EP0704877A1 - Protection électrique d'une anode d'écran plat de visualisation - Google Patents

Protection électrique d'une anode d'écran plat de visualisation Download PDF

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EP0704877A1
EP0704877A1 EP95410112A EP95410112A EP0704877A1 EP 0704877 A1 EP0704877 A1 EP 0704877A1 EP 95410112 A EP95410112 A EP 95410112A EP 95410112 A EP95410112 A EP 95410112A EP 0704877 A1 EP0704877 A1 EP 0704877A1
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EP
European Patent Office
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interconnection
anode
strips
screen
track
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EP95410112A
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German (de)
English (en)
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EP0704877B1 (fr
Inventor
Jean-François Peyre
Francis Courreges
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Pixtech SA
Original Assignee
Pixtech SA
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Publication date
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Publication of EP0704877B1 publication Critical patent/EP0704877B1/fr
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/02—Details
    • H01J17/04—Electrodes; Screens
    • H01J17/12—Control electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/96—One or more circuit elements structurally associated with the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes

Definitions

  • the present invention relates to a flat display screen anode. It applies more particularly to the production of connections of luminescent elements of an anode of a color screen, such as a microtip color screen.
  • FIG. 1 represents the structure of a flat screen with microtips of the type to which the invention relates.
  • Such a microtip screen essentially consists of a cathode 1 with microtips 2 and a grid 3 provided with holes 4 corresponding to the locations of the microtips 2.
  • the cathode 1 is placed opposite a cathodoluminescent anode 5 including a substrate of glass 6 constitutes the screen surface.
  • the cathode 1 is organized in columns and consists, on a glass substrate 10, of cathode conductors organized in meshes from a conductive layer.
  • the microtips 2 are produced on a resistive layer 11 deposited on the cathode conductors and are arranged inside the meshes defined by the conductors of cathode.
  • FIG. 1 partially represents the interior of a mesh, the cathode conductors do not appear in this figure.
  • the cathode 1 is associated with the grid 3 which is organized in lines. The intersection of a line of the grid 3 and a column of the cathode 1 defines a pixel.
  • This device uses the electric field created between the cathode 1 and the grid 3 so that electrons are extracted from the microtips 2 towards phosphor elements 7 of the anode 5.
  • the anode 5 is provided alternating bands of phosphor elements 7r, 7b, 7g each corresponding to a color (Blue, Red, Green). The strips are separated from each other by an insulator 8.
  • the phosphor elements 7 are deposited on electrodes 9, consisting of corresponding strips of a transparent conductive layer such as indium tin oxide (ITO) .
  • ITO indium tin oxide
  • the sets of blue, red and green bands are alternately polarized with respect to the cathode 1, so that the electrons extracted from the microtips 2 of a pixel of the cathode / grid are alternately directed towards the phosphor elements 7 opposite each other colours.
  • the command to select the phosphor 7 (the phosphor 7g in FIG. 1) which must be bombarded by the electrons coming from the microtips 2 of the cathode 1 requires selectively controlling the polarization of the phosphor elements 7 of the anode 5, color by color .
  • FIG. 2 schematically illustrates a conventional color screen anode structure. This figure partially shows, in elevation on the phosphor side, an anode 5 produced according to known techniques.
  • the strips 9 of anode electrodes, deposited on the substrate 6, are interconnected outside the useful surface of the screen, by color of phosphor elements 7 to be connected to a control system (not shown).
  • Two interconnection tracks 12 and 13, respectively anode electrodes 9g and 9b, are produced for two of the three colors of phosphor elements (for example 7g and 7b).
  • An insulation layer 14 (shown in dashed lines in FIG. 2) is deposited on the interconnection track 13.
  • a third interconnection track 15 is connected, by means of conductors 16 deposited on the insulation layer 14, to the anode electrode strips 9r intended for the phosphor elements 7r of the third color.
  • the rows of the grid 3 are sequentially polarized at a potential of the order of 80 V while the strips of phosphor elements (for example 7g in FIG. 1) to be excited are polarized under a voltage of the order of 400V, the other bands (for example 7r and 7b in FIG. 1) being at zero potential.
  • the columns of cathode 1, the potential of which represents for each row of grid 5 the brightness of the pixel defined by the intersection of the column of cathode and of the row of grid 5 in the color considered, are brought to respective potentials between a maximum emission potential and a non-emission potential (for example 0 and 30 V respectively).
  • the potential difference between the anode and the cathode is related to the inter-electrode distance.
  • a maximum potential difference is sought for reasons of screen brightness, which means that an inter-electrode distance which is as large as possible is sought.
  • the structure of the inter-electrode space which includes spacers capable of creating shadow areas in the screen if they are too large, prevents this inter-electrode distance from being increased.
  • the inter-electrode space of a conventional screen is therefore of the order of 0.2 mm. This leads to choosing an anode-cathode voltage value which is critical from the point of view of the formation of electric arcs.
  • Destructive electric arcs can then occur at the slightest dimensional irregularity in the distance between a microtip or the grid layer and the phosphor elements of the anode. In addition, such irregularities are inevitable, given the small dimensions and the techniques employed for producing the anode and the grid cathode.
  • the resistive layer 11 makes it possible to limit the formation of destructive short circuits between the microtips and the grid.
  • arcs can occur between the grid 3 and those of the phosphor elements 7 of the anode which are polarized to attract the electrons emitted by the microtips 2 (for example the phosphors 7g in FIG. 1). Arcs can also occur between two neighboring bands of phosphor elements (for example 7g and 7r in FIG. 1) due to the difference in potential between these two bands.
