EP0867912A1 - Pose d'espaceurs dans un écran plat de visualisation - Google Patents

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EP0867912A1
EP0867912A1 EP98410032A EP98410032A EP0867912A1 EP 0867912 A1 EP0867912 A1 EP 0867912A1 EP 98410032 A EP98410032 A EP 98410032A EP 98410032 A EP98410032 A EP 98410032A EP 0867912 A1 EP0867912 A1 EP 0867912A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
studs
screen
plate
cathode
conductors
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98410032A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Richard Pepi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pixtech SA
Original Assignee
Pixtech SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pixtech SA filed Critical Pixtech SA
Publication of EP0867912A1 publication Critical patent/EP0867912A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H01J29/028—Mounting or supporting arrangements for flat panel cathode ray tubes, e.g. spacers particularly relating to electrodes
    • 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
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/18—Assembling together the component parts of electrode systems
    • H01J9/185—Assembling together the component parts of electrode systems of flat panel display devices, e.g. by using spacers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
    • H01J2329/86—Vessels
    • H01J2329/8625—Spacing members

Definitions

  • the present invention relates to flat screens of visualization.
  • the invention applies, more particularly, to so-called cathodoluminescence screens, the anode of which carries luminescent elements, separated from each other by zones insulating, and likely to be excited by electronic bombardment.
  • This electronic bombardment can come from microtips, layers with low extraction potential or a thermionic source.
  • the present invention relates, more particularly, the definition of an internal space, generally under vacuum, of circulation of electrons emitted by the screen cathode.
  • Figure 1 shows the structure of a flat screen microtip color, essentially consisting of a cathode 1 with microtips 2 and a grid 3 provided with corresponding holes 4 at the microtip locations 2.
  • the cathode 1 is placed opposite a cathodoluminescent anode 5 including a substrate of glass 6 constitutes the screen surface.
  • 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.
  • Figure 1 partially represents the interior of a mesh and the conductors cathode do not appear in this figure.
  • Cathode 1 is associated with grid 3 organized in lines. The intersection a row of grid 3 and a column of cathode 1 defines a pixel.
  • This device uses the electric field which is created between the cathode 1 and the grid 3 so that electrons are extracted from the microtips 2. These electrons are then attracted by phosphor elements 7 from the anode 5 if these are suitably polarized.
  • the anode 5 is provided with alternating bands of phosphor elements 7r, 7g, 7b each corresponding to a color (Red, Green, Blue). The strips are parallel to the columns of the cathode and are separated from each other by an insulator 8, generally silicon oxide (SiO 2 ).
  • the phosphor elements 7 are deposited on electrodes 9, made up of corresponding strips of a transparent conductive layer such as indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • the assembly of the two substrates, or plates 6 and 10 supporting respectively the anode 5 and the cathode 1 is carried out by creating an empty space 12 for the circulation of emitted electrons by cathode 1.
  • the distance between cathode 1 and anode 5 must be constant for the screen brightness to be regular over its entire surface.
  • Spacers generally made up beads, usually made of glass, with a corresponding diameter at the desired inter-electrode distance, are regularly distributed on one of the plates, before assembly of the plates between they.
  • the inter-electrode distance defined by the diameter balls, is conventionally of the order of 200 ⁇ m while the space between two cathode conductors corresponding to different columns is of a given value between approximately 10 and 100 ⁇ m and that the pixel pitch is of a given value between about 50 and 300 ⁇ m.
  • a problem which then arises is to maintain the balls in position until the screen is assembled. Indeed, if balls are, during assembly, in areas active on the screen, they constitute obstacles to the path of electrons emitted from micropoints 2 to phosphors 7 ce which creates gray areas. To solve this problem, the marbles are generally glued to the cathode before assembly.
  • Document FR-A-2727242 describes an example of a technique to stick beads on the cathode.
  • This technique consists of use an application plate, the size of the screen, provided with circular notches for receiving balls to be glued. The bottom of the notches is drilled to communicate with a room suction. We start by sucking loose balls in a suitable container. Then, while maintaining the suction, the balls are brought into contact with a plate coated with glue, in order to deposit a point of glue on each ball. We then apply the grid-cathode plate to the application plate. Finally, cut off the suction and then move the plate aside cathode-grid of the application plate. The balls remain then glued to the grid-cathode plate at the locations defined by the notches on the application plate.
