Brevet FR2776826A1 — publié le 19991001

PASSAGE CNDUCTEUR D'UN MUR DE SCELLEMENT D'UN ÉCRAN PLAT DE VISUALISATION La présente invention concerne les écrans plats de visualisation. Elle concerne plus particulièrement le report de connexions électriques entre l'intérieur et l'extérieur d'une enceinte étanche définie par deux plaques constituant respective- ment le fond et la surface de l'écran. Classiquement, un écran plat est constitué de deux plaques externes généralement rectangulaires, par exemple en verre. Une plaque constitue la surface de l'écran, tandis que l'autre constitue le fond de l'écran, par exemple, pourvu des moyens d'émission. Ces deux plaques sont assemblées au moyen d'un joint de scellement, de façon à être espacées l'une de l'autre. Pour un écran à effet de champ (FED) ou à micropointes, ou pour un afficheur fluorescent sous vide (VFD), on fait le vide dans l'espace séparant les deux plaques de verre, tandis que, pour un écran à plasma, cet espace est rempli de gaz à faible pression. Pour simplifier la présente description, on ne consi- dérera ci-après que les écrans à micropointes, mais on notera que la présente invention concerne, de façon générale, les divers types d'écrans susmentionnés et analogues. Les figures lA et lB représentent, partiellement et schématiquement, la structure classique d'un écran à micro- pointes. La figure lA est une vue en coupe. La figure lB est une vue en plan selon la ligne B-B' de la figure 1A. Un tel écran à micropointes est essentiellement constitué, sur un premier substrat 1 (figure 1A), par exemple en verre, d'une cathode 2 à micropointes 3 et d'une grille 4. La cathode-grille est placée en regard d'une anode cathodolu- minescente 5 réalisée sur un second substrat 6, par exemple en verre, qui constitue généralement la surface transparente de l'écran. Le principe de fonctionnement et le détail de la constitution d'un tel écran à micropointes sont décrits, par exemple, dans le brevet américain 4 940 917 du Conmissariat à l'Energie Atomique. La cathode-grille 2-4 et l'anode 5 sont réalisées sépa- rément sur les deux substrats 1 et 6 puis sont assemblées au moyen d'un joint périphérique ou mur de scellement 7. Un espace vide 8 est ménagé entre les substrats 1 et 6 pour permettre la circulation des électrons émis par la cathode 2 jusqu'à l'anode 5. La cathode 2 est organisée en colonnes 9 et est consti- tuée, sur le substrat 1, de conducteurs de cathode organisés en mailles à partir d'une couche conductrice. Les micropointes 3 sont généralement réalisées sur une couche résistive déposée sur les conducteurs de cathode et sont disposées à l'intérieur des mailles définies par les conducteurs de cathode. A la figure lA, les conducteurs de cathode et la couche résistive ont été dési- gnés par la référence commune 9 identifiant différentes colonnes. La grille 4 est organisée en lignes 10 (figure lB) conductrices déposées sur une couche 11 d'isolement (par exemple, en oxyde de silicium (SiO2)). Des trous 12 sont formés dans les lignes 10 de la grille 4 et dans la couche d'isolement 11 pour recevoir chaque micropointe 3. L'intersection d'une ligne de la grille 4 et d'une colonne de la cathode 2 définit généralement un pixel de l'écran. Côté anode 5, des éléments luminophores (non représen- tés) sont déposés sur des électrodes constituées dans une couche conductrice généralement transparente et sont excités par des électrons émis par la cathode. Pour des raisons de clarté, l'anode et tous ses constituants ont été désignés par la réfé- rence globale 5 à la figure 1A. Pour polariser (adresser) correctement les différents conducteurs de la cathode 2, de la grille 4 et de l'anode 5, ces conducteurs doivent être accessibles depuis l'extérieur de l'en- ceinte fermée par le mur de scellement 7, généralement un cordon de verre fusible. Un problème qui se pose au passage du mur de scellement est lié aux caractéristiques fortement différentes des matériaux au droit du mur. Ce problème se pose essentiellement pour les lignes 10 de la grille 4 qui sont au-dessus de l'empilement côté cathode-grille. On y trouve l'oxyde de silicium constitutif de la cou- che 11 avec une épaisseur de l'ordre du micromètre, le matériau métallique, généralement le niobium, constitutif de la couche de grille 4 avec une épaisseur inférieure au micromètre et le maté- riau (généralement du verre fusible) constitutif du mur de scel- lement 7 sur une épaisseur de plusieurs centaines de micromètres. Les différences de caractéristiques intrinsèques de ces maté- riaux, associées aux fortes différences d'épaisseur entre ces couches de matériaux, entraînent des contraintes qui conduisent à des fissures dans l'oxyde de silicium constitutif de la couche 11 d'isolement entre les lignes de grille et les colonnes de la cathode. De telles fissures peuvent s'étendre de part et d'autre du mur de scellement et provoquer des fuites entre l'intérieur sous vide et l'extérieur de l'écran. Ces contraintes sont essentiellement dues aux coeffi- cients de dilatation thermique différents entre les matériaux constituant l'empilement au droit du mur de scellement. Par conséquent, lors de l'apposition du cordon de verre fusible à haute température, on voit apparaître les défauts susmentionnés. Un autre problème se pose pour les lignes 10 de la grille 4. En effet, dans un écran classique, la couche conduc- trice constitutive des lignes 10 de la grille 4 est la dernière couche déposée sur la