  • the invention aims to overcome these drawbacks by proposing a flat screen microdot display anode which eliminates the risk of the appearance of electric arcs between the anode and the grid or between two neighboring strips of phosphor elements of the anode, without affecting the brightness of the screen.
  • the present invention provides a flat display screen anode, of the type comprising at least one set of strips of phosphor elements deposited on corresponding conductive strips and at least one interconnection conductor of the strips of said set.
  • the conductive strips of said assembly are interconnected by means of resistors placed in series between the conductive strips and said interconnection conductor with which they are associated.
  • each conductive strip is individually connected to the interconnection conductor via a resistor.
  • the same resistance is associated with several conductive strips of the assembly.
  • the resistors are produced by screen printing in thick layer of resistive sections on an insulation layer deposited at least on a track constituting the interconnection conductor, the insulation layer being open locally to the vertical alignment of the ends of each resistive section to allow the electrical connection of these ends, respectively to one end of at least one conductive strip and to the interconnection track.
  • the insulation layer extends over the entire surface of the anode and is open, in the useful surface of the screen, directly above each conductive strip.
  • all the resistive sections associated with the interconnection track are of the same length.
  • the anode comprises three sets of alternating bands of phosphor elements each corresponding to a color and at least three interconnection conductors of the bands of the same color.
  • all the resistive sections associated with the same interconnection track are of the same length and extend from one end of a conductive strip to the interconnection track at which this strip is associated.
  • all the interconnection tracks are deposited in a same side of the anode being parallel to each other and perpendicular to the conductive strips.
  • At least two interconnection tracks perpendicular to the conductive strips surround these conductive strips.
  • An essential characteristic of the present invention is to propose the realization of the interconnections of the anode conductor strips polarizing the phosphor elements, by means of resistors placed in series. between the conductive strips and the interconnection track with which they are associated.
  • the present invention provides for polarizing each band of phosphor elements, or a small group of bands of phosphor elements of the same color, by means of a resistor placed in series between this band, or this small group, and the interconnection track with which it is associated.
  • Resistors of sufficiently large values can therefore be provided to create in the characteristics "anode current - cathode voltage" and "anode current - voltage between two adjacent anode conductive strips", a load line making it possible to limit the appearance of electric arcs.
  • the value of the resistors is preferably chosen so as not to cause a decrease in the anode voltage of more than a few percent so as not to cause a change in the brightness of the screen which is perceptible. for the user and also so as not to cause a noticeable stray power dissipation.
  • These resistances can also be produced using thin film technology by depositing these layers above or below the conductive strips. These layers may, for example, be made of doped silicon, amorphous or polycrystalline, or nickel-chromium.
  • resistors according to the technology of thick layers, for example by means of a deposition by screen printing of a resistive ink or paste of the type of those used in hybrid circuits.
  • the invention proposes to electrically isolate all the conductive strips of the anode not only between them but also interconnection tracks, then to affix a resistive layer between each conductive strip, or group of a few strips, and the interconnection track.
  • an anode according to a first embodiment of the invention consists of parallel conductive strips 9r, 9g, 9b deposited on a substrate 6 and intended to receive in the useful surface of the screen of the phosphor elements (not shown).
  • these bands must be able to be polarized sequentially by sets of bands of the same color (red, green, blue).
  • Each strip 9r, 9b, 9g is individually connected to an interconnection track 21r, 21g, 21b respectively of the strips of the same color, via a resistive section 22.
  • the resistive sections (for example 22r) associated to an interconnection track (for example 21r) are electrically isolated from the two other interconnection tracks (for example 21g, 21b).
  • an insulation layer 23 is interposed at least on the two interconnection tracks 21g and 21b which are closest to the ends of the conductive strips 9.
  • the insulating layer 23 covers the entire anode and is partially open directly above the two ends of each resistive section 22 to allow the electrical connection of these ends, respectively at one end d 'a conductive strip 9 and to an interconnection track 21. If the insulation layer 23 covers the entire anode, it is also conventionally open, in the useful surface of the screen directly above each conductive strip 9 to receive the phosphor elements. In other words, the insulation layer 23 is in this case merged with the insulation layer 8 (FIG. 1) of the phosphor elements between them.
  • Openings 24r, 24g, 24b and 25r, 25g, 25b are made in the insulation layer 23 directly above the ends of the resistive sections 22r, 22g, 22b, respectively opposite an interconnection track 21r, 21g , 21b and the end of a conductive strip 9r, 9g, 9b.
  • each interconnection track 21 and a strip 9 of phosphor elements is effected by means of a series resistor constituted by a resistive section 22.
  • the resistive sections 22 are dimensioned to all have the same resistance value between their ends, at least for all the sections associated with the same interconnection track, therefore to the same color.
  • all the resistive sections associated with the same interconnection track have the same length and the same section which fix the value of the series resistance between a conductive strip and the interconnection track with which it is associated.
  • all the resistive sections 22 of the screen have the same section and the same length.
  • FIG. 5 represents the equivalent electrical diagram of the embodiment represented in FIG. 3.
  • Each conductive strip 9 is individually protected against electric arcs by a series resistance Ra of high value between this strip and the interconnection track 21 with which it is associated.
  • the resistance Ra is chosen from a value such that it limits the current in the conductive strip 9 to a given value chosen to avoid the appearance of destructive electric arcs, without however causing a significant drop in the anode voltage. .