  • Another known bonding technique consists in using, not a pierced application plate, but a needle hollow, to take, glue and position the balls. This technique is described in US-A-5558732.
  • a disadvantage of these techniques is that the glue causes pollution of the surface of the grid cathode and requires a vacuum degassing heat treatment.
  • Another disadvantage of these techniques is that they require positioning the balls on the cathode plate while the cathode receives the electron emission microdots which are particularly sensitive to degassing. Indeed, it is not possible to glue the balls on the anode because the phosphor elements deposited, on the anode side, would be damaged by the degassing heat treatment.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks known techniques for positioning balls.
  • the invention aims, in particular, to propose a solution which does not require a heat treatment step after affixing of the balls on one of the plates of the screen.
  • the invention also aims to propose a solution which allows to affix the balls on the anode side.
  • the invention further aims to allow the use conventional ball positioning tools.
  • the present invention provides a flat display screen made up of two plates parallels defining an inter-electrode space, at least one screen plate with studs outside of active areas of a thickness clearly less than the thickness of the space inter-electrodes, the pads being distributed in groups of at least three studs to form housing for receiving balls forming spacers.
  • each group of studs has four studs aligned two by two in perpendicular directions.
  • the flat screen has a group of studs at each intersection of two isolating intervals separating neighboring pixels.
  • the pads are formed on a layer of silicon oxide, constituting an electrode of the screen.
  • the studs are deposited by screen printing in a thick layer.
  • said at least one plate carries a microtip cathode associated with a grid, the intersection of a cathode conductor with a grid conductor defining a screen pixel.
  • said at least one plate is an anode plate.
  • openings for receiving phosphor elements are provided in an insulation layer attached to conductors anode, said openings being, at least in one direction, of a size corresponding to a first dimension of a pixel of the screen.
  • the anode has three sets of alternating strips of conductors, the insulation layer attached to said conductors being opened in sections in line with each strip, the width of three associated parallel bands defining a second dimension of a screen pixel.
  • the present invention provides for forming on the face internal of the screen plate where to deposit balls forming spacers, pads for temporarily holding these balls until the screen is sealed.
  • these studs are arranged in groups, each defining a housing receiving a ball.
  • FIGS. 2A and 2B represent an embodiment studs or bars 20 for temporarily holding spacers according to the present invention.
  • the pads 20 can be formed directly by screen printing silicon oxide, or other material, preferably insulator, depositable by screen printing in a thick layer, on a anode or cathode plate.
  • the pads 20 are distributed by groups of at least three studs arranged to define a housing 22 for temporarily holding a ball 23 constituting a spacer.
  • each group consists of four pads 20 aligned two by two, in two perpendicular directions between they preferably correspond to the directions of the lines and screen columns.
  • the studs 20 are arranged at the right of the intervals that separate the pixels of the screen, therefore outside the active areas of the screen.
  • the gap between two aligned pads 20 of the same housing 22 is chosen to allow the affixing of a ball 23 in taking into account the positioning tolerances (generally +/- 10 ⁇ m) imposed by the ball positioning tool.
  • the height of the studs 20, is chosen according to the diameter of the balls 23, preferably between 10 and 25% of the diameter marbles. For example, for balls with a diameter of around 200 ⁇ m, studs with a height of around 25 ⁇ m.
  • Each housing 22 is intended to receive, without bonding, a ball 23 and hold it in place as long as the second screen plate has not been reported on the first plate.
  • An advantage of the present invention is that the use to studs 20 avoids the need for heat treatments of vacuum degassing to eliminate pollution caused by layers of glue during conventional deposition of the beads.
  • Another advantage of the present invention is that the use of screen-printed pads provides excellent precision in the positions of the housings 22 on the internal face of the plate concerned.
  • the studs can be engraved in a thick layer beforehand uniformly deposited.
  • Figure 3 is a partial view of a screen cathode display plate provided with studs according to one embodiment of the present invention.