plaque 1 de cathode-grille. Par conséquent, le verre fusible constitutif du mur 7 se trouve directement déposé sur des tronçons d'extrémité ou prolongements 10' de connexion des lignes 10 à l'extérieur. Généralement, les lignes de la grille sont constituées en niobium et on constate une attaque du niobium par le verre constitutif du joint de scelle- ment 7. Il en découle des risques de dysfonctionnement de l'écran par la disparition de l'interconnexion de certaines lignes 10 entre l'intérieur et l'extérieur de l'écran. La présente invention vise à pallier les inconvénients des écrans classiques en relation avec le passage d'une piste conductrice entre l'intérieur et l'extérieur de l'écran. La présente invention vise en particulier à proposer un nouvel écran à micropointes dans lequel tout risque de fuite entre l'intérieur et l'extérieur de l'écran, lié au passage des conducteurs de grille au droit du mur de scellement, est éliminé. L'invention vise en outre à proposer une solution qui minimise les modifications à apporter aux procédés de fabrication et de fermeture classiques des écrans à micropointes. Pour atteindre ces objets, la présente invention pré- voit une connexion électrique entre l'espace interne d'un écran plat et l'extérieur au moyen d'une ligne conductrice de faible épaisseur sous-jacente à un joint périphérique de scellement sen- siblement plus épais, et comportant une structure ajourée favo- risant sa dilatation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite structure ajourée est telle que la connexion électrique est dépourvue de tronçon conducteur rectiligne. La présente invention prévoit en outre une grille d'écran plat à micropointes constituée de lignes déposées sur une couche isolante revêtant des conducteurs de cathode, chaque ligne de grille étant pourvue d'au moins une connexion électrique. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la grille est constituée de chrome. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque ligne est en niobium dans la zone active de l'écran, cha- que connexion électrique étant en chrome. La présente invention prévoit en outre un écran plat de visualisation du type comportant une cathode à micropointes de bombardement d'une anode cathodoluminescente, et comprenant une grille. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: les figures 1A et lB qui ont été décrites précédetmment sont destinées à exposer l'état de la technique et le problème posé; la figure 2 représente, partiellement et vue de dessus, une cathode-grille d'un écran plat à micropointes illustrant un premier mode de réalisation d'une connexion de grille selon la présente invention; la figure 3 est une vue partielle en coupe d'une cathode- grille d'un écran plat à micropointes illustrant un deuxième mode de réalisation d'une connexion électrique de grille selon la présente invention; la figure 4 est une vue de dessus de la cathode-grille représentée à la figure 3; et la figure 5 représente partiellement un détail d'une ligne de grille selon la présente invention. Les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes réfé- rences aux différentes figures. Pour des raisons de clarté, les représentations des figures ne sont pas à l'échelle et seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés aux figures et seront décrits par la suite. Une caractéristique de la présente invention est de favoriser la dilatation des lignes conductrices, ici des lignes de grille, au droit du mur de scellement séparant l'espace interne de l'écran de l'extérieur. Pour ce faire, l'invention prévoit de réaliser des ouvertures dans la couche conductrice constitutive des lignes de grille dans une portion de ces lignes destinée à être à l'aplomb du mur de scellement. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation de la présente invention. Cette figure représente, de façon très schématique, une plaque 1 portant la cathode-grille d'un écran plat à micropointes. La cathode de l'écran est identique à celle d'un écran classique. A la figure 2, les colonnes 9 de cathode ont été illustrées par des pointillés. Dans la zone active de l'écran, c'est-à-dire dans la zone comprenant des micropointes, les lignes 10 de la grille sont similaires à celles d'un écran classique, c'est-à-dire qu'elles comportent des trous 12 à l'aplomb des micropointes. Bien que, pour des raisons de clarté, seules deux micropointes par pixel aient été représentées aux figures, on notera que ces micro- pointes et les trous 12 correspondants de la grille, sont au nombre de plusieurs milliers par pixel d'écran. Selon la présente invention, les lignes 10, au lieu d'être pleines au passage du mur 7 de scellement de l'écran, sont ajourées pour autoriser leur dilatation et minimiser ainsi les contraintes qu'elles subissent. Dans une portion 30 de leur lon- gueur, les lignes de grille 10 présentent donc des ouvertures 31 réparties pour former un grillage de sorte à assurer toutefois la continuité électrique de part et d'autre du joint de scellement 7. De préférence, et coemie on le verra par la suite en relation avec la figure 5, le motif des ouvertures 31 pratiquées dans les régions 30 des lignes de grille est tel que ces lignes ne présentent pas de portion rectiligne conductrice, que ce soit dans la direction globale de leur longueur ou de leur largeur. On réduit alors encore la possibilité de propagation des contraintes dans les lignes de grille au droit du mur de scellement. Un