EP0734042B1 - Anode d'écran plat de visualisation à bandes résistives - Google Patents

Anode d'écran plat de visualisation à bandes résistives Download PDF

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EP0734042B1
EP0734042B1 EP96410029A EP96410029A EP0734042B1 EP 0734042 B1 EP0734042 B1 EP 0734042B1 EP 96410029 A EP96410029 A EP 96410029A EP 96410029 A EP96410029 A EP 96410029A EP 0734042 B1 EP0734042 B1 EP 0734042B1
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EP
European Patent Office
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strips
anode
resistive
strip
resistivity
Prior art date
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EP96410029A
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EP0734042A1 (fr
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Stéphane Mougin
Francis Courreges
Jean-Marc Sol
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Pixtech SA
Original Assignee
Pixtech SA
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Publication date
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    • 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
    • H01J29/18—Luminescent screens
    • H01J29/30—Luminescent screens with luminescent material discontinuously arranged, e.g. in dots, in lines
    • H01J29/32—Luminescent screens with luminescent material discontinuously arranged, e.g. in dots, in lines with adjacent dots or lines of different luminescent material, e.g. for colour television
    • H01J29/325—Luminescent screens with luminescent material discontinuously arranged, e.g. in dots, in lines with adjacent dots or lines of different luminescent material, e.g. for colour television with adjacent lines
    • 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
    • H01J29/08—Electrodes intimately associated with a screen on or from which an image or pattern is formed, picked-up, converted or stored, e.g. backing-plates for storage tubes or collecting secondary electrons
    • H01J29/085—Anode plates, e.g. for screens of flat panel displays
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
    • H01J29/18—Luminescent screens
    • H01J29/28—Luminescent screens with protective, conductive or reflective layers

Definitions

  • the present invention relates to a flat screen anode of visualization. It applies more particularly to the making luminescent elements of an anode a color screen, such as a microtip color screen.
  • Figure 1 shows the structure of a flat screen microtips of the type to which the invention relates.
  • Such a microtip screen essentially consists a cathode 1 with microtips 2 and a grid 3 provided of holes 4 corresponding to the locations of the microtips 2.
  • Cathode 1 is placed opposite a cathodoluminescent anode 5 of which a glass substrate 6 constitutes the surface screen.
  • Cathode 1 is organized in columns and is made up, on a glass substrate 10, cathode conductors organized in mesh from a conductive layer.
  • the microtips 2 are made on a resistive layer 11 deposited on the cathode conductors and are arranged inside meshes defined by the cathode conductors.
  • the FIG. 1 partially representing the interior of a mesh, cathode conductors do not appear in this figure.
  • Cathode 1 is associated with grid 3 which is organized in lines. The intersection of a line in grid 3 and a column of cathode 1 defines a pixel.
  • This device uses the electric field created between cathode 1 and grid 3 so that electrons are extracts from microtips 2 to phosphor elements 7 of anode 5.
  • anode 5 is provided of alternating bands of phosphor elements 7r, 7b, 7g corresponding each one in a color (Red, Blue, Green). Groups are separated from each other by an insulator 8.
  • the phosphor elements 7 are deposited on electrodes 9, consisting of corresponding strips of a layer transparent conductor such as indium oxide and tin (ITO).
  • ITO indium oxide and tin
  • the sets of blue, red, green bands are alternately positively polarized with respect to the cathode 1, so that the electrons extracted from the microtips 2 of a cathode / grid pixel are alternately directed to the phosphor elements 7 facing each of the colors.
  • the phosphor 7 selection command (the phosphor 7g in figure 1) which must be bombarded by electrons from microdots 2 of cathode 1 requires ordering, selectively, the polarization of the phosphor elements 7 of anode 5, color by color.