  • the cathode is organized in columns K and consists, on a substrate 10 for example of glass, of conductors 30 organized in meshes from a conductive layer (dotted in Figure 3). 2 microtips are produced on a resistive layer (not shown) deposited, by example, on conductors 30 and are arranged inside meshes defined by these conductors 30.
  • the mesh of cathode conductors has not been shown for reasons of clarity.
  • the cathode is associated with a grid organized in lines L and consisting of conductors 31 formed in a conductive layer deposited on an insulating layer 32, for example made of SiO 2 , attached to the cathode conductors.
  • the conductors 31 are therefore separated from each other by insulating intervals 33.
  • the conductors 30 are separated from each other by insulating intervals 34.
  • the conductors 31 and the layer 32 are open at the locations of the microtips 2.
  • the pixels 35 of the screen are defined by the intersection of a line L with a column K. For reasons of clarity, only a few microtips 2 have been represented per pixel 35. It will however be noted that each pixel comprises several thousand microtips .
  • pads 20 are formed on the layer insulation 32 in the intervals 33 which separate the conductors 31 of the grid and in the intervals 34 which separate the cathode conductors 30.
  • a group of four studs 20, defining a housing 22 for receiving a ball 23, comprises two pads aligned between two conductors 30 and two pads aligned between two conductors 31.
  • the number of groups of studs formed between the pixels 35 depends on the desired density of beads in the inter-electrode space.
  • a group of studs 20 is provided between each pixel, that is to say that the pads 20 are provided in each interval 33 and 34. Note, however, that even if we made plots between each pixel 35, it is later possible not to deposit a ball in each housing 22 according to the desired density of spacers.
  • the pads 20, anode side and not cathode side it is preferred to make the pads 20, anode side and not cathode side.
  • a positioning of the balls 3 anode side is now possible insofar as, according to the invention, this positioning does not require any heat treatment additional to the method of making the anode and, in particular, no hot degassing of a glue fixing the balls.
  • a first advantage of positioning the balls on the side anode is that it does not add any step to the production process of the cathode which is already, by the presence of microtips, a very delicate process to implement.
  • a second benefit is that the studs 20 can then be deposited using the same technique (screen printing) than that which is generally used for the realization of the anode.
  • FIG. 4 partially represents a view of below, a color anode provided with temporary holding pads spacers according to one embodiment of the present invention.
  • the anode is conventionally provided with strips of conductors 40 produced on a glass substrate 6, separated from each other by an insulator 41, generally SiO 2 , and on which phosphor elements 7 of different colors are deposited. .
  • the strips 40 are interconnected by color of phosphor elements, that is to say that they constitute three combs of alternating strips of conductors 40r, 40g, 40b, each corresponding to a color.
  • the phosphor elements 7r, 7g, 7b are no longer deposited in unbroken bands, but are deposited according to the screen pixel pattern.
  • the insulation layer 41 is open, perpendicular to the conductors 40, by sections 42, the length of a section 42 corresponding to a dimension of a screen pixel.
  • the other dimension of a pixel is defined by the width of a group of three corresponding sections 42 each one has a color.
  • pads 20 are deposited by screen printing in the insulation layer 41, preferably between each screen pixel.
  • the pads 20 are arranged, in a first direction, between two groups of three conductors 40, therefore between two neighboring pixels in this direction and in a second direction, perpendicular to the conductors 40, between two neighboring pixels.
  • An advantage of the present invention is that it is perfectly compatible with conventional positioning tools marbles.
  • FIGS. 5A to 5C illustrate, very schematically, the use of a ball positioning tool such that a collective positioning tool described in the document FR-A-2727242.
  • FIG. 5A We start (Figure 5A) by sucking balls 23 from a ball tank (not shown), by means of a plate applicator consisting of a plate 50 provided with notches 51 in the desired locations for the balls 23.
  • a plate applicator consisting of a plate 50 provided with notches 51 in the desired locations for the balls 23.
  • Each notch 51 is open to communicate, via a filter 52 (for example, porous paper), with a suction chamber 53 one orifice 54 of which is connected to a pump (not shown).