  • the microdots of the cathode 1 have been represented in the form of a microdots 2 per pixel whereas they are in reality several thousand per screen pixel.
  • a resistance Rk thus appears which corresponds to the resistive layer 11 between the cathode conductors and the microtips. This resistance Rk makes it possible to homogenize the electronic emission of the microtips 2 and to avoid the appearance of short circuits between the grid 3 and the microtips.
  • the resistance Ra provided by a given resistive section is electrically in series with this resistance Rk globalized at the level of a pixel.
  • the value of the resistance Rk globalized at the level of a pixel is of the order of 2 M ⁇ and is found in series with the value of the resistance Ra which is of the same order of magnitude (about 0.7 M ⁇ ).
  • the addition of such resistive sections does not harm the electronic emission of the microtips of a given pixel.
  • a resistor of the order of 670 k ⁇ limits the voltage drop across the resistor to around 2%.
  • Such a resistance value makes it possible to prevent the formation of destructive electric arcs by limiting the current in the conductive strip to 0.7 mA, while making the reduction in brightness of the screen imperceptible.
  • the addition of these resistances Ra does not harm the switching speed of the anode lines. Indeed, although the value of the resistance Ra intervenes on the time constant of the RC cell constituted by the association of this resistance with the capacity and the intrinsic resistance of the conductive strip, the value of the time constant obtained remains perfectly acceptable. For example, for the pixel furthest from the interconnection track, the capacity of an ITO anode conductive strip (transparent conductor based on indium tin oxide) is l '' order of 30 pF for 30 cm long and its intrinsic resistance is of the order of 20 k ⁇ . The time constant introduced by the addition of a resistance Ra is 20 ⁇ s, which is perfectly acceptable. In fact, each anode strip remaining polarized during the whole time of the grid line scanning, the switching of the anode lines conventionally occurs for a color screen only 3 to 6 times per image depending on the organization of the addressing.
  • Resistances Ra with a value of approximately 670 k ⁇ can be produced using the thick film technology with an ink having a resistivity of 50 k ⁇ / square, by means of resistive sections 22 with a width of approximately 75 ⁇ m, d '' a thickness of about 10 ⁇ m and a length of 1 mm.
  • FIG. 6 illustrates a variant of the embodiment shown in FIG. 3.
  • the interconnection tracks are not all placed on the same side of the anode.
  • two tracks for example 21r and 21g
  • the third track for example 21b
  • Such an alternative embodiment makes it possible to require less precision for the screen printing of the resistive sections 22 in thick layers.
  • FIGS. 7 and 8 illustrate another embodiment of the present invention which also makes it possible to facilitate the production of the resistive sections according to the technology of thick layers.
  • the conductive strips 9 of the anode are no longer individually connected to an interconnection track, but by group of a small number of strips of the same color.
  • the conductive strips of the same color are connected three by three to an interconnection track, by means of a resistive section 22.
  • the conductive strips 9r are connected in groups of three consecutive strips, by their ends located on the side of the track 21r, by means of tracks 26r parallel to the interconnection tracks.
  • the conductive strips 9g are connected in groups of three consecutive strips, by their ends located on the side of the track 21g, also at the using 26g tracks parallel to the interconnection tracks.
  • the conductive strips 9b of the third color they are connected three by three, but directly by means of the resistive sections 22b.
  • an insulation layer 23 is preferably deposited over the entire surface of the anode. This layer is open, in line with the strips 9 in the useful surface of the screen for receiving the phosphor elements, and outside the useful surface of the screen to make the interconnections via the resistive sections 22. Openings 25r, 25g and 25b are formed in the insulation layer 23 directly above one of the ends of the resistive sections 22r, 22g and 22b, respectively opposite the interconnection tracks 21r, 21g and 21b. Openings 24r and 24g are made plumb with the other end of the resistive sections 22r and 22g, respectively at the level of tracks 26r and 26g. Openings 24b are made directly above the end of each conductive strip 9b which is on the side of the interconnection track 21b.
  • each strip 9b of the third color has at its end located on the side of the track 21b, a stud 27 plumb with which an opening 24b is made. This is to allow the strips 9b to be easily connected, three by three, via the same resistive section 22b, to the interconnection track 21b.
  • each group of three bands of the same color is connected individually by means of a resistance Ra, to an interconnection track of the bands of the same color.
  • the choice of embodiment depends for example on the width of the anode conductive strips, therefore on the size screen pixels. In fact, the more the size of the pixels is reduced, the narrower the conductive strips 9 and the more the accuracy of the screen printing of the resistive sections in thick layers will be critical.
  • the embodiment of FIG. 3 will be chosen with resistive sections 22 of 75 ⁇ m wide, the pitch between the strips of anode conductors being 100 ⁇ m.
  • each of the constituents described for the constituent layers of the anode may be replaced by one or more constituents fulfilling the same function.

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Abstract

L'invention concerne une anode d'écran plat de visualisation, du type comportant au moins un ensemble de bandes d'éléments luminophores déposées sur des bandes conductrices correspondantes (9r ; 9g ; 9b) et au moins un conducteur (21r ; 21g ; 21b) d'interconnexion des bandes dudit ensemble. Chaque bande conductrice (9r ; 9g ; 9b) de chaque ensemble est connectée par l'intermédiaire d'une résistance (22r ; 22g ; 22b) au conducteur d'interconnexion (21r; 21g ; 21b) auquel elle est associée. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne une anode d'écran plat de visualisation. Elle s'applique plus particulièrement à la réalisation de connexions d'éléments luminescents d'une anode d'un écran couleur, tel qu'un écran couleur à micropointes.
