode de réalisation les sous-ensembles élémentaires des pixels se répètent selon un premier pas le long d'une première direction et selon un second pas le long d'une seconde direction, ces première et seconde directions étant inclinées par rapport aux lignes et colonnes d'adressage. De préférence les première et seconde directions sont inclinées à 45" par rapport aux lignes et aux colonnes d'adressage. De préférence encore le premier et/ou le second pas sont égaux à une fraction des dimensions des sous-ensembles d'anode. Cette fraction peut être comprise entre 1/5 et 1/8. La détermination des motifs du sousensemble intermédiaire est réalisée, selon un mode avantageux, par une modélisation itérative, jusqu'à l'obtention d'une transmission moyenne du sous-ensemble intermédiaire sensiblement constante, quelle que soit la position du sous-ensemble d'anode (à l'échelle de ce dernier). Pour cela, on peut utiliser, par exemple, un tableur comprenant une première série d'entrées pour l'introduction des caractéristiques en transmission des motifs d'un sous-ensemble intermédiaire. On réalise ainsi un premier maillage du sous-ensemble intermédiaire. Ce tableur comporte une deuxième série d'entrées pour l'introduction des caractéristiques de positionnement du sous-ensemble d'anode par rapport au sous-ensemble intermédiaire. On réalise ainsi un deuxième maillage du sous-ensemble d'anode. On effectue alors la superposition des deux maillages pour différentes positions relatives du sous-ensemble d'anode par rapport au sous-ensemble intermédiaire, et l'on regarde, pour chaque position, la transmission obtenue. Cette étape correspond à une convolution mathématique du sous-ensemble d'anode par n'importe quelle partie du sous-ensemble intermédiaire. Si la transmission n'est pas suffisamment constante, alors on modifie les motifs du sous-ensemble intermédiaire et on réitère le procédé. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS la figure 1, déjà décrite, montre schématiquement un premier sous-ensemble d'adressage connu la figure 2, déjà décrite, montre schématiquement et en coupe, une pointe émissive et un écran luminescent les figures 3A et 3B, déjà décrites montrent un sous-ensemble maillé, respectivement en vue de dessus et en coupe la figure 4, déjà décrite, illustre les différences de transparence au sein d'un pixel les figures 5a et 5b, déjà décrites, illustrent les effets néfastes des structures connues en cas de désalignement des bandes de matériaux luminescent et des colonnes d'adressage la figure 6, déjà décrite, illustre les effets néfastes analogues suivant les différentes positions relatives de l'observateur ; la figure 7 illustre en vue de dessus un premier mode de réalisation de l'invention à sous ensembles allongés selon les lignes la figure 8 montre schématiquement un tel sous ensemble allongé la figure 9 illustre, en vue de dessus, un second mode de réalisation à sous-ensembles inclinés à 45" des lignes et colonnes d'adressage la figure 10 montre plus en détail un sous ensemble incliné à 45". EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES PARTICULIERS DE RÉALISATION Les figures 7 et 8 illustrent un premier mode de réalisation dans lequel la faible période requise pour les motifs du sous-ensemble intermédiaire est obtenue dans une seule direction, par exemple celle des colonnes. Ces motifs présentent donc une double périodicité, avec une forme allongée selon les lignes. La figure 7 montre, en vue de dessus, un élément d'adressage 90 avec des sous-ensembles allongés 92. Ce sous-ensemble est détaillé sur la figure 8. Les micropointes 94 sont reliées à un conducteur cathodique 96 en forme de treillis. La grille commandant l'émission présente la forme d'une bande conductrice 98 reliée à des conducteurs 100. Chaque motif du sousensemble intermédiaire présente donc l'aspect d'un rectangle allongé délimité par les conducteurs cathodiques 96 et barré en son centre par la grille 98. La longueur de ce rectangle peut être égale au tiers de la largeur d'un pixel et la largeur au dixième. Cette faible période dans le sens