Brevet FR2770024A1 — publié le 19990423

DISPOSITIF A EMISSION PAR EFFET DE CHAMP ET DISPOSITIF DE VISUALISATION D'IMAGES UTILISANT CELUI-CI ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION l. Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif à émission par effet de champ et un dispositif de visualisation d'images utilisant celui-ci. 2. Description de l'art connexe D'importantes recherches ont été faites dans le but de remplacer le tube cathodique existant par un panneau de visualisation plat, qui puisse être utilisé pour des écrans de télévision muraux et pour des écrans de télévision à haute résolution. Parmi ces panneaux de visualisation plats, on peut citer les dispositifs à cristaux liquides, les panneaux de visualisation à plasma et les dispositifs à émission par effet de champ. Parmi ces possibilités, on s'est intéressé tout particulièrement aux dispositifs à émission par effet de champ à cause de leur luminosité et de leur consommation faible de courant. Les dispositifs conventionnels à émission par effet de champ comprennent une couche cathodique formée sur un substrat suivant un motif prédéterminé avec des micropointes formées sur la couche cathodique, une couche isolante formée sur la couche cathodique laissant à nu les micropointes et une électrode de grille ayant une ouverture laissant à nu les micropointes sur la couche isolante. Quand une tension prédéterminée est appliquée entre les anodes (non représentées) installées sur les électrodes de grille et les micropointes, alors que les micropointes sont mises à la masse, des électrons sont émis des micropointes. Le dispositif à émission par effet de champ a une durée de vie qui est courte, parce que les micropointes peuvent subir des détériorations par suite des collisions des ions. Egalement, une grande quantité d'électricité est consommée à cause de la tension élevée nécessaire pour former un champ électrique. Une grande quantité de chaleur est produite par effet de Joule durant l'émission des électrons, ce qui peut provoquer une détérioration thermique du dispositif. La figure 1 illustre un exemple d'un dispositif de visualisation d'images faisant appel à un dispositif d'émission par effet de champ proposé pour résoudre les problèmes de l'art conventionnel. Comme cela ressort de la figure 1, les première et seconde électrodes 12 et 13 sont formées pour être à une distance mutuelle prédéterminée sur la surface supérieure du substrat arrière 11. Les couches minces 14a et 14b formées de PdO constituent respectivement un revêtement sur la première électrode 12 et sur la seconde électrode 13. Egalement, un substrat avant transparent 15 est couplé avec la surface arrière 11, en formant un espace libre, pour le mouvement des électrons entre le substrat avant 15 et le substrat arrière 11. Une couche de luminophore 16 et une couche d'électrode d'accélération 17 sont formées successivement sur la surface inférieure du substrat avant 15. En fonctionnement, dans le dispositif d'émission à effet de champ 10 construit comme décrit ci-dessus, une tension élevée est appliquée à la couche d'électrode d'accélération 17 et une tension prédéterminée est appliquée aux première et seconde électrodes 12 et 13, de sorte que les électrons émis entre les couches minces 14a et 14b portées par les électrodes respectives 12 et 13 sont accélérés vers la couche d'électrode d'accélération 17 pour rendre luminescente la couche de luminophore 16. Toutefois, le dispositif conventionnel à émission par effet de champ a comme inconvénient qu'il est difficile de conserver une courte distance entre les couches minces 14a et 14b, par exemple de 10 nm et les matériaux que l'on peut utiliser pour former les couches minces et les électrodes sont en nombre limité. Egalement, suite à la complexité du procédé utilisé pour former les couches minces, un écran de visualisation de grandes dimensions est difficile à fabriquer. RESUME DE L'INVENTION Pour résoudre les problèmes ci-dessus, un objectif de la présente invention est de fournir un dispositif à émission par effet de champ qui permette de réduire la tension de commande et qui puisse être réalisé en grande dimension, ainsi qu'un dispositif de visualisation d'images utilisant celui-ci Dans ces conditions et pour atteindre les objectifs visés, on fournit un dispositif d'émission par effet de champ comprenant un substrat, une première électrode formée sur le substrat suivant un motif prédéterminé, une couche de diélectrique formée sur le substrat pour recouvrir la première électrode, une seconde électrode formée sur la couche de diélectrique suivant un motif prédéterminé, une électrode flottante disposée à une distance prédéterminée de la seconde électrode, sur la couche de diélectrique et une couche de particules conductrices formée entre la seconde électrode et l'électrode flottante pour connecter électriquement la seconde électrode et l'électrode flottante. La couche de particules conductrices