  • FIG. 2 schematically illustrates a structure classic color screen anode. This figure partially represents, in elevation on the phosphor side, an anode 5 made according to known techniques. Strips 9 of electrodes anode, deposited on the substrate 6, are interconnected outside of the useful surface of the screen, by color of phosphor elements, to be connected to a control system (not represented). Two interconnection tracks 12 and 13, respectively anode electrodes 9g and 9b are produced for two of the three colors of phosphor elements. A diaper isolation 14 (shown in phantom in Figure 2) is deposited on interconnection track 13. A third interconnection track 15 is connected, via conductors 16 deposited on the insulation layer 14, at the strips 9r anode electrodes for the phosphor elements of the third color.
  • the rows of grid 3 are sequentially polarized at a potential of the order of 80 volts while the strips of phosphor elements (for example 7g in Figure 1) to be excited are biased under a voltage of the order of 400 volts, the other bands (for example 7r and 7b in FIG. 1) being at zero potential.
  • the columns of the cathode 1, whose potential represents for each row of grid 3 the brightness of the pixel defined by the intersection of the cathode column and the grid row in the color considered, are brought to respective potentials between a maximum emission potential and a potential no emission (for example, 0 and 30 respectively volts).
  • the choice of the values of the polarization potentials is related to the characteristics of phosphor elements 7 and microtips 2.
  • the potential difference between the anode and the cathode is related to the inter-electrode distance.
  • screen brightness which means that we are looking for a the greatest possible distance between electrodes.
  • the structure of the inter-electrode space which has spacers (not shown) capable of creating zones shadow on 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 about 0.2 mm. This leads to choosing a voltage value anode-cathode which is critical from a training standpoint electric arcs.
  • Destructive electric arcs can then occur at the slightest dimensional irregularity of the distance between a microtip, or the grid layer, phosphor elements of the anode. Such irregularities are, moreover, inevitable given the small dimensions and techniques used to carry out the anode and the grid cathode.
  • the resistive layer 11 makes it possible to limit the formation of destructive short circuits between 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 microtips 2 (for example the 7g phosphors in figure 1). Arcs can also occur between two bands neighbors of phosphor elements (for example 7g and 7r in figure 1) due to the potential difference between these two bands.
  • the invention aims to overcome these drawbacks by proposing a flat screen display anode which removes the risk of arcing between the anode and the grid or between two neighboring bands of phosphor elements the anode, without affecting the brightness of the screen.
  • the present invention provides a flat screen display anode of the type comprising at least one set of strips of phosphor elements deposited on separate strips of corresponding electrodes of the others by an insulator open to the right of the strips of elements phosphors, and at least one interconnection conductor strips of electrodes of said set, each strip of electrodes consisting of a resistive strip intended to receive a strip of phosphor elements and at least one first strip of polarization which is parallel to it and which joins said conductor interconnection, said polarization band having low resistivity compared to that of said resistive strip to which it is associated.
  • each resistive strip is associated with two strips of parallel polarizations that frame it, each polarization band joining said interconnection conductor.
  • said resistive strips are made of non-stoichiometric oxide transparent and electrically conductive, their resistivity being fixed by the oxygen level that the oxide contains.
  • said resistive bands and said bias bands are in the same material whose resistivity is higher important in a central area intended to receive the tapes phosphor elements only in lateral areas joining said interconnection conductor.
  • said insulator serves as a mask for increasing the resistivity of said resistive strips by annealing under atmosphere oxygen.
  • the resistivity of said resistive strips is fixed by the thickness of these strips.
  • said insulator serves as an etching mask for a process of reduction in thickness of said resistive strips.
  • the anode has three sets of resistive strips alternating carrying phosphor elements each corresponding to one color and at least three interconnection conductors polarization bands associated with the bands resistives of the same color.
  • all resistive bands associated with the same track interconnection have the same resistivity.
  • said resistive strips are made of indium oxide or of tin.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of some bands of phosphors constituting a flat screen anode according to a first embodiment of the invention.
  • a feature of the present invention is that the strips 17 of anode electrodes each consist of a resistive strip 18 supporting phosphor elements 7 and at least one polarization strip 19, parallel.