  • the distribution of the notches 51 in the plate 50 corresponds to the desired locations of the balls 23, at a step corresponding to the screen pixels or a multiple of the pixel pitch.
  • the plate 50 is positioned vertically a screen plate 55 (anode or cathode) on which have been made of studs 20 as described above.
  • Plate 55 is held in a substantially horizontal position, facing internal directed upwards.
  • the present invention is susceptible of various variants and modifications which will appear to those skilled in the art.
  • the invention also applies to a monochrome screen.
  • the screen pixels are also defined on the anode side by pixel size apertures in an isolation layer in silicon oxide.
  • studs 20 can be produced on the two screen plates.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un écran plat de visualisation constitué de deux plaques parallèles, définissant un espace inter-électrodes, au moins une première plaque de l'écran comportant, hors de zones actives, des plots (20) saillants en direction d'une deuxième plaque et d'une épaisseur nettement inférieure à l'épaisseur de l'espace inter-électrodes, les plots étant répartis par groupes d'au moins trois plots pour constituer des logements (22) de réception de billes (23) de définition de l'espace inter-électrodes. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne les écrans plats de visualisation. L'invention s'applique, plus particulièrement, à des écrans dits à cathodoluminescence, dont l'anode porte des éléments luminescents, séparés les uns des autres par des zones isolantes, et susceptibles d'être excités par bombardement électronique. Ce bombardement électronique peut provenir de micropointes, de couches à faible potentiel d'extraction ou d'une source thermoionique.
La présente invention concerne, plus particulièrement, la définition d'un espace interne, généralement sous vide, de circulation des électrons émis par la cathode de l'écran.
Pour simplifier la présente description, on ne considérera ci-après que les écrans couleur à micropointes mais on notera que l'invention concerne, de façon générale, les divers types d'écrans susmentionnés et analogues.
La figure 1 représente la structure d'un écran plat couleur à micropointes, essentiellement constitué d'une cathode 1 à micropointes 2 et d'une grille 3 pourvue de trous 4 correspondants 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 un mode de réalisation particulier d'un écran à micropointes sont décrits, en particulier, dans le brevet américain n° 4 940 916 du Commissariat à l'Énergie 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 représente partiellement l'intérieur d'une maille et les conducteurs de cathode n'apparaissent pas sur cette figure. La cathode 1 est associée à la grille 3 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 qui est créé entre la cathode 1 et la grille 3 pour que des électrons soient extraits des micropointes 2. Ces électrons sont ensuite attirés par des éléments luminophores 7 de l'anode 5 si ceux-ci sont convenablement polarisés. Dans le cas d'un écran couleur, l'anode 5 est pourvue de bandes alternées d'éléments luminophores 7r, 7g, 7b correspondant chacune à une couleur (Rouge, Vert, Bleu). Les bandes sont parallèles aux colonnes de la cathode et sont séparées les unes des autres par un isolant 8, généralement de l'oxyde de silicium (SiO2). 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).
L'assemblage des deux substrats, ou plaques 6 et 10 supportant respectivement l'anode 5 et la cathode 1 est effectué en ménageant un espace vide 12 de circulation des électrons émis par la cathode 1. La distance entre la cathode 1 et l'anode 5 doit être constante pour que la brillance de l'écran soit régulière sur toute sa surface. Des espaceurs, généralement constitués de billes, généralement en verre, d'un diamètre correspondant à la distance inter-électrodes souhaitée, sont régulièrement reparties sur une des plaques, avant assemblage des plaques entre elles.
La distance inter-électrodes, définie par le diamètre des billes, est classiquement de l'ordre de 200 µm alors que l'espace entre deux conducteurs de cathode correspondant à des colonnes différentes est d'une valeur donnée comprise entre environ 10 et 100 µm et que le pas des pixels est d'une valeur donnée comprise entre environ 50 et 300 µm.
Un problème qui se pose alors est de maintenir les billes en position jusqu'à l'assemblage de l'écran. En effet, si des billes se trouvent, lors de l'assemblage, dans des zones actives de l'écran, elles constituent des obstacles au trajet des électrons émis par les micropointes 2 vers les luminophores 7 ce qui crée des zones d'ombre. Pour résoudre ce problème, les billes sont généralement collées sur la cathode avant assemblage.