  • La figure 1 représente la structure d'un écran plat à micropointes du type auquel se rapporte l'invention.
  • Un tel écran à micropointes est essentiellement constitué d'une cathode 1 à micropointes 2 et d'une grille 3 pourvue de trous 4 correspondant aux emplacements des micropointes 2. La cathode 1 est placée en regard d'une anode cathodoluminescente 5 dont un substrat de verre 6 constitue la surface d'écran.
  • Le principe de fonctionnement et le détail de la constitution d'un tel écran à micropointes sont décrits dans le brevet américain numéro 4 940 916 du Commissariat à l'Energie Atomique.
  • La cathode 1 est organisée en colonnes et est constituée, sur un substrat de verre 10, de conducteurs de cathode organisés en mailles à partir d'une couche conductrice. Les micropointes 2 sont réalisées sur une couche résistive 11 déposée sur les conducteurs de cathode et sont disposées à l'intérieur des mailles définies par les conducteurs de cathode. La figure 1 représentant partiellement l'intérieur d'une maille, les conducteurs de cathode n'apparaissent pas sur cette figure. La cathode 1 est associée à la grille 3 qui est elle organisée en lignes. L'intersection, d'une ligne de la grille 3 et d'une colonne de la cathode 1, définit un pixel.
  • Ce dispositif utilise le champ électrique créé entre la cathode 1 et la grille 3 pour que des électrons soient extraits des micropointes 2 vers des éléments luminophores 7 de l'anode 5. Dans le cas d'un écran couleur, l'anode 5 est pourvue de bandes alternées d'éléments luminophores 7r, 7b, 7g correspondant chacune à une couleur (Bleu, Rouge, Vert). Les bandes sont séparées les unes des autres par un isolant 8. Les éléments luminophores 7 sont déposés sur des électrodes 9, constituées de bandes correspondantes d'une couche conductrice transparente telle que de l'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Les ensembles de bandes bleues, rouges, vertes sont alternativement polarisés par rapport à la cathode 1, pour que les électrons extraits des micropointes 2 d'un pixel de la cathode/grille soient alternativement dirigés vers les éléments luminophores 7 en vis à vis de chacune des couleurs.
  • La commande de sélection du luminophore 7 (le luminophore 7g en figure 1) qui doit être bombardé par les électrons issus des micropointes 2 de la cathode 1 impose de commander, sélectivement la polarisation des éléments luminophores 7 de l'anode 5, couleur par couleur.
  • La figure 2 illustre schématiquement une structure d'anode d'écran couleur classique. Cette figure représente partiellement, en élévation côté luminophores, une anode 5 réalisée selon des techniques connues. Les bandes 9 d'électrodes d'anode, déposées sur le substrat 6, sont interconnectées hors de la surface utile de l'écran, par couleur d'éléments luminophores 7 pour être connectées à un système de commande (non représenté). Deux pistes d'interconnexion 12 et 13, respectivement des électrodes d'anode 9g et 9b, sont réalisées pour deux des trois couleurs d'éléments luminophores (par exemple 7g et 7b). Une couche d'isolement 14 (représentée en traits mixtes à la figure 2) est déposée sur la piste d'interconnexion 13. Une troisième piste d'interconnexion 15 est reliée, par l'intermédiaire de conducteurs 16 déposés sur la couche d'isolement 14, aux bandes d'électrodes d'anode 9r destinés aux éléments luminophores 7r de la troisième couleur.
  • Généralement, les rangées de la grille 3 sont séquentiellement polarisées à un potentiel de l'ordre de 80 V tandis que les bandes d'éléments luminophores (par exemple 7g en figure 1) devant être excitées sont polarisées sous une tension de l'ordre de 400V, les autres bandes (par exemple 7r et 7b en figure 1) étant à un potentiel nul. Les colonnes de la cathode 1, dont le potentiel représente pour chaque rangée de la grille 5 la brillance du pixel défini par l'intersection de la colonne de la cathode et de la rangée de la grille 5 dans la couleur considérée, sont portées à des potentiels respectifs compris entre un potentiel d'émission maximale et un potentiel d'absence d'émission (par exemple respectivement 0 et 30 V).
  • Le choix des valeurs des potentiels de polarisation est lié aux caractéristiques des éléments luminophores 8 et des micropointes 10.
  • Classiquement, en dessous d'une différence de potentiel de 50 V entre la cathode et la grille, il n'y a pas d'émission électronique et, l'émission maximale utilisée correspond à une différence de potentiel de 80 V.
  • La différence de potentiel entre l'anode et la cathode est elle liée à la distance inter-électrodes. On recherche une différence de potentiel maximale pour des raisons de brillance de l'écran, ce qui induit que l'on recherche une distance inter-électrodes qui soit la plus grande possible. Mais la structure de l'espace inter-électrodes, qui comporte des espaceurs susceptibles de créer des zones d'ombre dans l'écran s'ils présentent une taille trop importante, empêche d'augmenter cette distance inter-électrodes. L'espace inter-électrodes d'un écran classique est donc de l'ordre de 0,2 mm. Ceci conduit à choisir une valeur de tension anode-cathode qui est critique du point de vue de la formation d'arcs électriques. Des arcs électriques destructeurs peuvent alors se produire à la moindre irrégularité dimensionnelle de la distance qui sépare une micropointe ou la couche de grille et les éléments luminophores de l'anode. De telles irrégularités sont de surcroît inévitables compte tenu des faibles dimensions et des techniques employées pour la réalisation de l'anode et de la cathode-grille.