  • each strip resistive 18 is framed longitudinally by two strips of polarization 19.
  • an anode according to the invention is formed, at from a transparent substrate 6, for example glass, of parallel strips 18 of electrically conductive material and transparent, such as indium or tin oxide.
  • Each strip 18 supports a corresponding strip of phosphor elements 7.
  • Each band 18 is framed by two polarization bands 19 highly conductive, for example aluminum, in copper or gold. For a color screen, these bands 19 are connected by one of their ends to an interconnection track (not shown) strips of phosphor elements 7 of the same color.
  • a feature of the present invention is that the bias strips 19 are made in such a way that they have a low resistivity compared to the resistivity of the material of the strips 18. Thus, the strips resistives 18 create lateral access resistance to each screen pixel.
  • the intrinsic properties of a transparent oxide layer are used. It may be, for example, indium oxide (In 2 O x ), tin oxide (SnO x ) or indium tin oxide (ITO).
  • the oxide layer is optimized in thickness and oxygen level to give resistance to each band 18 and the desired transparency.
  • the oxide used is preferably an indium oxide or tin.
  • An advantage of using such an oxide is that it is easy to control its resistivity to give the strip the desired resistance. Indeed, the resistivity of such band increases with the oxygen rate.
  • annealing is carried out under oxygen atmosphere at a temperature of the order of 300 to 400 ° C.
  • indium or tin oxide has better transparency than indium oxide and tin (ITO).
  • Figures 5 and 6 illustrate two other modes of production of an anode according to the invention. According to these modes of realization, the resistive and bias bands are all made of transparent, electrically conductive oxide.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of some bands of phosphors constituting a flat screen anode according to a third embodiment of the invention.
  • the anode consists of strips of electrodes 17 'in transparent and electrically conductive oxide including an area central 18, having a high resistivity, plays the role of resistive strip and which is framed by two zones side 19 'with minimal resistivity and playing the role of polarization bands.
  • the difference in resistivity is obtained by a different oxygen rate from the lateral zones 19 'and the central area 18.
  • the layer isolation 8 for example in silicon oxide, which is opened directly above the central zones 18 intended to receive the strips phosphor elements 7.
  • the layer 8 then serves as a mask to increase the resistivity of the central zones 18 by increasing their oxygen level, by annealing in an oven in an atmosphere of oxygen at a temperature of the order of 400 ° C.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of some bands of phosphors constituting a flat screen anode according to a fourth embodiment of the invention.
  • the anode is made up of strips of electrodes 17 'in transparent and electrically conductive oxide including a central zone 18 ', having a high resistivity, plays the role of resistive strip and which is framed by two lateral zones 19 'with minimal resistivity and playing the role of polarization bands.
  • the resistivity is identical for the central 18 'and lateral zones 19 'and preferably corresponds to a minimum resistivity.
  • the significant resistance of the central zones 18 ' is obtained by giving these areas a small thickness.
  • the isolation layer 8 serves as an engraving mask for the central zones 18 ′.
  • the polarization bands have been represented in the form of metal strips, for example in aluminium.
  • the insulation layer which covers the strips of polarization and thus the lateral zones of conductive oxide and transparent, as an engraving mask and / or to enhance the oxygen level.
  • FIG. 8 represents the equivalent electrical diagram of a microtip color screen provided with an anode according to the invention.
  • This interconnection electric is similar to that exposed in relation to the Figure 2, except that the interconnection tracks 21 connect the polarization bands 19, or 19 ', and no longer directly the strips 18, or 18 ', receiving the phosphor elements 7.
  • the addressing of an anode according to the invention can be carried out in a conventional manner.
  • each strip of phosphor elements 7r, 7g or 7b is individually protected against electric arcs by a resistance Ra series between this strip and the interconnection track 21 with which it is associated.
  • the resistance Ra brought by the resistive strip 18, or 18 ′ is of such a value that limits the current in the electrode strip 17, or 17 ', to one given value chosen to avoid the appearance of electric arcs destructive, without causing a significant fall of the anode voltage.