Le document FR-A-2727242 décrit un exemple de technique pour coller des billes sur la cathode. Cette technique consiste à utiliser une plaque d'application, de la dimension de l'écran, pourvue d'encoches circulaires de réception de billes à coller. Le fond des encoches est percé pour communiquer avec une chambre d'aspiration. On commence par aspirer des billes placées en vrac dans un récipient approprié. Puis, tout en maintenant l'aspiration, on met les billes en contact avec une plaque enduite de colle, afin de déposer une pointe de colle sur chaque bille. On applique alors la plaque de cathode-grille sur la plaque d'application. Enfin, on coupe l'aspiration puis on écarte la plaque de cathode-grille de la plaque d'application. Les billes restent alors collées sur la plaque de cathode-grille aux emplacements définis par les encoches de la plaque d'application.
Une autre technique connue de collage consiste à utiliser, non pas une plaque d'application percée, mais une aiguille creuse, pour prendre, encoller et positionner les billes. Cette technique est décrite dans le brevet US-A-5558732.
Un inconvénient de ces techniques est que la colle entraíne une pollution de la surface de la cathode-grille et oblige à effectuer un traitement thermique de dégazage sous vide.
Un autre inconvénient est que, tant que la colle n'est pas sèche, les billes sont toujours susceptibles de bouger légèrement. De plus, pendant le dégazage, une grande partie de la colle est évaporée et les billes risquent alors de bouger en cas de mouvement brusque. Or, les contraintes dimensionnelles indiquées ci-dessus entraínent qu'un décalage, même faible, des positions des billes peut avoir des conséquences néfastes en créant des zones d'ombre.
Un autre inconvénient de ces techniques est qu'elles nécessitent de positionner les billes sur la plaque de cathode alors que la cathode reçoit les micropointes d'émission électronique qui sont des éléments particulièrement sensibles aux dégazages. En effet, il n'est pas possible de coller les billes sur l'anode car les éléments luminophores déposés, côté anode, seraient endommagés par le traitement thermique de dégazage.
La présente invention vise à pallier les inconvénients des techniques connues de positionnement de billes.
L'invention vise, en particulier, à proposer une solution qui ne nécessite pas d'étape de traitement thermique après apposition des billes sur une des plaques de l'écran.
L'invention vise également à proposer une solution qui permette d'apposer les billes côté anode.
L'invention vise en outre à permettre l'utilisation d'outillages classiques de positionnement des billes.
Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un écran plat de visualisation constitué de deux plaques parallèles définissant un espace inter-électrodes, au moins une plaque de l'écran comportant, hors de zones actives, des plots d'une épaisseur nettement inférieure à l'épaisseur de l'espace inter-électrodes, les plots étant répartis par groupes d'au moins trois plots pour constituer des logements de réception de billes formant espaceurs.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque groupe de plots comporte quatre plots alignés deux à deux dans des directions perpendiculaires.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'écran plat comporte un groupe de plots à chaque intersection de deux intervalles isolants séparant des pixels voisins.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, les plots sont formés sur une couche en oxyde de silicium, constitutive d'une électrode de l'écran.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, les plots sont déposés par sérigraphie en couche épaisse.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite au moins une plaque porte une cathode à micropointes associée à une grille, l'intersection d'un conducteur de cathode avec un conducteur de grille définissant un pixel de l'écran.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite au moins une plaque est une plaque d'anode.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, des ouvertures de réception d'éléments luminophores sont ménagées dans une couche d'isolement rapportée sur des conducteurs d'anode, lesdites ouvertures étant, au moins dans une direction, d'une taille correspondant à une première dimension d'un pixel de l'écran.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'anode comporte trois ensembles de bandes alternées de conducteurs, la couche d'isolement rapportée sur lesdits conducteurs étant ouverte par tronçons au droit de chaque bande, la largeur de trois bandes parallèles associées définissant une deuxième dimension d'un pixel de l'écran.