des colonnes assure l'homogénéité de la transparence requise. On observera en outre, comme on le voit sur la figure 7, que le motif élémentaire s'étend jusque dans les demi-zones latérales du pixel. Si l'on dispose derrière un sous--ensemble obtenu par la répétition de l'élément de la figure 7, un rectangle émissif d'anode de dimensions inférieures ou égales à celles du pixel et si l'on déplace l'un par rapport à l'autre, l'émission obtenue à travers le sous-ensemble sera sensiblement constante sur toute la surface du sous-ensemble intermédiaire et les effets de moiré disparaîtront. Les figures 9 et 10 illustrent un second mode de réalisation dans lequel la périodicité est la même dans deux directions orthogonales, ces dernières étant orientées à 45" des lignes et colonnes d'adressage. La figure 9 montre un pixel en vue de dessus et la figure 10 un motif 120 avec ses micropointes 122, ses conducteurs cathodiques 124 et ses conducteurs de grille 126. La double périodicité peut correspondre à un pas de l'ordre de 1/5 à 1/8 des dimensions du sousensemble luminescent d'anode. REVENDICATIONS 1. Ecran d'affichage comprenant - des lignes et des colonnes d'adressage (5, 10) définissant, à leurs recouvrements, une matrice de pixels, ces pixels correspondant à des premiers sous-ensembles dits sous-ensembles intermédiaires (50), ces sous-ensembles intermédiaires (50) étant globalement transparents - des seconds sous-ensembles, dits sous-ensembles d'anode, comprenant chacun une partie émissive (62), chaque sous-ensemble d'anode étant disposé en regard d'un sous-ensemble intermédiaire et pouvant être observé par transparence à travers les sous-ensembles intermédiaires cet écran étant caractérisé par le fait que chaque sous-ensemble intermédiaire (50) présente, sur toute sa surface, une transparence moyenne sensiblement constante à l'échelle d'un sous-ensemble d'anode (62). 2. Ecran d'affichage selon la revendication 1, dans lequel la transparence moyenne du sous-ensemble intermédiaire (50) est constante à mieux que dix pour cent près. 3. Ecran d'affichage selon la revendication 1, dans lequel chaque sous-ensemble intermédiaire comprend des motifs élémentaires (92) qui se répètent selon un premier pas le long d'une première direction et selon un second pas le long d'une seconde direction, le second pas étant inférieur au premier et étant égal à une fraction de la dimension d'un sous-ensemble d'anode (60), le long de cette seconde direction. 4. Ecran d'affichage selon la revendication 3, dans lequel ladite fraction est comprise entre 1/8 et 1/20. 5. Ecran d'affichage selon la revendication 3, dans lequel la première direction est parallèle aux lignes d'adressage. 6. Ecran d'affichage selon la revendication 1, dans lequel chaque sous-ensemble intermédiaire comprend des motifs élémentaires (120) qui se répètent selon un premier pas le long d'une première direction et selon un second pas le long d'une seconde direction, ces première et seconde directions étant inclinées par rapport aux lignes et colonnes d'adressage. 7. Ecran d'affichage selon la revendication 6, dans lequel les première et seconde directions sont inclinées à 45" par rapport aux lignes et aux colonnes d'adressage. 8. Ecran d'affichage selon la revendication 6, dans lequel le premier et le second pas sont égaux à une fraction des dimensions des sous-ensembles d'anode. 9. Ecran d'affichage selon la revendication 8, dans lequel la fraction est comprise entre 1/5 et 1/8. 10. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'écran est du type à micropointes. 11. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination des motifs du sous-ensemble intermédiaire est réalisée par modélisation itérative. 12. Ecran d'affichage selon la revendication 11, dans lequel la modélisation itérative est obtenue par superposition d'un sous-ensemble intermédiaire et d'un sous-ensemble d'anode, par détermination de la transmission obtenue pour différentes positions relatives des deux sousensembles, et par modification du sous-ensemble intermédiaire jusqu'à obtenir la transparence souhaitée.