  • the resistance Ra corresponds in made to the lateral resistances provided, by the resistive strip 18, or 18 ', between the phosphor elements 7 and the strips of polarization 19, or 19 '.
  • the microdots of cathode 1 in the form of a microtip 2 per pixel then that they are in reality several thousand per screen pixels. It thus appears a resistance Rk which corresponds to the resistive layer 11 between the cathode conductors and microtips.
  • This resistance Rk makes it possible to homogenize electronic emission of microtips 2 and avoid the appearance short circuits between grid 3 and the microtips 2.
  • the resistance Ra provided by each resistive strip 18, or 18 ', is electrically in series with this resistor Rk globalized at the pixel level.
  • the value of the resistance Ra can be chosen significantly higher than the resistance value Rk globalized at the pixel level without causing a voltage drop too large in resistive bands.
  • the strip polarization voltage (of the order of 400 volts) anode is generally greater than the potential difference grid-cathode on which the resistance Rk intervenes.
  • the value of the resistance Rk is generally of the order of 500 k ⁇ for a grid line bias voltage of the order of 80 volts and a potential Vk of polarization of cathode columns between 0 and 30 volts.
  • 18 or 18' strips can be used, having a resistivity of the order of 200 ⁇ .cm.
  • Such strips made with a thickness of the order of 50 nm lead at a layer resistivity of around 40 megohms per square.
  • Such a resistivity value prevents the formation of destructive electric arcs by limiting the current in each band 19, or 19 ', to approximately 200 microamps, while making the decrease in brightness of the screen imperceptible.
  • Ra resistances do not affect the switching speed of anode lines since the resistance of the bias strips remains low (a few k ⁇ maximum), the product of their resistance by the capacity of the anode lines (a few nanofarad) corresponds to a time constant much lower than the switching time of the anode (a few milliseconds).
  • Ra resistance is the same for all screen pixels. In effect, for a given pixel, this resistance is independent the distance between this pixel and the interconnection track 21, provided that the resistivity of the bias strips 19, or 19 ', or weak.
  • each of the constituents described for the constituent layers of the anode may be replaced by one or more constituents filling the same function.
  • the invention applies also on a monochrome screen if it has a anode provided with parallel strips of phosphor elements.
  • the invention also applies to a multi-color screen in which of the ranges, or segments, covering several pixels are dedicated to a color.
  • the invention also applies to a color display in which the anode strips are not switched but continuously polarized. In this case, only one track interconnection is necessary but, on the anode side, the pixels are divided into sub-pixels, each sub-pixel being dedicated to one of the colors and being placed opposite the anode strip corresponding.

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 exemple 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 (Rouge, Bleu, 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 positivement 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, 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. 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 destinées aux éléments luminophores de la troisième couleur.
Généralement, les rangées de la grille 3 sont séquentiellement polarisées à un potentiel de l'ordre de 80 volts 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 400 volts, 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 3 la brillance du pixel défini par l'intersection de la colonne de la cathode et de la rangée de la grille 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 volts).
Le choix des valeurs des potentiels de polarisation est lié aux caractéristiques des éléments luminophores 7 et des micropointes 2.
Classiquement, en dessous d'une différence de potentiel de 50 volts 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 volts.