  • Côté cathode, la couche résistive 11 permet de limiter la formation de courts-circuits destructeurs entre les micropointes et la grille.
  • Par contre, côté anode, des arcs peuvent se produire entre la grille 3 et ceux des éléments luminophores 7 de l'anode qui sont polarisés pour attirer les électrons émis par les micropointes 2 (par exemple les luminophores 7g en figure 1). Des arcs peuvent également se produire entre deux bandes voisines d'éléments luminophores (par exemple 7g et 7r en figure 1) en raison de la différence de potentiel entre ces deux bandes.
  • L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une anode d'écran plat de visualisation à micropointes qui supprime le risque d'apparition d'arcs électriques entre l'anode et la grille ou entre deux bandes voisines d'éléments luminophores de l'anode, sans nuire à la brillance de l'écran.
  • Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit une anode d'écran plat de visualisation, du type comportant au moins un ensemble de bandes d'éléments luminophores déposées sur des bandes conductrices correspondantes et au moins un conducteur d'interconnexion des bandes dudit ensemble. Les bandes conductrices dudit ensemble sont interconnectées par l'intermédiaire de résistances placées en série entre les bandes conductrices et ledit conducteur d'interconnexion auquel elles sont associées.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque bande conductrice est individuellement reliée au conducteur d'interconnexion par l'intermédiaire d'une résistance.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, une même résistance est associée à plusieurs bandes conductrices de l'ensemble.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, les résistances sont réalisées par sérigraphie en couche épaisse de tronçons résistifs sur une couche d'isolement déposée au moins sur une piste constituant le conducteur d'interconnexion, la couche d'isolement étant ouverte localement à l'aplomb des extrémités de chaque tronçon résistif pour permette la connexion électrique de ces extrémités, respectivement à une extrémité d'au moins une bande conductrice et à la piste d'interconnexion.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, la couche d'isolement s'étend sur toute la surface de l'anode et est ouverte, dans la surface utile de l'écran, à l'aplomb de chaque bande conductrice.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, tous les tronçons résistifs associés à la piste d'interconnexion sont de même longueur.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'anode comporte trois ensembles de bandes alternées d'éléments luminophores correspondant chacun à une couleur et au moins trois conducteurs d'interconnexion des bandes d'une même couleur.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, tous les tronçons résistifs associés à une même piste d'interconnexion sont de même longueur et s'étendent depuis une extrémité d'une bande conductrice jusqu'à la piste d'interconnexion à laquelle cette bande est associée.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, toutes les pistes d'interconnexion sont déposées d'un même côté de l'anode en étant parallèles entre elles et perpendiculaires aux bandes conductrices.
  • Selon un mode de réalisation de la présente invention, au moins deux pistes d'interconnexion perpendiculaires aux bandes conductrices encadrent ces bandes conductrices.
  • 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 1 et 2 qui ont été décrites précédemment sont destinées à exposer l'état de la technique et le problème posé ;
    • la figure 3 représente un premier mode de réalisation d'une anode d'écran à micropointes selon l'invention ;
    • les figures 4A et 4B représentent des vues en coupes, respectivement selon les lignes A-A' et B-B' de la figure 3 ;
    • la figure 5 représente le schéma électrique équivalent d'un écran à micropointes pourvu d'une anode selon le mode de réalisation représenté à la figure 3 ;
    • la figure 6 représente une variante du mode de réalisation représenté à la figure 3 ;
    • la figure 7 représente un deuxième mode de réalisation d'une anode d'écran à micropointes selon l'invention ; et
    • la figure 8 représente le schéma électrique équivalent d'un écran à micropointes pourvu d'une anode selon le mode de réalisation représenté à la figure 7.
  • Pour des raisons de clarté, les représentations des figures ne sont pas à l'échelle et les mêmes éléments ont été désignés aux différentes figures par les mêmes références.
  • Une caractéristique essentielle de la présente invention est de proposer la réalisation des interconnexions des bandes de conducteurs d'anodes polarisant les éléments luminophores, par l'intermédiaire de résistances placées en série entre les bandes conductrices et la piste d'interconnexion à laquelle elles sont associées.
  • La présente invention prévoit de polariser chaque bande d'éléments luminophores, ou un petit groupe de bandes d'éléments luminophores d'une même couleur, par l'intermédiaire d'une résistance placée en série entre cette bande, ou ce petit groupe, et la piste d'interconnexion à laquelle il est associé.
  • Le fait de prévoir plusieurs résistances par piste d'interconnexion permet de ne pas faire chuter la tension anode-cathode de plus de quelques pour cent tout en disposant de résistances de valeurs suffisantes pour limiter le courant qui circule dans les bandes conductrices.
  • En effet, toutes les bandes d'une même couleur sont polarisées en même temps. Ceci entraîne que le courant qui circule dans une piste d'interconnexion des bandes d'une même couleur doit être suffisant pour que ce courant puisse être réparti dans toutes les bandes (plusieurs centaines) . Par contre, compte tenu de l'adressage effectué par l'électronique de commande pour l'affichage d'une image, une seul pixel par ligne d'anode émet à un instant donné. En d'autres termes, comme la grille est polarisée selon un balayage ligne, et que l'intersection d'une rangée de grille avec une colonne de la cathode définit un pixel, seules les micropointes d'un pixel vont bombarder les éléments luminophores d'une bande de l'anode à un instant donné.
