FR2568394A1

FR2568394A1 - Dispositif de visualisation par cathodoluminescence excitee par emission de champ

Info

Publication number: FR2568394A1
Application number: FR8411986A
Authority: FR
Inventors: Robert Meyer
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1984-07-27
Filing date: 1984-07-27
Publication date: 1986-01-31
Also published as: CA1261911A; DE3577774D1; US4908539A; FR2568394B1; EP0172089A1; JPS61221783A; EP0172089B1; JPH0614263B2

Abstract

DISPOSITIF DE VISUALISATION PAR CATHODOLUMINESCENCE EXCITEE PAR EMISSION DE CHAMP. IL COMPREND UNE PLURALITE DE MOTIFS ELEMENTAIRES COMPORTANT CHACUN UNE ANODE CATHODOLUMINESCENTE 20 ET UNE CATHODE 18 APTE A EMETTRE DES ELECTRONS. CHAQUE CATHODE COMPREND UNE PLURALITE DE MICROPOINTES 22 ELECTRIQUEMENT RELIEES ENTRE ELLES ET SUJETTES A UNE EMISSION D'ELECTRONS PAR EFFET DE CHAMP LORSQUE LA CATHODE EST POLARISEE NEGATIVEMENT PAR RAPPORT A L'ANODE CORRESPONDANTE, LES ELECTRONS VENANT FRAPPER CETTE DERNIERE QUI EST ALORS SUJETTE A UNE EMISSION DE LUMIERE. UNE GRILLE 30 PEUT ETRE INTERPOSEE ENTRE L'ANODE ET LA CATHODE, ET POLARISEE POSITIVEMENT PAR RAPPORT A CETTE DERNIERE ET NEGATIVEMENT PAR RAPPORT A L'ANODE. APPLICATION A L'AFFICHAGE D'IMAGES FIXES OU ANIMEES.

Description

DISPOSITIF DE VISUALISATION PAR CATHODOLUMINESCENCE

EXCITEE PAR EMISSION DE CHAMP

La présente invention concerne un disposi-

tif de visualisation par cathodoluminescence excitée par émission de champ. Elle s'applique notamment à la

réalisation d'afficheurs simples, permettant la vi-

sualisation d'images fixes, et à la réalisation

d'écrans complexes multiplexés, permettant la visua-

lisation d'images animées du type des images de télé-

vision.

On connaît déjà des dispositifs de visuali-

sation par cathodotuminescence, utilisant une émis-

sion thermoélectronique. Une réalisation particulière de tels dispositifs est schématiquement représentée sur la figure 1 et comprend une pluralité d'anodes

revêtues d'une substance, ou phosphore, cathodolumi-

nescente 2,et disposées suivant des lignes parallèles,

sur un support isolant 4, et une pluralité de fila-

ments 6 aptes à émettre des électrons lorsqu'ils sont chauffés et jouant le rôle de cathodes, ces filaments

étant disposes suivant des lignes parallèles aux ano-

des. Une pluralité de grilles 8 sont disposées entre

les anodes et les filaments, suivant des colonnes pa-

rallèles entre elles et perpendiculaires aux lignes.

L'ensemble des anodes, des filaments et des grilles

est mis sous vide dans un boîtier 10 transparent, rac-

cordé de façon étanche au support 4. Les filaments 6, lorsqu'ils sont chauffést émettent des électrons, et

une polarisation convenable d'un filament, d'une gril-

le et d'une anode, permet aux électrons émis par ce filament de frapper l'anode qui est alors sujette à une émission de lumière. Par adressage matriciel des lignes d'anodes et des colonnes de grilles, on peut ainsi engendrer des images qui sont visibles à travers

le boîtier transparent 10.

De tels dispositifs de visualisation pré-

sentent Les inconvénients suivants: La définition des

images qu'iLs permettent d'obtenir n'est pas très éle-

vée, ces dispositifs sont compliqués à réaliser et ont une consommation assez élevée en courant électrique

étant donné que Les filaments doivent être chauffés.