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 (non représentés) 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, des éléments luminophores de l'anode. De telles irrégularités sont, de surcroít, 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 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 d'électrodes correspondantes séparées les unes des autres par un isolant ouvert au droit des bandes d'éléments luminophores, et au moins un conducteur d'interconnexion des bandes d'électrodes dudit ensemble, chaque bande d'électrode étant constituée d'une bande résistive destinée à recevoir une bande d'éléments luminophores et d'au moins une première bande de polarisation qui lui est parallèle et qui rejoint ledit conducteur d'interconnexion, ladite bande de polarisation présentant une faible résistivité devant celle de ladite bande résistive à laquelle elle est associée.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque bande résistive est associée à deux bandes de polarisation parallèles qui l'encadrent, chaque bande de polarisation rejoignant ledit conducteur d'interconnexion.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdites bandes résistives sont en oxyde non stoechiométrique transparent et électriquement conducteur, leur résistivité étant fixée par le taux d'oxygène que contient l'oxyde. Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdites bandes résistives et lesdites bandes de polarisation sont en un même matériau dont la résistivité est plus importante dans une zone centrale destinée à recevoir les bandes éléments luminophores que dans des zones latérales rejoignant ledit conducteur d'interconnexion.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit isolant sert de masque pour une augmentation de la résistivité desdites bandes résistive par recuit sous atmosphère d'oxygène.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la résistivité desdites bandes résistives est fixée par l'épaisseur de ces bandes.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit isolant sert de masque de gravure à un processus de réduction d'épaisseur desdites bandes résistives.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'anode comporte trois ensembles de bandes résistives alternées portant des éléments luminophores correspondant chacun à une couleur et au moins trois conducteurs d'interconnexion des bandes de polarisation associées aux bandes résistives d'une même couleur.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, toutes les bandes résistives associées à une même piste d'interconnexion présentent une même résistivité.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdites bandes résistives sont en oxyde d'indium ou d'étain.
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, partiellement et en coupe transversale, un premier mode de réalisation d'une anode d'écran plat selon l'invention ;
  • la figure 4 représente, partiellement et en coupe transversale, un deuxième mode de réalisation d'une anode d'écran plat selon l'invention ;
  • la figure 5 représente, partiellement et en coupe transversale, un troisième mode de réalisation d'une anode d'écran plat selon l'invention ;
  • la figure 6 représente, partiellement et en coupe transversale, un quatrième mode de réalisation d'une anode d'écran plat selon l'invention ;
  • la figure 7 représente, partiellement et en coupe transversale, un cinquième mode de réalisation d'une anode d'écran plat selon l'invention ; et
  • la figure 8 représente le schéma électrique équivalent d'un écran à micropointes pourvu d'une anode selon l'invention.
    • Pour des raisons de clarté, les représentations des figures ne sont pas à l'échelle et les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures.
    La figure 3 est une vue en coupe transversale de quelques bandes d'éléments luminophores constitutives d'une anode d'écran plat selon un premier mode de réalisation de l'invention.
    Une caractéristique de la présente invention est que les bandes 17 d'électrodes d'anode sont chacune constituées d'une bande résistive 18 supportant des éléments luminophores 7 et d'au moins une bande de polarisation 19, parallèle. De préférence, et comme cela est représenté aux figures, chaque bande résistive 18 est encadrée longitudinalement par deux bandes de polarisation 19.
    Ainsi, une anode selon l'invention est constituée, à partir d'un substrat transparent 6, par exemple en verre, de bandes parallèles 18 en un matériau électriquement conducteur et transparent, tel que de l'oxyde d'indium ou d'étain. Chaque bande 18 supporte une bande correspondante d'éléments luminophores 7. Chaque bande 18 est encadrée par deux bandes de polarisation 19 fortement conductrices, par exemple en aluminium, en cuivre ou en or. Pour un écran couleur, ces bandes 19 sont reliées par une de leurs extrémités à une piste d'interconnexion (non représentée) des bandes d'éléments luminophores 7 d'une même couleur.
    Une caractéristique de la présente invention est que les bandes de polarisation 19 sont réalisées de telle sorte qu'elles présentent une résistivité faible devant la résistivité du matériau constitutif des bandes 18. Ainsi, les bandes résistives 18 créent une résistance d'accès latérale vers chaque pixel de l'écran.
    Pour ce faire, on utilise, selon ce premier mode de réalisation, les propriétés intrinsèques d'une couche d'oxyde transparente. Il pourra s'agir, par exemple, d'oxyde d'indium (In2Ox), d'oxyde d'étain (SnOx) ou d'oxyde d'indium et d'étain (ITO).