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 :
  • la figure 1 décrite précédemment est destinée à exposer l'état de la technique et le problème posé ;
  • les figures 2A et 2B illustrent schématiquement, respectivement par une vue de côté et par une vue en perspective, un mode de réalisation de la présente invention ;
  • la figure 3 représente un exemple de cathode d'écran plat de visualisation pourvue de moyens de maintien temporaire d'espaceurs selon la présente invention ;
  • la figure 4 représente, vue de dessous, un mode de réalisation d'une anode d'écran plat de visualisation pourvue de moyens de maintien temporaire d'espaceurs selon la présente invention ; et
  • les figures 5A à 5C illustrent schématiquement, un exemple de pose d'espaceurs selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, à l'aide d'un système à aspiration.
    • Pour des raisons de clarté, les figures ne sont pas à l'échelle et seuls les éléments qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés aux figures et seront décrits par la suite.
    La présente invention prévoit de former sur la face interne de la plaque de l'écran où doivent être déposés des billes formant espaceurs, des plots de maintien temporaire de ces billes jusqu'au scellement de l'écran. Selon l'invention, ces plots sont disposés par groupes définissant, chacun, un logement de réception d'une bille.
    Les figures 2A et 2B représentent un mode de réalisation de plots ou barrettes 20 de maintien temporaire d'espaceurs selon la présente invention.
    Les plots 20 peuvent être formés directement par sérigraphie d'oxyde de silicium, ou autre matériau, de préférence isolant, déposable par sérigraphie en couche épaisse, sur une plaque d'anode ou de cathode. Les plots 20 sont repartis par groupes d'au moins trois plots agencés pour définir un logement 22 de maintien temporaire d'une bille 23 constituant un espaceur. De préférence, chaque groupe est constitué de quatre plots 20 alignés deux à deux, dans deux directions perpendiculaires entre elles correspondant, de préférence, aux directions des lignes et des colonnes de l'écran. Les plots 20 sont disposés au droit des intervalles qui séparent les pixels de l'écran, donc hors des zones actives de l'écran.
    L'écart entre deux plots 20 alignés d'un même logement 22 est choisi pour permettre l'apposition d'une bille 23 en tenant compte des tolérances (généralement +/- 10 µm) de positionnement imposées par l'outil de positionnement des billes.
    La hauteur des plots 20, est choisie en fonction du diamètre des billes 23, de préférence entre 10 et 25 % du diamètre des billes. Par exemple, pour des billes d'un diamètre de l'ordre de 200 µm, on prévoira des plots d'une hauteur de l'ordre de 25 µm.
    Chaque logement 22 est destiné à recevoir, sans collage, une bille 23 et à la maintenir en place tant que la deuxième plaque constitutive de l'écran n'a pas été rapportée sur la première plaque.
    Un avantage de la présente invention est que le recours à des plots 20 évite le recours à des traitements thermiques de dégazage sous vide pour éliminer les pollutions apportées par les couches de colle lors du dépôt classique des billes.
    Un autre avantage de la présente invention est que le recours à des plots sérigraphiés permet d'obtenir une excellente précision dans les positions des logements 22 sur la face interne de la plaque concernée. Selon une variante de la présente invention, les plots peuvent être gravés dans une couche épaisse préalablement déposée de façon uniforme.
    La figure 3 est une vue partielle d'une cathode d'écran plat de visualisation pourvue de plots selon un mode de réalisation de la présente invention.
    De façon classique, la cathode est organisée en colonnes K et est constituée, sur un substrat 10 par exemple en verre, de conducteurs 30 organisés en mailles à partir d'une couche conductrice (en pointillés à la figure 3). Des micropointes 2 sont réalisées sur une couche résistive (non représentée) déposée, par exemple, sur les conducteurs 30 et sont disposées à l'intérieur des mailles définies par ces conducteurs 30. Le maillage des conducteurs de cathode n'a pas été représenté pour des raisons de clarté.
    La cathode est associée à une grille organisée en lignes L et constituée de conducteurs 31 formés dans une couche conductrice déposée sur une couche d'isolement 32, par exemple en SiO2, rapportée sur les conducteurs de cathode. Les conducteurs 31 sont donc séparés les uns des autres par des intervalles isolants 33. De même, les conducteurs 30 sont séparés les uns des autres par des intervalles isolants 34. Les conducteurs 31 et la couche 32 sont ouverts aux emplacements des micropointes 2. Les pixels 35 de l'écran sont définis par l'intersection d'une ligne L avec une colonne K. Pour des raisons de clarté, seules quelques micropointes 2 ont été représentées par pixel 35. On notera toutefois que chaque pixel comprend plusieurs milliers de micropointes.