  • On peut donc prévoir des résistances de valeurs suffisamment importantes pour créer dans les caractéristiques "courant d'anode - tension de cathode" et "courant d'anode - tension entre deux bandes conductrices d'anode voisines", une droite de charge permettant de limiter l'apparition d'arcs électriques. La valeur des résistances est de préférence choisie pour ne pas entraîner une diminution de la tension d'anode de plus de quelques pour cent afin de ne pas engendrer de modification de la brillance de l'écran qui soit perceptible pour l'utilisateur et afin également de ne pas entraîner une dissipation de puissance parasite notable.
  • Plusieurs techniques peuvent être mises en oeuvre, selon l'invention pour réaliser ces résistances séries.
  • On pourra par exemple utiliser des composants discrets ou en réseau, implantés sur un circuit imprimé relié par une nappe de conducteurs aux bandes conductrices de l'écran. Cependant, une telle mise en oeuvre ne constitue pas la solution préférée de la présente invention car elle conduit à multiplier les connexions de l'écran avec l'électronique de commande et à augmenter l'encombrement de cette électronique de commande.
  • On pourra également réaliser ces résistances selon la technologie des couches minces en déposant ces couches au-dessus ou au-dessous des bandes conductrices. Ces couches pourront, par exemple, être en silicium dopé, amorphe ou polycristallin, ou en nickel-chrome.
  • On pourra encore réaliser ces résistances au moyen d'un système à résistance de contact dans l'épaisseur, entre les extrémités des bandes conductrices et des pistes d'interconnexion.
  • Mais on préférera selon la présente invention réaliser ces résistances selon la technologie des couches épaisses, par exemple au moyen d'un dépôt par sérigraphie d'une encre ou pâte résistive du type de celles utilisées dans les circuits hybrides.
  • Ainsi, l'invention propose d'isoler électriquement toutes les bandes conductrices de l'anode non seulement entre elles mais également des pistes d'interconnexion, puis d'apposer une couche résistive entre chaque bande conductrice, ou groupe de quelques bandes, et la piste d'interconnexion.
  • Comme le montrent les figures 3, 4A et 4B, une anode selon un premier mode de réalisation de l'invention est constituée de bandes parallèles conductrices 9r, 9g, 9b déposées sur un substrat 6 et destinées à recevoir dans la surface utile de l'écran des éléments luminophores (non représentés). Dans le cas d'un écran couleur tel que représenté à la figure 3, ces bandes doivent pouvoir être polarisées séquentiellement par ensembles de bandes d'une même couleur (rouge, vert, bleu).
  • Chaque bande 9r, 9b, 9g est individuellement reliée à une piste d'interconnexion respectivement 21r, 21g, 21b des bandes d'une même couleur, par l'intermédiaire d'un tronçon résistif 22. Les tronçons résistifs (par exemple 22r) associés à une piste d'interconnexion (par exemple 21r) sont électriquement isolés des deux autres pistes d'interconnexion (par exemple 21g, 21b). Pour ce faire, une couche d'isolement 23 est interposée au moins sur les deux pistes d'interconnexion 21g et 21b qui sont les plus proches des extrémités des bandes conductrices 9.
  • De préférence, et comme cela est représenté, la couche d'isolement 23 recouvre toute l'anode et est partiellement ouverte à l'aplomb des deux extrémités de chaque tronçon résistif 22 pour permette la connexion électrique de ces extrémités, respectivement à une extrémité d'une bande conductrice 9 et à une piste d'interconnexion 21. Si la couche d'isolement 23 recouvre toute l'anode, elle est également classiquement ouverte, dans la surface utile de l'écran à l'aplomb de chaque bande conductrice 9 pour recevoir les éléments luminophores. En d'autres termes, la couche d'isolement 23 est dans ce cas confondue avec la couche d'isolement 8 (figure 1) des éléments luminophores entre eux.
  • Des ouvertures 24r, 24g, 24b et 25r, 25g, 25b sont pratiquées dans la couche d'isolement 23 à l'aplomb des extrémités des tronçons résistifs 22r, 22g, 22b, respectivement en regard d'une piste d'interconnexion 21r, 21g, 21b et de l'extrémité d'une bande conductrice 9r, 9g, 9b.
  • Ainsi, la liaison électrique entre chaque piste d'interconnexion 21 et une bande 9 d'éléments luminophores s'effectue par l'intermédiaire d'une résistance série constituée par un tronçon résistif 22.
  • Afin de ne pas nuire à la régularité de la brillance de l'écran, les tronçons résistifs 22 sont dimensionnés pour présenter tous la même valeur de résistance entre leurs extrémités, au moins pour tous les tronçons associés à une même piste d'interconnexion, donc à une même couleur. En d'autres termes, tous les tronçons résistifs associés à une même piste d'interconnexion présentent la même longueur et la même section qui fixent la valeur de la résistance série entre une bande conductrice et la piste d'interconnexion à laquelle elle est associée. De préférence, tous les tronçons résistifs 22 de l'écran présentent la même section et la même longueur.
  • L'interconnexion électrique des bandes conductrices 9 est illustrée par la figure 5 qui représente le schéma électrique équivalent du mode de réalisation représenté à la figure 3.