On connaît par ailleurs le principe de

L'émission électronique par effet de champ, encore ap-

peLé "émission de champ" ou "émission froide". Ce principe a déjà été utilisé pour des applications sans rapport avec la visualisation. IL est schématiquement illustré sur La figure 2: dans le vide, des pointes métalliques 12 jouant le rôle de cathodes et disposées sur un support 14, sont susceptibles d'émettre des électrons lorsqu'une tension électrique convenable est étabLie entre elles et une anode 16 disposée en

regard de ces pointes.

La présente invention a pour but de remédier

aux inconvénients précédents en proposant un disposi-

tif de visualisation utilisant l'émission de champ

dont le principe vient d'être rappelé.

De façon précise, la présente invention a pour objet un dispositif de visualisation comprenant une pluralité de motifs élémentaires comportant chacun une anode cathodoluminescente et une cathode apte à émettre des électrons, caractérisé en ce que chaque

cathode comprend une pluralité de micropointes élec-

triquement reliées entre elles et sujettes à une émis-

sion d'électrons par effet de champ lorsque la cathode

est polarisée négativement par rapport à l'anode cor-

respondante, les électrons venant frapper cette der-

nière qui est alors sujette à une émission de lumière.

En fait, l'émission d'électrons n'est im-

portante qu'au-delà d'un certain seuil de polarisa-

tion, l'émission étant très faible en-deçà dudit seuil et n'entrainant alors qu'une très faible production de lumière. On peut ainsi obtenir une image Lumineuse

globale en polarisant convenablement les motifs élé-

mentaires. Lorsque les différentes polarisations sont

maintenues constantes au cours du temps, l'image obte-

nue est fixe mais l'on peut également obtenir des ima-

ges animées, en faisant varier d'une manière appro-

priée les polarisations au cours du temps.

La présente invention permet de réaliser des écrans plats, fonctionnant sous basse tension, comme les dispositifs connus qui ont été décrits plus haut,

mais les images obtenues grâce au dispositif de l'in-

vention ont une bien meilleure définition. En effet,

il est possible de réaliser des micropointes très pe-

tites, à raison de quelques dizaines de milliers de micropointes par millimètre carré, ce qui permet de

réaliser des cathodes élémentaires de très faible sur-

face et donc d'exciter des anodes cathodoluminescentes

de très petites dimensions.

En outre, le dispositif objet de l'invention a une consommation en courant électrique plus faible que les dispositifs décrits plus haut, étant donné

qu'il utilise des cathodes froides.

La surface de la cathode correspondant à un

motif élémentaire peut être soit égale, soit inférieu-

re à la surface de l'anode de ce motif. Etant donné

qu'il est possible de réaliser un grand nombre de mi-

cropointes par millimètre carré, il est possible d'ex-

citer chaque anode par un très grand nombre de micro-

pointes. L'émission lumineuse d'un motif élémentaire correspond à la caractéristique d'émission moyenne de l'ensemble des micropointes correspondantes. Si un petit nombre de ces micropointes ne fonctionnent pas,

cette caractéristique moyenne demeure alors pratique-

ment inchangée, ce qui constitue un avantage important

de l'invention.

Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, celui-ci comprend en

outre une pluralité de grilles électriquement conduc-

trices, respectivement associées aux motifs, chaque grille étant disposée entre L'anode et la cathode cor- respondantes, électriquement isoLée de cette cathode et destinée à être polarisée positivement par rapport

à celle-ci et à être polarisée négativement par rap-

port à l'anode ou à être portée au potentiel de cette

dernière.

Dans certaines réalisations, les anodes sont réalisées de façon à pouvoir également jouer le

rôle de grilles.

Selon un autre mode de réalisation particu-

lier du dispositif objet de l'invention, chaque anode est disposée sur un support transparent, et en regard

de la cathode correspondante.

Selon un autre mode de réalisation particu-

lier, chaque anode est intégrée à la cathode corres-

pondante et électriquement isolée de celle-ci, et les micropointes de chaque cathode couvrent l'ensemble de

la surface de l'anode correspondante. En d'autres ter-

mes, la projection de la surface occupée par ces mi-

cropointes, sur la surface occupée par l'anode, se

confond sensiblement avec cette dernière.