avantage du mode de réalisation illustré en relation avec la figure 2 est que celui-ci est parfaitement compatible avec les procédés actuels de fabrication des écrans plats. Ainsi, dans le mode de réalisation de la figure 2, les lignes 10 de la grille sont réalisées, par exemple, en niobium. Les figures 3 et 4 illustrent un deuxième mode de réa- lisation de la présente invention. La figure 3 est une vue par- tielle en coupe au droit d'un mur de scellement. La figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2. Une caractéristique de ce mode de réalisation est de prévoir, dans la région 30 des lignes de grille sensiblement à l'aplomb du mur de scellement 7, un tronçon 32 en un matériau conducteur différent. Le matériau constitutif du tronçon 32 est, selon l'invention, choisi pour être compatible avec le matériau constitutif du mur de scellement 7 de manière à ne pas être dété- rioré par celui-ci. Ce tronçon 32 est, comrnme dans le premier mode de réalisation, ajouré pour favoriser sa dilatation et minimiser ainsi les effets des contraintes liées aux différences d'épais- seur et de coefficients de dilatation des matériaux empilés. A titre d'exemple de réalisation, les tronçons 32 des lignes 10 de la grille sont réalisés en chrome. De préférence, le reste des lignes de grille, au moins côté zone active de l'écran, est en niobium. On évite ainsi que le chrome crée des fissures dans l'oxyde de silicium séparant la grille de la cathode dans la zone active de l'écran. C'est d'ail- leurs pour cette raison que, dans les écrans classiques, on pré- fère le niobium au chrome. De préférence, côté extérieur de l'écran, des plots 33 en niobium sont connectés aux tronçons 32. Un avantage de main- tenir des plots de raccordement extérieurs 33 en niobium est que cela est compatible avec les procédés actuels de fabrication des écrans classiques. La figure 5 représente un mode de réalisation du motif d'une région 30 de ligne de grille au droit d'un mur de scelle- ment 7. Ce mode de réalisation respecte les préférences citées ci-dessus, à savoir qu'il évite les zones de contraintes liné- aires de manière à empêcher toute propagation de fissure dans l'oxyde de silicium sous-jacent. Pour ce faire, la région 30 ne comporte aucune portion rectiligne continue que ce soit en lar- geur ou en longueur ou dans n'importe quelle autre direction. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 5, les lignes de grille présentent, dans cette région 30, une forme de nid d'abeille. On notera toutefois que d'autres motifs pourront être choisis pourvu qu'ils respectent les contraintes susmentionnées. On notera également que les différences de résistivité entre les matériaux choisis pour constituer les lignes de grille à l'intérieur de l'écran et les tronçons 32 de passage sous le mur ne sont pas critiques au sens de la présente invention. En effet, les lignes de grille sont généralement suffisamment larges sous le mur de scellement pour que les différences de résistivité soient sans effet notable. A titre d'exemple particulier de réalisation, du nio- bium déposé avec une épaisseur de 4000 A présente une résistivité de 4 ohms par carré, alors que du chrome déposé avec la même épaisseur présente une résistivité de 2 ohms par carré. On pourra, par exemple, réaliser une interconnexion du type de celle illustrée à la figure 5 avec de telles épaisseurs. La largeur des tronçons 32 de chrome est, par exemple, comprise entre 5 et Mm. La surface des ouvertures 31 est, par exemple, de l'ordre de 500 gm2. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'honmmne de l'art. En particulier, l'adaptation du procédé de fabrication d'un écran classique pour mettre en oeuvre la présente invention est à la portée de l'homme du métier. De plus, d'autres matériaux que ceux indiqués ci-dessus à titre d'exemple pourront être uti- lisés pourvu qu'ils respectent les contraintes fonctionnelles décrites. En outre, bien que l'invention ait été décrite en relation avec une grille d'un écran à micropointes, elle s'app- lique à toute connexion électrique au moyen d'une couche mince5 entre l'intérieur et l'extérieur d'un écran plat au droit d'un mur de scellement. REVENDICATICOS 1. Connexion électrique entre l'espace interne (8) d'un écran plat et l'extérieur au moyen d'une ligne (10) conductrice de faible épaisseur sous-jacente à un joint périphérique de scel- lement (7) sensiblement plus épais, caractérisée en ce qu'elle comporte une structure ajourée favorisant sa dilatation. 2. Connexion électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure ajourée est telle que la connexion électrique est dépourvue de tronçon conducteur recti- ligne. 3. Grille d'écran plat à micropointes constituée de lignes (10) déposées sur une couche (11) isolante revêtant des conducteurs de cathode (9), caractérisée en ce que chaque ligne de grille est pourvue d'au moins une connexion électrique selon la revendication 1 ou 2. 4. Grille selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est constituée de chrome. 5. Grille selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque ligne (10) est en niobium dans la zone active de l'écran, chaque connexion électrique (32) étant en chrome. 6. Écran plat de visualisation du type comportant une cathode (2) à micropointes (3) de bombardement d'une anode catho- doluminescente (5), caractérisé en ce qu'il comprend une grille (4) conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 5.