  • Chaque bande conductrice 9 est individuellement protégée contre les arcs électriques par une résistance série Ra de forte valeur entre cette bande et la piste d'interconnexion 21 à laquelle elle est associée. La résistance Ra est choisie d'une valeur telle qu'elle limite le courant dans la bande conductrice 9 à une valeur donnée choisie pour éviter l'apparition d'arcs électriques destructeurs, sans pour autant entraîner une chute importante de la tension d'anode.
  • Sur la figure 5, on a représenté les micropointes de la cathode 1 sous la forme d'une micropointes 2 par pixel alors qu'elles sont en réalité au nombre de plusieurs milliers par pixels d'écran. Il apparaît ainsi une résistance Rk qui correspond à la couche résistive 11 entre les conducteurs de cathode et les micropointes. Cette résistance Rk permet d'homogénéiser l'émission électronique des micropointes 2 et d'éviter l'apparition de courts-circuits entre la grille 3 et les micropointes 2. La résistance Ra apportée par un tronçon résistif donné se trouve électriquement en série avec cette résistance Rk globalisée au niveau d'un pixel. La valeur de la résistance Rk globalisée au niveau d'un pixel est de l'ordre de 2 MΩ et se trouve en série avec la valeur de la résistance Ra qui est du même ordre de grandeur (environ 0,7 MΩ). Ainsi l'adjonction de tels tronçons résistifs ne nuit pas à l'émission électronique des micropointes d'un pixel donné.
  • A titre d'exemple, pour un besoin en courant de 15 mA par pixel qui constitue une valeur typique et pour un potentiel Va de polarisation des bandes d'anode de 500 V et un potentiel Vk de polarisation des colonnes de cathode entre 0 et 30 V, une résistance de l'ordre de 670 kΩ permet de limiter la chute de tension aux bornes de la résistance à environ 2%. Une telle valeur de résistance permet d'empêcher la formation d'arcs électriques destructeurs en limitant le courant dans la bande conductrice à 0,7 mA, tout en rendant la diminution de brillance de l'écran imperceptible.
  • On pourra en outre constater que l'adjonction de ces résistances Ra ne nuit pas à la vitesse de commutation des lignes d'anode. En effet, bien que la valeur de la résistance Ra intervienne sur la constante de temps de la cellule RC constituée par l'association de cette résistance avec la capacité et la résistance intrinsèque de la bande conductrice, la valeur de la constante de temps obtenue reste parfaitement acceptable. A titre d'exemple, pour le pixel le plus éloigné de la piste d'interconnexion, la capacité d'une bande conductrice d'anode en ITO (conducteur transparent à base d'oxyde d'indium et d'étain) est de l'ordre de 30 pF pour 30 cm de long et sa résistance intrinsèque est de l'ordre de 20 kΩ. La constante de temps introduite par l'adjonction d'une résistance Ra est de 20 µs, ce qui est parfaitement acceptable. De fait, chaque bande d'anode restant polarisée pendant tout le temps du balayage ligne de la grille, la commutation des lignes d'anodes n'intervient classiquement pour un écran couleur que 3 à 6 fois par image selon l'organisation de l'adressage.
  • La limitation du courant, individuellement pour chaque bande de conducteur d'anode, permet également d'empêcher la formation d'arcs électriques destructeurs entre deux bandes voisines.
  • Des résistances Ra d'une valeur d'environ 670 kΩ peuvent être réalisées selon la technologie des couches épaisses avec une encre présentant une résistivité de 50 kΩ/carré, au moyen de tronçons résistifs 22 d'une largeur d'environ 75 µm, d'une épaisseur d'environ 10 µm et d'une longueur de 1 mm.
  • La figure 6 illustre une variante du mode de réalisation représenté à la figure 3. Selon cette variante, les pistes d'interconnexion ne sont pas toutes placées du même côté de l'anode. Ainsi, deux pistes (par exemple 21r et 21g) sont déposées d'un même côté de l'anode, tandis que la troisième piste (par exemple 21b) est déposée parallèlement aux pistes 21r et 21g mais à l'autre extrémité des bandes conductrices 9. Une telle variante de réalisation permet d'exiger moins de précision pour la sérigraphie des tronçons résistifs 22 en couches épaisses.
  • Les figures 7 et 8 illustrent un autre mode de réalisation de la présente invention qui permet lui aussi de faciliter la réalisation des tronçons résistifs selon la technologie des couches épaisses.
  • Selon ce mode de réalisation, les bandes conductrices 9 de l'anode ne sont plus reliées individuellement à une piste d'interconnexion, mais par groupe d'un petit nombre de bandes d'une même couleur.
  • Dans l'exemple représenté, les bandes conductrices d'une même couleur sont reliées trois par trois à une piste d'interconnexion, par l'intermédiaire d'un tronçon résistif 22.
  • Deux pistes d'interconnexion, par exemple 21b et 21g sont déposées d'un même côté de l'anode, tandis que la troisième piste, par exemple 21r, est déposée du côté opposé de l'anode. Les bandes conductrices 9r sont reliées par groupes de trois bandes consécutives, par leurs extrémités se trouvant du côté de la piste 21r, au moyen de pistes 26r parallèles aux pistes d'interconnexion. Les bandes conductrices 9g sont reliées par groupes de trois bandes consécutives, par leurs extrémités se trouvant du côté de la piste 21g, également au moyen de pistes 26g parallèles aux pistes d'interconnexion. Quant aux bandes conductrices 9b de la troisième couleur, elles sont reliées trois par trois, mais directement au moyen des tronçons résistifs 22b.