Selon un autre mode de réalisation particu-

lier, chaque anode est intégrée à la cathode corres-

pondante et électriquement isolée de celle-ci, les mi-

cropointes de chaque motif sont rassemblées dans un

même domaine distinct de la partie active de l'anode.

En d'autres termes, vus de l'anode, le domaine occupé par les micropointes et la zone cathodoluminescente de

l'anode sont distincts.

Dans ces deux derniers modes de réalisation particuliers, et lorsque le dispositif de l'invention comporte les grilles mentionnées plus haut, chaque

grille peut être en outre intégrée à la cathode cor-

respondante et électriquement isolée de L'anode cor-

respondante. Dans ce cas, ou bien dans le cas o chaque anode est disposée sur un support transparent, et en regard de la cathode correspondante, chaque anode peut comprendre:

- une couche d'une substance cathodolumi-

nescente et une couche mince électriquement conductri-

ce disposée sur cette dernière, en face de la cathode correspondante, ou une couche électriquement conductrice et

transparente et une couche d'une substance cathodolu-

minescente disposée sur cette dernière, en face de la

cathode correspondante.

Dans une réalisation particulière de l'in-

vention, chaque anode peut comprendre une couche d'une

substance cazhodoluminescente et électriquement con-

ductrice.

Dans les deux modes de réalisation particu-

liers mentionnés plus haut, correspondant au cas o chaque anode est intégrée à la cathode correspondante,

et lorsque les grilles mentionnées plus haut sont uti-

lisées, chaque grille peut être en outre intégrée à la cathode correspondante, chaque anode comprenant alors une couche d'une substance cathodoluminescente mise au

potentiel de la grille correspondante ou à un poten-

tiel supérieur au potentiel de cette grille, ce der-

nier étant positif.

Dans les deux modes de réalisation particu-

liers en question, le dispositif objet de l'invention

peut comprendre en outre une électrode mince et trans-

parente disposée en regard des anodes, sur un support transparent.

Selon une réalisation particulière de l'in-

vention utilisant les grilLes mentionnées plus haut,

les cathodes sont regroupées suivant des Lignes parat-

LèLes entre elles, Les cathodes d'une même Ligne étant

électriquement reliées les unes aux autres, les grit-

les sont regroupées suivant des colonnes parallèLes entre elles et perpendiculaires aux Lignes, les grit- les d'une même colonne étant électriquement reliées

les unes aux autres, et le dispositif comprend en ou-

tre des moyens électroniques de commande prévus pour

effectuer un adressage matriciel des Lignes et des co-

tonnes. Lorsque chaque anode et chaque grille qui Lui correspond sont séparées par une couche électriquement

isolante, toutes les anodes peuvent être électrique-

ment reliées ensemble.

Enfin, selon une autre réalisation particu-

Lière correspondant à L'un ou l'autre des deux modes de réalisation mentionnés plus haut, dans lesquels chaque anode est intégrée à la cathode correspondante,

chaque anode étant en outre à la fois cathodolumines-

cente et conductrice pour jouer le rôLe de griLLe, ou

bien Les grilles étant présentes et respectivement re-

Liées électriquement aux anodes correspondantes, les cathodes sont regroupées suivant des lignes paraLLèLes

entre elles, les cathodes d'une même ligne étant éLec-

triquement reliées Les unes aux autres, les anodes ainsi que Les grilles qui Leurs sont éventuellement

associées sont regroupées suivant des colonnes paraL-

lèles entre elles et perpendiculaires aux lignes, Les

griLLes d'une même colonne étant électriquement re-

liées les unes aux autres, les anodes d'une même co-

tonne étant également électriquement reLiées Les unes aux autres; et le dispositif comprend en outre des moyens électroniques de commande prévus pour effectuer

un adressage matriciel des Lignes et des colonnes.

La possibilité de réaliser ensemble des ca-

thodes et des grilles par une technologie intégrée permet de réaliser le dispositif selon l'invention

d'une manière plus simple que les dispositifs de vi-

sualisation connus, mentionnés plus haut.