    Selon l'invention, quand des billes doivent être déposées côté cathode, des plots 20 sont formés sur la couche d'isolement 32 dans les intervalles 33 qui séparent les conducteurs 31 de grille et dans les intervalles 34 qui séparent les conducteurs 30 de cathode. Un groupe de quatre plots 20, définissant un logement 22 de réception d'une bille 23, comprend deux plots alignés entre deux conducteurs 30 et deux plots alignés entre deux conducteurs 31.
    Le nombre de groupes de plots ménagés entre les pixels 35 dépend de la densité de billes souhaitée dans l'espace inter-électrodes. Dans l'exemple représenté, un groupe de plots 20 est prévu entre chaque pixel, c'est-à-dire que des plots 20 sont prévus dans chaque intervalle 33 et 34. On notera toutefois que, même si on a réalisé des plots entre chaque pixel 35, il est ultérieurement possible de ne pas déposer une bille dans chaque logement 22 en fonction de la densité d'espaceurs souhaitée.
    Selon l'invention, on préfère réaliser les plots 20, côté anode et non côté cathode. Un positionnement des billes 3 côté anode est désormais possible dans la mesure où, selon l'invention, ce positionnement ne nécessite aucun traitement thermique supplémentaire par rapport au procédé de réalisation de l'anode et, en particulier, aucun dégazage à chaud d'une colle de fixation des billes.
    Un premier avantage de positionner les billes côté anode est que cela n'ajoute pas d'étape au procédé de réalisation de la cathode qui est déjà, par la présence des micropointes, un procédé très délicat à mettre en oeuvre. Un deuxième avantage est que les plots 20 peuvent alors être déposés en utilisant la même technique (sérigraphie) que celle qui est généralement utilisée pour la réalisation de l'anode.
    La figure 4 représente, partiellement par une vue de dessous, une anode couleur pourvue de plots de maintien temporaire d'espaceurs selon un mode de réalisation de la présente invention.
    L'anode est, de façon classique, pourvue de bandes de conducteurs 40 réalisées sur un substrat de verre 6, séparées les unes des autres par un isolant 41, généralement du SiO2, et sur lesquelles sont déposés des éléments luminophores 7 des différentes couleurs. Les bandes 40 sont interconnectées par couleur d'éléments luminophores, c'est-à-dire qu'elles constituent trois peignes de bandes alternées de conducteurs 40r, 40g, 40b, correspondant, chacun, à une couleur.
    Selon l'invention, les éléments luminophores 7r, 7g, 7b ne sont plus déposés en bandes ininterrompues, mais sont déposés selon le motif des pixels de l'écran. En d'autres termes, la couche d'isolement 41 est ouverte, à l'aplomb des conducteurs 40, par tronçons 42, la longueur d'un tronçon 42 correspondant à une dimension d'un pixel de l'écran. L'autre dimension d'un pixel est définie par la largeur d'un groupe de trois tronçons 42 correspondant chacun à une couleur.
    Selon l'invention, des plots 20 sont déposés par sérigraphie dans la couche d'isolement 41, de préférence entre chaque pixel de l'écran. Les plots 20 sont disposés, dans une première direction, entre deux groupes de trois conducteurs 40, donc entre deux pixels voisins dans cette direction et, dans une deuxième direction, perpendiculairement aux conducteurs 40, entre deux pixels voisins.
    Un avantage de la présente invention est qu'elle est parfaitement compatible avec les outils classiques de positionnement des billes.
    Les figures 5A à 5C illustrent, de façon très schématique, l'utilisation d'un outil de positionnement de billes tel qu'un outil de positionnement collectif décrit dans le document FR-A-2727242.