est formée en durcissant une pâte contenant des particules conductrices pour que les particules conductrices soient dispersées en étant mutuellement espacées. De préférence, la capacité du condensateur formé par la première électrode et l'électrode flottante est supérieure à celle du condensateur formé par la première électrode et la seconde électrode. Selon un autre aspect de la présente invention, on fournit un dispositif de visualisation comprenant un dispositif à émission par effet de champ comprenant un substrat, une première électrode formée sur le substrat suivant un motif prédéterminé, une couche diélectrique formée sur le substrat pour recouvrir la première électrode, une seconde électrode formée sur la couche diélectrique suivant un motif prédéterminé, une électrode flottante disposée à une distance prédéterminée de la seconde électrode, sur la couche diélectrique et une couche de particules conductrices formée entre la seconde électrode et l'électrode flottante, pour connecter électriquement la seconde électrode et l'électrode flottante; et un substrat avant couplé à l'avant du substrat pour former un espace pour l'émission d'électrons avec le substrat et ayant une couche de luminophore et une couche d'électrode d'accélération formées successivement sur sa surface interne. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les objectifs et avantages ci-dessus de la présente invention deviendront plus apparents à la lecture de la description détaillée d'une forme d'exécution préférée, faite en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe illustrant un dispositif de visualisation faisant appel à un dispositif conventionnel à émission par effet de champ; la figure 2 est une vue en perspective explosée illustrant un dispositif de visualisation faisant appel à un dispositif à émission par effet de champ selon la présente invention; et la figure 3 est une vue en coupe et partiellement découpée illustrant un dispositif de visualisation faisant appel à un dispositif à émission par effet de champ selon la présente invention. DESCRIPTION DES FORMES D'EXECUTION PREFEREES La figure 2 montre un dispositif de visualisation selon la présente invention. Lorsqu'on se reporte à la figure 2, une couche de luminophore 32 et une couche d'électrode d'accélération 33 sont déposées successivement sur la surface interne d'un substrat avant 31 et un dispositif à émission par effet de champ 20 est couplé à la surface inférieure du substrat avant 31 pour former un espace libre dans lequel les électrons peuvent se déplacer. Le dispositif 20 d'émission par effet de champ comprend un substrat 21, une première électrode 22 formée sur la surface supérieure du substrat 21 suivant un motif prédéterminé, une couche diélectrique 23 formée sur le substrat 21 et sur la première électrode 22 pour recouvrir la première électrode 22 et une seconde électrode 24 formée sur la couche diélectrique 23 suivant un motif prédéterminé. La seconde électrode 24 est formée, de préférence, pour être perpendiculaire à la première électrode 22. Egalement, les première et seconde électrodes 22 et 24 sont formées, de préférence, par impression avec une pâte d'Ag ou d'Al. Une électrode flottante 25 est formée sur la couche diélectrique 23 de manière à être espacée de la seconde électrode 24. Egalement, une couche 26 de particules conductrices pour connecter électriquement la seconde électrode avec l'électrode flottante 25 est prévue entre la seconde électrode 24 et l'électrode flottante 25. La couche 26 de particules conductrices est formée en appliquant un revêtement d'une pâte, obtenue en mélangeant des particules métalliques avec du graphite et en durcissant le tout. Ainsi, les particules conductrices de la couche 26 de particules conductrices (par exemple des particules métalliques) sont dispersées dans la pâte. La distance entre la première électrode 22 et l'électrode flottante 25 peut changer en fonction de la taille des particules conductrices et de la concentration de la pâte. La capacité du condensateur formé par la première électrode 22 et l'électrode flottante 25 est, de préférence, supérieure à celle entre la première électrode 22 et la seconde électrode 24. Une tension alternative est appliquée entre les première et seconde électrodes 22 et 24, une tension supérieure à la tension alternative appliquée aux première et seconde électrodes 22 et 24 est appliquée à la couche d'électrode d'accélération 33. On va décrire maintenant le fonctionnement du dispositif de visualisation ayant la configuration selon la présente invention décrite ci-dessus Quand une tension alternative prédéterminée est appliquée entre les première et seconde électrodes 22 et 24, aucun potentiel n'est appliqué à l'électrode flottante 25. Toutefois, une différence de tension entre la seconde électrodes 24 et l'électrode de grille flottante 25 apparaît par suite du couplage capacitif de l'électrode flottante 25, si bien que du courant