En outre, on a vu que ces derniers sont com-

mandés en utilisant un adressage matriciel du système

anodes-grilles. Comme on l'a déjà indiqué, dans cer-

taines réalisations, le dispositif objet de l'inven-

tion peut être commandé en effectuant un adressage ma-

triciel des cathodes et des grilles, car le temps de

réponse des cathodes dans l'invention est très rapide.

Ceci facilite encore plus la réalisation de dispositif selon l'invention par rapport aux dispositifs connus

de visualisation mentionnés plus haut.

La présente invention sera mieux comprise à

la lecture de la description qui suit, d'exemples de

réalisation donnés à titre indicatif et nullement li-

mitatif, en référence aux dessins annexes sur les-

quels: - la figure 1 est une vue schématique d'un

dispositif connu de visualisation par cathodolumines-

cence excitée par émission thermoélectronique et a déjà été décrite, - la figure 2 est un schéma illustrant le principe de l'émission de champ et a déjà été décrite, - la figure 3 est une vue schématique d'un

mode de réalisation particulier de chaque motif élé-

mentaire dont est pourvu le dispositif de visualisa-

tion objet de l'invention,

- les figures 4 et 5 sont des vues schémati-

ques de modes de réalisation particuliers des anodes cathodoluminescentes utilisées dans l'invention, les figures 6, 7, 8 et 9 sont des vues

schématiques d'autres modes de réalisation particu-

liers des motifs élémentaires que comporte le disposi-

tif objet de l'invention, dans lesquelts la cathode, la

grille et l'anode d'un même motif élémentaire sont in-

tégrées sur un même substrat, l'anode jouant également le rôle de grille dans la réalisation de la figure 9, - la figure 10 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation particulier de L'invention,

utilisant une électrode mince et transparente en re-

gard des anodes cathodoluminescentes, - la figure 11 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, dans lequel les micropointes d'un même

motif élémentaire sont regroupées dans un même domai-

ne, et - la figure 12 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation particulier, dans lequel les micropointes d'un même motif "couvrent" l'ensemble de

la surface de l'anode correspondante.

Sur la figure 3, on a représenté schémati-

quement un mode de réalisation particulier des motifs élémentaires dont est pourvu le dispositif objet de l'invention. Dans ce mode de réalisation particulier,

chaque motif élémentaire comprend une couche de phos-

phore cathodoluminescent, excitable à basse tension, située en regard de la cathode correspondante, et la couche de phosphore est observée du côté opposé à son

excitation.

Plus précisément, dans le mode de réalisa-

tion particulier représenté schématiquement sur la fi-

gure 3, chaque motif élémentaire comprend une cathode 18 et une anode cathodoluminescente 20. La cathode 18

comprend une pluralité de micropointes 22 électrique-

ment conductrices, formées sur une couche électrique-

ment conductrice 24, elle-même déposée sur un substrat

électriquement isolant 26.

La couche 24 pourrait être semiconductrice

au lieud'être conductrice.

Les micropointes 22 sont séparées les unes des autres par des couches électriquement isolantes 28. Chaque motif élémentaire comprend également une grille 30. Celle-ci est constituée par une pluralité de couches électriquement conductrices 32 qui sont dé- posées sur les couches isolantes 28, celles-ci ayant

sensiblement la même épaisseur, cette épaisseur pou-

vant être choisie de façon que le sommet de chaque

micropointe se situe sensiblement au niveau des cou-

ches électriquement conductrices 32 qui constituent la

grille 30.

L'anode 20 comprend une couche 34 de phos-

phore cathodoluminescent excitable à basse tension, déposée sur un support plan transparent 36 disposé en regard de la grille 30 parallèlement à celle-ci, la couche de phosphore 34 étant déposée sur la face du

support qui est directement en regard de cette grille.

L'anode 20 comprend également une couche mince élec-

triquement conductrice 38 qui est déposée sur la cou-

che de phosphore cathodoluminescent 34, et directement

en regard de la grille 30. Cette grille peut se pré-

senter comme une couche continue qui est percée par des trous en regard des micropointes. De même, les couches isolantes 28 peuvent former une seule couche

continue percée de trous traversés par les micropoin-

tes.