    La couche d'oxyde est optimisée en épaisseur et en taux d'oxygène pour conférer, à chaque bande 18, la résistance et la transparence souhaitée.
    L'oxyde utilisé est, de préférence, un oxyde d'indium ou d'étain. Un avantage de l'emploi d'un tel oxyde est qu'il est aisé de contrôler sa résistivité pour conférer à la bande la résistance souhaitée. En effet, la résistivité d'une telle bande croít avec le taux d'oxygène. Pour augmenter la résistivité d'un oxyde d'indium ou d'étain, on effectue un recuit sous atmosphère d'oxygène à une température de l'ordre de 300 à 400°C.
    Un autre avantage d'un oxyde d'indium ou d'étain est qu'il présente une meilleure transparence que l'oxyde d'indium et d'étain (ITO).
    On pourra aussi, et de préférence cumulativement, utiliser comme le représente la figure 4 une couche d'oxyde, transparent et électriquement conducteur, d'épaisseur réduite pour former des bandes résistives 18'.
    Les figures 5 et 6 illustrent deux autres modes de réalisation d'une anode selon l'invention. Selon ces modes de réalisation, les bandes résistives et de polarisation sont toutes en oxyde transparent et électriquement conducteur.
    La figure 5 est une vue en coupe transversale de quelques bandes d'éléments luminophores constitutives d'une anode d'écran plat selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
    L'anode est constituée de bandes d'électrodes 17' en oxyde transparent et électriquement conducteur dont une zone centrale 18, présentant une résistivité importante, joue le rôle de bande résistive et qui est encadrée par deux zones latérales 19' présentant une résistivité minimale et jouant le rôle de bandes de polarisation. La différence de résistivité est obtenue par un taux d'oxygène différent des zones latérales 19' et de la zone centrale 18. Pour ce faire, on forme les bandes 17' à partir d'une couche d'oxyde, par exemple d'indium ou d'étain, de résistivité minimale. Puis, on dépose la couche d'isolement 8, par exemple en oxyde de silicium, que l'on ouvre à l'aplomb des zones centrales 18 destinées à recevoir les bandes d'éléments luminophores 7. La couche 8 sert alors de masque pour augmenter la résistivité des zones centrales 18 en augmentant leur taux d'oxygène, par recuit dans un four sous atmosphère d'oxygène à une température de l'ordre de 400°C.
    La figure 6 est une vue en coupe transversale de quelques bandes d'éléments luminophores constitutives d'une anode d'écran plat selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
    L'anode est, ici encore, constituée de bandes d'électrodes 17' en oxyde transparent et électriquement conducteur dont une zone centrale 18', présentant une résistivité importante, joue le rôle de bande résistive et qui est encadrée par deux zones latérales 19' présentant une résistivité minimale et jouant le rôle de bandes de polarisation. Mais ici, la résistivité est identique pour les zones centrales 18' et latérales 19' et correspond, de préférence, à une résistivité minimale. La résistance importante des zones centrales 18' est obtenue en conférant à ces zones une faible épaisseur. La couche d'isolement 8 sert de masque de gravure des zones centrales 18'.
    Pour améliorer la protection des éléments luminophores les plus proches des bandes de polarisation, on peut, selon un cinquième mode de réalisation représenté à la figure 7, prévoir un débordement de la couche d'isolement 8 sur les bandes résistives. On crée ainsi, entre les bandes de polarisation et les zones centrales 18', une zone résistive intermédiaire 18" dépourvue d'éléments luminophores et protégée par la couche 8. Un tel débordement est, par exemple, réalisé au moyen d'un positionnement relatif du masque de définition des bandes résistives et du masque de gravure de la couche 8.
    A la figure 7, les bandes de polarisation ont été représentées sous la forme de bandes métalliques, par exemple en aluminium. On pourra également utiliser en guise de bandes de polarisation, des zones latérales 19' de bandes d'oxyde comme dans les modes de réalisation représentés aux figures 5 et 6.