circule par la couche 26 de particules conductrices entre la seconde électrode 24 et l'électrode flottante 25. A ce moment, des électrons sont émis par les particules conductrices dispersées dans la couche 26 de particules conductrices, par un effet tunnel. En d'autres termes, des électrons sont émis depuis un plan. Le dispositif 20 à émission par effet de champ commandé par un courant alternatif peut produire un courant de fuite. Comme la capacité du condensateur constitué par la première électrode 22 et l'électrode flottante 25 est supérieure à celle du condensateur formé par la première électrode 22 et la seconde électrode 23, la production d'un courant de fuite peut être minimisée. Comme cela est décrit ci-dessus, les électrons émis du dispositif 20 d'émission par effet de champ sont accélérés par la couche de l'électrode d'accélération 33 formée sur le substrat avant 31 en faisant face au dispositif 20 d'émission par effet de champ et ils viennent frapper la couche de luminophore 32 pour y exciter le luminophore et former ainsi une image. Comme cela est décrit ci-dessus, le dispositif d'émission par effet de champ de la présente invention et le dispositif de visualisation faisant appel à celui-ci permettent de réaliser un dispositif de visualisation de grandes dimensions, grâce au fait que les première et seconde électrodes, ainsi que l'électrode flottante sont imprimées sur le substrat 21 en utilisant une pâte d'Ag ou d'Al et grâce au fait que la couche de particules conductrices peut être formée en imprimant une couche de pâte conductrice de courant sur l'électrode de grille flottante 25. Egalement, le fait que la seconde électrode 24 et l'électrode de grille flottante 25 peuvent être formées en imprimant une pâte contenant des particules conductrices dont la taille et la concentration sont contrôlées, entre la seconde électrode 24 et l'électrode flottante 25 et en chauffant le tout, permet de contrôler facilement la distance entre les électrodes. Alors que la présente invention a été décrite en se reportant à des illustrations de formes d'exécution données uniquement à titre d'exemple, il est entendu que différents changements et d'autres formes d'exécution équivalentes peuvent être réalisés par ceux versés dans l'art. Il est donc entendu que le domaine d'application réel de l'invention est celui défini par les revendications annexées. Revendications 1. Dispositif d'émission par effet de champ comprenant un substrat, une première électrode formée sur le substrat suivant un motif prédéterminé, une couche diélectrique formée sur le substrat pour recouvrir la première électrode, une seconde électrode formée sur la couche diélectrique suivant un motif prédéterminé, une électrode flottante espacée d'une distance prédéterminée de la seconde électrode, sur la couche diélectrique et une couche de particules conductrices formée entre la seconde électrode et l'électrode flottante pour connecter électriquement la seconde électrode et l'électrode flottante. 2. Dispositif d'émission par effet de champ selon la revendication 1, dans lequel la couche de particules conductrices est formée en durcissant une pâte contenant des particules conductrices, de manière à ce que les particules conductrices soient dispersées en étant mutuellement espacées. 3. Dispositif d'émission par effet de champ selon la revendication 1, dans lequel la capacité du condensateur formé par la première électrode et l'électrode flottante est supérieure à celle du condensateur formé par la première électrode et la seconde électrode. 4. Dispositif de visualisation comprenant un dispositif à émission par effet de champ comprenant un substrat, une première électrode formée sur le substrat suivant un motif prédéterminé, une couche diélectrique formée sur le substrat pour recouvrir la première électrode, une seconde électrode formée sur la couche diélectrique suivant un motif prédéterminé, une électrode flottante disposée à une distance prédéterminée de la seconde électrode, sur la couche diélectrique et une couche de particules conductrices formée entre la seconde électrode et l'électrode flottante, pour connecter électriquement la seconde électrode et l'électrode flottante; et un substrat avant couplé à l'avant du substrat pour former un espace pour l'émission d'électrons avec le substrat et ayant une couche de luminophore et une couche d'électrode d'accélération formées successivement sur sa surface interne. 5. Dispositif de visualisation selon la revendication 4, dans lequel la couche de particules conductrices est formée en durcissant une pâte contenant des particules conductrices de manière à ce que les particules conductrices soient dispersées et mutuellement espacées. 6. Dispositif de visualisation selon la revendication 4, dans lequel la capacité du condensateur formé par la première électrode et l'électrode flottante est supérieure à celle du condensateur formé par la première électrode et la seconde électrode.