A titre purement indicatif et nullement li-

mitatif, le substrat 26 est en verre et la couche 24 est en aluminium ou en silicium; les micropointes 22 sont en hexaborure de lanthane ou bien en l'un des métaux pris dans le groupe comprenant le niobium, le hafnium, le zirconium et le molybdène, ou encore en un

carbure ou un nitrure des métaux précédents; la cou-

che de phosphore 34 est en sulfure de zinc ou en sul-

fure de cadmium; le support transparent 36 est en verre; la couche conductrice 38 est en aluminium ou en or; Les couches isolantes 28 sont en silice; La

grille 30 est en niobium ou en molybdène; les micro-

pointes se présentent sous La forme de cônes dont Le diamètre de base est de L'ordre de 2.pm et La hauteur de l'ordre de 1,7 pm; L'épaisseur de chaque couche isolante 28 est de l'ordre de 1,5 pm; La grille a une épaisseur de L'ordre de 0,4 pm et Les trous qu'eLLe comporte ont un diamètre de L'ordre de 2 pm; enfin, la couche conductrice mince 38 a une épaisseur de e l'ordre de 50 à 100 A. En pratique, un seul substrat 26 en verre et un seuL support transparent 36 en verre sont utilisés pour L'ensemble des motifs élémentaires, et lorsque ceux-ci sont réalisés, d'une manière qui sera indiquée par La suite, le vide est fait entre les anodes et les cathodes, et Le substrat 26 et le support transparent

36 sont raccordés l'un à l'autre de façon étanche.

L'excitation d'un motif élémentaire est ob-

tenue en polarisant simultanément L'anode, La griLLe et la cathode. L'une de celles-ci, par exempte La grille, est utilisée comme potentiel de référence et mise à la masse. L'anode peut être portée au potentiel de La grille ou polarisée positivement par rapport à cette grille, à L'aide d'une source de tension 40. La cathode est polarisée négativement par rapport à La

grille à l'aide d'une source de tension 42.

Chaque pointe du motif élémentaire émet alors des électrons qui vont exciter La couche de phosphore, La couche conductrice 38 ayant été choisie

aussi mince que possible pour ne pas arrêter les éLec-

trons, et la couche de phosphore ainsi excitée émet de la lumière que l'on peut observer à travers le support transparent 36. Une faible tension de l'ordre de

100 volts entre la grille et la cathode, permet d'ob-

tenir un courant électronique de l'ordre de plusieurs micro-ampères par micropointe et donc une densité de courant électronique de plusieurs milliampères par millimètre carré pour l'ensemble du motif qui comporte un très grand nombre de micropointes (quelques dizai-

nes de milliers) par millimètre carré.

Dans une variante de réalisation (figure 4), la couche conductrice n'est plus située directement en regard des micropointes mais disposée entre le support transparent 36 et la couche de phosphore 34, cette

dernière étant alors directement en regard des micro-

pointes 22. Dans ce cas, la couche conductrice 38 est

choisie de façon à être transparente à l'émission lu-

mineuse du phosphore. Pour ce faire, la couche 38 est par exemple une couche d'oxyde d'indium dopé à l'étain.

Dans une autre variante de réalisation (fi-

gure 5), la couche conductrice 38 est supprimée et la

couche de phosphore 34, déposée sur le support trans-

parent 36, est alors choisie de façon à être en outre électriquement conductrice. A cet effet; on utilise

par exemple une couche d'oxyde de zinc dopé au zinc.

Dans un autre mode de réalisation particu-

lier, le phosphore est déposé sur la grille elle-même (à une éventuelle interposition de couches près), l'ensemble formé par la cathode, la grille et ltanode est alors intégré sur un même substrat et le phosphore est observé du côté o il est excité, ce qui permet de supprimer la perte de lumière due à la traversée du phosphore, perte qui se produisait dans les modes de

réalisation représentés sur les figures 3, 4 et 5.