    Bien entendu, tous les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés au sein d'une même bande d'électrode.
    Ainsi, on peut par exemple prévoir des bandes en oxyde transparent et électriquement conducteur qui présentent une forte résistivité dans une zone centrale encadrée par des bandes de polarisation, par exemple en aluminium. Ces bandes de polarisation sont déposées sur des zones latérales d'oxyde. On utilise toujours la couche d'isolement, qui recouvre les bandes de polarisation et ainsi les zones latérales en oxyde conducteur et transparent, comme masque de gravure et/ou pour augmenter le taux d'oxygène.
    L'interconnexion électrique des bandes d'électrodes 17, ou 17', est illustrée par la figure 8 qui représente le schéma électrique équivalent d'un écran couleur à micropointes pourvu d'une anode selon l'invention. Cette interconnexion électrique est similaire à celle exposée en relation avec la figure 2, à la distinction près que les pistes d'interconnexion 21 relient les bandes de polarisation 19, ou 19', et non plus directement les bandes 18, ou 18', recevant les éléments luminophores 7. Ainsi, l'adressage d'une anode selon l'invention peut être effectué de manière classique.
    Lors de la polarisation d'une ligne de grille donnée, chaque bande d'éléments luminophores 7r, 7g ou 7b est individuellement protégée contre les arcs électriques par une résistance série Ra entre cette bande et la piste d'interconnexion 21 à laquelle elle est associée. La résistance Ra apportée par la bande résistive 18, ou 18', est d'une valeur telle qu'elle limite le courant dans la bande d'électrode 17, ou 17', à une valeur donnée choisie pour éviter l'apparition d'arcs électriques destructeurs, sans pour autant entraíner une chute importante de la tension d'anode. La résistance Ra correspond en fait aux résistances latérales apportées, par la bande résistive 18, ou 18', entre les éléments luminophores 7 et les bandes de polarisation 19, ou 19'.
    Sur la figure 8, on a représenté les micropointes de la cathode 1 sous la forme d'une micropointe 2 par pixel alors qu'elles sont en réalité au nombre de plusieurs milliers par pixels d'écran. Il apparaít 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 chaque bande résistive 18, ou 18', se trouve électriquement en série avec cette résistance Rk globalisée au niveau d'un pixel.
    On notera que la valeur de la résistance Ra peut être choisie nettement plus élevée que la valeur de la résistance Rk globalisée au niveau d'un pixel sans entraíner de chute de tension trop importante dans les bandes résistives. En effet, la tension (de l'ordre de 400 volts) de polarisation des bandes d'anode est généralement supérieure à la différence de potentiel grille-cathode sur laquelle intervient la résistance Rk. La valeur de la résistance Rk est généralement de l'ordre de 500 kΩ pour une tension de polarisation des lignes de grille de l'ordre de 80 volts et un potentiel Vk de polarisation des colonnes de cathode entre 0 et 30 volts.
    A titre d'exemple particulier, pour un besoin en courant de 10 microampères par pixel qui constitue une valeur typique et pour un potentiel Va de polarisation des bandes 19, ou 19', de 400 volts, on peut utiliser des bandes 18, ou 18', présentant une résistivité de l'ordre de 200 Ω.cm. De telles bandes réalisées avec une épaisseur de l'ordre de 50 nm conduisent à une résistivité de couche de l'ordre de 40 mégohms par carré. Pour un pixel de 300 micromètres de côté, cela donne approximativement une résistance Ra globalisée d'environ 2 mégohms. Ceci permet de limiter la chute de tension dans la bande résistive à environ 20 volts. Une telle valeur de résistivité permet d'empêcher la formation d'arcs électriques destructeurs en limitant le courant dans chaque bande 19, ou 19', à environ 200 microampères, 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 puisque la résistance des bandes de polarisation reste faible (quelques kΩ au maximum), le produit de leur résistance par la capacité des lignes d'anode (quelques nanofarad) correspond à une constante de temps très inférieure au temps de commutation de l'anode (quelques millisecondes).