    On commence (figure 5A) par aspirer des billes 23 depuis un réservoir de billes (non représenté), au moyen d'un applicateur à plaque constitué d'une plaque 50 pourvue d'encoches 51 aux emplacements souhaités pour les billes 23. Chaque encoche 51 est ouverte pour communiquer, par l'intermédiaire d'un filtre 52 (par exemple, un papier poreux), avec une chambre 53 d'aspiration dont un orifice 54 est relié à une pompe (non représentée). La répartition des encoches 51 dans la plaque 50 correspond aux emplacements souhaités des billes 23, à un pas correspondant au pas des pixels de l'écran ou à un multiple du pas des pixels.
    Puis (figure 5B), on positionne la plaque 50 à l'aplomb d'une plaque 55 (anode ou cathode) d'écran sur laquelle ont été réalisés des plots 20 tels que décrits précédemment. La plaque 55 est maintenue dans une position sensiblement horizontale, face interne dirigée vers le haut.
    On abaisse la plaque d'application 50 (ou on élève la plaque 55) jusqu'à ce que les billes 23 soient en contact avec la surface de la plaque 55.
    Enfin on coupe l'aspiration et on relève la plaque d'application (ou on abaisse la plaque 55). Les billes 23 se trouvent alors (figure 5C), chacune dans un logement 22.
    Il ne reste plus qu'à procéder à l'assemblage des plaques de l'écran, les billes 23 étant maintenues dans les logements 22. On veillera bien entendu à maintenir sensiblement horizontale la plaque sur laquelle sont déposées les billes tant que l'autre plaque n'a pas été rapportée sur les faces libres des billes.
    La présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaítront à l'homme de l'art. En particulier, l'invention s'applique également à un écran monochrome. Dans ce cas, si les plots sont réalisés côté anode, les pixels de l'écran sont également définis côté anode par des ouvertures de la taille d'un pixel dans une couche d'isolement en oxyde de silicium. Enfin, des plots 20 pourront être réalisés sur les deux plaques de l'écran.

    Claims (9)

    1. Écran plat de visualisation constitué de deux plaques (6, 10 ; 55) parallèles définissant un espace (12) inter-électrodes, caractérisé en ce qu'au moins une plaque de l'écran comporte, hors de zones actives (35), des plots (20) d'une épaisseur nettement inférieure à l'épaisseur de l'espace inter-électrodes, les plots étant répartis par groupes d'au moins trois plots pour constituer des logements (22) de réception de billes (23) formant espaceurs.
    2. Écran plat selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque groupe de plots (20) comporte quatre plots alignés deux à deux dans des directions perpendiculaires.
    3. Écran plat selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un groupe de plots (20) à chaque intersection de deux intervalles isolants (33, 34) séparant des pixels (35) voisins.
    4. Écran plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plots (20) sont formés sur une couche (32, 41) en oxyde de silicium, constitutive d'une électrode de l'écran.
    5. Écran plat selon la revendication 4, caractérisé en ce que les plots (20) sont déposés par sérigraphie en couche épaisse.
    6. Écran plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite au moins une plaque (10) porte une cathode (1) à micropointes (2) associée à une grille (3), l'intersection d'un conducteur (30) de cathode avec un conducteur (31) de grille définissant un pixel (35) de l'écran.
    7. Écran plat selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite au moins une plaque (6) est une plaque d'anode (5).
    8. Écran plat selon la revendication 7, caractérisé en ce que des ouvertures (42) de réception d'éléments luminophores (7) sont ménagées dans une couche d'isolement (41) rapportée sur des conducteurs (40) d'anode, lesdites ouvertures étant, au moins dans une direction, d'une taille correspondant à une première dimension d'un pixel de l'écran.
    9. Écran plat selon la revendication 7, dans lequel l'anode (5) comporte trois ensembles de bandes alternées de conducteurs (40), caractérisé en ce que la couche d'isolement (41) rapportée sur lesdits conducteurs est ouverte par tronçons (42) au droit de chaque bande, la largeur de trois bandes parallèles associées définissant une deuxième dimension d'un pixel de l'écran.
    EP98410032A 1997-03-28 1998-03-26 Pose d'espaceurs dans un écran plat de visualisation Withdrawn EP0867912A1 (fr)

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