  • Comme précédemment, une couche d'isolement 23 est déposée de préférence sur toute la surface de l'anode. Cette couche est ouverte, au droit des bandes 9 dans la surface utile de l'écran pour la réception des éléments luminophores, et hors de la surface utile de l'écran pour réaliser les interconnexions par l'intermédiaire des tronçons résistifs 22. Des ouvertures 25r, 25g et 25b sont pratiquées dans la couche d'isolement 23 à l'aplomb d'une des extrémités des tronçons résistifs 22r, 22g et 22b, respectivement en regard des pistes d'interconnexion 21r, 21g et 21b. Des ouvertures 24r et 24g sont pratiquées à l'aplomb de l'autre extrémité des tronçons résistifs 22r et 22g, respectivement au niveau des pistes 26r et 26g. Des ouvertures 24b sont pratiquées à l'aplomb de l'extrémité de chaque bande conductrice 9b qui se trouve du côté de la piste d'interconnexion 21b.
  • De préférence, au moins chaque bande 9b de la troisième couleur comporte à son extrémité se trouvant du côté de la piste 21b, un plot 27 à l'aplomb duquel est réalisée une ouverture 24b. Ceci pour permettre de relier aisément les bandes 9b, trois par trois, par l'intermédiaire d'un même tronçon résistif 22b, à la piste d'interconnexion 21b.
  • Ainsi, et comme l'illustre la figure 8, chaque groupe de trois bandes d'une même couleur est relié individuellement par l'intermédiaire d'une résistance Ra, à une piste d'interconnexion des bandes d'une même couleur.
  • On veillera cependant à ce que le nombre de bandes conductrices par groupe ne soit pas trop élevé pour permettre une résistance Ra suffisamment importante sans qu'elle fasse chuter la tension anode-cathode de plus de quelques pour cent.
  • Le choix du mode de réalisation dépend par exemple de la largeur des bandes conductrices d'anode, donc de la taille des pixels de l'écran. En effet, plus on réduit la taille des pixels, plus les bandes conductrices 9 sont étroites et plus la précision de la sérigraphie des tronçons résistif en couches épaisses sera critique.
  • A titre d'exemple, pour une taille de pixel de 300 µm de côté, on choisira le mode de réalisation de la figure 3 avec des tronçons résistifs 22 de 75 µm de large, le pas entre les bandes de conducteurs d'anode étant de 100 µm.
  • Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, chacun des constituants décrits pour les couches constitutives de l'anode pourra être remplacé par un ou plusieurs conctituants remplissant la même fonction.
  • En outre, bien qu'il ait été fait référence dans la description qui précède à un écran couleur, l'invention s'applique également à un écran monochrome si celui-ci comporte une anode pourvue de bandes parallèles d'éléments luminophores.

Claims (10)

  1. Anode (5) d'écran plat de visualisation, du type comportant au moins un ensemble (r ; g ; b) de bandes d'éléments luminophores (7) déposées sur des bandes conductrices correspondantes (9) et au moins un conducteur (21) d'interconnexion des bandes dudit ensemble, caractérisée en ce que lesdites bandes conductrices (9) dudit ensemble sont interconnectées par l'intermédiaire de résistances (22) placées en série entre les bandes conductrices et ledit conducteur d'interconnexion (21) auquel elles sont associées.
  2. Anode d'écran plat de visualisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque bande conductrice (9) est individuellement reliée audit conducteur d'interconnexion (21) par l'intermédiaire d'une résistance (22).
  3. Anode d'écran plat de visualisation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une même résistance (22) est associée à plusieurs bandes conductrices (9) dudit ensemble.
  4. Anode d'écran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les résistances sont réalisées par sérigraphie en couche épaisse de tronçons résistifs (22) sur une couche d'isolement (23) déposée au moins sur une piste (21) constituant ledit conducteur d'interconnexion, ladite couche d'isolement (23) étant ouverte localement (25 ; 24) à l'aplomb des extrémités de chaque tronçon résistif pour permette la connexion électrique de ces extrémités, respectivement à une extrémité d'au moins une bande conductrice (9) et à la piste d'interconnexion (21).
  5. Anode d'écran plat de visualisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la couche d'isolement (23) s'étend sur toute la surface de l'anode et est ouverte, dans la surface utile de l'écran, à l'aplomb de chaque bande conductrice (9).
  6. Anode d'écran plat de visualisation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que tous les tronçons résistifs (22) associés à ladite piste d'interconnexion (21) sont de même longueur.
  7. Anode d'écran plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte trois ensembles (r, g, b) de bandes alternées (9r ; 9g ; 9b) d'éléments luminophores correspondant chacun à une couleur et au moins trois conducteurs d'interconnexion (21r, 21g, 21b) des bandes d'une même couleur.
  8. Anode d'écran plat de visualisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que tous les tronçons résistifs (22r ; 22g ; 22b) associés à une même piste d'interconnexion (21r ; 21g ; 21b) sont de même longueur et s'étendent depuis une extrémité d'une bande conductrice (9r ; 9g; 9b) jusqu'à la piste d'interconnexion à laquelle cette bande est associée.
  9. Anode d'écran plat de visualisation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que toutes les pistes d'interconnexion (21r, 21g, 21b) sont déposées d'un même côté de l'anode en étant parallèles entre elles et perpendiculaires aux bandes conductrices (9r, 9g, 9b).
  10. Anode d'écran plat selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce qu'au moins deux pistes d'interconnexion (21r, 21g ; 21b) perpendiculaires aux bandes conductrices (9r, 9g, 9b) encadrent ces bandes conductrices.
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