    La limitation du courant, individuellement pour chaque bande d'électrode d'anode, permet également d'empêcher la formation d'arcs électriques destructeurs entre deux bandes voisines qui se trouvent à des potentiels différents.
    Un autre avantage de la présente invention est que la résistance Ra est la même pour tous les pixels de l'écran. En effet, pour un pixel donné, cette résistance est indépendante de la distance qui sépare ce pixel de la piste d'interconnexion 21, pourvu que la résistivité des bandes de polarisation 19, ou 19', soit faible.
    Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaítront 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 constituants remplissant la même fonction.
    De plus, bien que l'on ait 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. L'invention s'applique également à un écran multicouleurs dans lequel des plages, ou segments, recouvrant plusieurs pixels sont dédiés à une couleur. L'invention s'applique en outre à un écran couleur dans lequel les bandes d'anode ne sont pas commutées mais polarisées en continu. Dans ce cas, une seule piste d'interconnexion est nécessaire mais, côté anode, les pixels sont divisés en sous-pixels, chaque sous-pixel étant dédié à une des couleurs et étant placé en regard de la bande d'anode correspondante.

    Claims (10)

    1. Anode (5) d'écran plat de visualisation, du type comportant au moins un ensemble de bandes d'éléments luminophores (7) déposées sur des bandes d'électrodes correspondantes séparées les unes des autres par un isolant (8) ouvert au droit des bandes d'éléments luminophores (7), et au moins un conducteur (21) d'interconnexion des bandes d'électrodes dudit ensemble, caractérisé en ce que chaque bande d'électrode (17, 17') est constituée d'une bande résistive (18, 18') destinée à recevoir une bande d'éléments luminophores (7) et d'au moins une première bande de polarisation (19, 19') qui lui est parallèle et qui rejoint ledit conducteur d'interconnexion (21), ladite bande de polarisation (19, 19') présentant une faible résistivité devant celle de ladite bande résistive (18, 18') à laquelle elle est associée.
    2. Anode d'écran plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bande résistive (18, 18') est associée à deux bandes de polarisation parallèles (19, 19') qui l'encadrent, chaque bande de polarisation (19, 19') rejoignant ledit conducteur d'interconnexion (21).
    3. Anode d'écran plat selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites bandes résistives (18, 18') sont en oxyde non stoechiométrique transparent et électriquement conducteur, leur résistivité étant fixée par le taux d'oxygène que contient l'oxyde.
    4. Anode d'écran plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites bandes résistives (18, 18') et lesdites bandes de polarisation (19') sont en un même matériau dont la résistivité est plus importante dans une zone centrale (18, 18') destinée à recevoir les bandes éléments luminophores (7) que dans des zones latérales (19') rejoignant ledit conducteur d'interconnexion (21).
    5. Anode d'écran plat selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit isolant (8) sert de masque pour une augmentation de la résistivité desdites bandes résistives (18) par recuit sous atmosphère d'oxygène.
    6. Anode d'écran plat selon la revendication 4, caractérisé en ce que la résistivité desdites bandes résistives (18') est fixée par l'épaisseur de ces bandes.
    7. Anode d'écran plat selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit isolant (8) sert de masque de gravure à un processus de réduction d'épaisseur desdites bandes résistives (18').
    8. Anode d'écran plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte trois ensembles (r, g, b) de bandes résistives alternées (18, 18') portant des éléments luminophores (7) correspondant chacun à une couleur et au moins trois conducteurs d'interconnexion (21) des bandes de polarisation (19, 19') associées aux bandes résistives (18, 18') d'une même couleur.
    9. Anode d'écran plat selon la revendication 8, caractérisée en ce que toutes les bandes résistives (18, 18') associées à une même piste d'interconnexion (21) présentent une même résistivité.
    10. Anode d'écran plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites bandes résistives (18, 18') sont en oxyde d'indium ou d'étain.
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