* Plus précisément, dans l'autre mode de réa-

lisation particulier des motifs élémentaires, qui est schématiquement représenté sur la figure 6, la cathode

18 comprend les wicropointes 22 sur La couche conduc-

trice 24, celle-ci étant déposée sur le substrat iso-

lant 26, les micropointes étant séparées par les cou-

ches électriquement isolantes 28 sur lesquelles est

déposée la grille 30.

Une couche électriquement isolante 44, par exemple en silice, est déposée sur la couche de grille , et présente également des trous en correspondance avec les trous pratiqués dans la couche de grille de

manière à laisser apparaître les micropointes 22.

L'anode 20 comprend une couche électrique-

ment conductrice 39, par exemple en or ou en alumi-

nium, déposée sur la couche isolante 44 et une couche de phosphore 34 déposée sur la couche conductrice 39, ces couches 34 et 39 comportant bien entendu des trous 37 qui laissent apparaître les micropointes 22, de

sorte que la couche composite résultant de l'empile-

ment des couches 30, 44, 39 et 34 constitue une couche

percée de trous qui laissent apparaître les micropoin-

tes 22.

En outre, les micropointes sont réparties de préférence régulièrement et de telle manière que la surface occupée par elles se confonde sensiblement avec la surface occupée par la couche de phosphore: lorsqu'on observe cette dernière, elle semble être

couverte de micropointes.

Le support transparent 36 est disposé en re-

gard de la couche de phosphore 34, parallèlement à

celle-ci et il est raccordé de façon étanche au subs-

trat 26, une fois le vide établi entre eux.

Comme précédemment, l'anode peut être por-

tée au même potentiel que la grille ou à un potentiel positif par rapport à cette grille, au moyen d'une source de tension 40, et la cathode est portée à un potentiel négatif par rapport à la grille, à l'aide d'une source de tension 42, la grille étant prise

comme potentiel de référence et mise à La masse.

Dans ces conditions, chaque micropointe 22

émet des électrons qui traversent le trou correspon-

dant à la micropointe considérée et dont La trajectoi-

re est ensuite recourbée en direction de La couche de phosphore 34, les électrons venant ainsi frapper cette couche de phosphore qui émet alors de la lumière que l'on peut observer à travers le support transparent 36.

Dans une variante de réalisation non repré-

sentée, la couche de phosphore 34 est directement dé-

posée sur la couche isolante 44 et la couche conduc-

trice 39 est alors déposée sur la couche de phosphore

34 et choisie de façon à être transparente à la lumié-

re émise par cette couche de phosphore. Dans une autre variante de réalisation schématiquement représentée sur La figure 7, La couche électriquement conductrice

39 est supprimée et la couche de phosphore 34 est di-

rectement déposée sur la couche isolante 44, cette couche de phosphore étant alors choisie de façon à être électriquement conductrices

Dans une autre variante de réalisation sché-

matiquement représentée sur la figure 8, la couche isolante 44 est. supprimée et La couche de phosphore 34 est directement déposée sur la couche de grille 30 et

portée au potentiel de la grille, l'excitation du mo-

tif élémentaire étant alors réalisée en portant la ca-

thode à un potentiel négatif par rapport à la grille, au moyen d'une source de tension 46, la grille étant

mise à la masse.

Dans une autre variante de réalisation sché-

matiquement représentée sur la figure 9, la grille est supprimée et la couche de phosphore 34, choisie de

façon à être électriquement conductrice, joue égale-

ment le rôle de grille. La cathode est encore portée à

un potentieL négatif par rapport à La couche de phos-

phore qui est mise à La masse.

Dans une réalisation particuLière corres -

pondant au cas o L'anode et La cathode sont intégrées sur un même substrat, une couche électriquement con- ductrice et transparente 48 (figure 7) est déposée sur

la face du support transparent 36, qui est située di-

rectement en regard de L'anode 20. Cette couche con-

ductrice et transparente 48 peut être Laissée fLottan-

te ou portée à un potentiel répulsif vis-à-vis des électrons émis par Les micropointes 22, au moyen d'une

source de tension 50 (figure 10).

Sur La figure 11, on a représenté schémati-

quement un autre mode de réalisation particulier d'un motif élémentaire, dont La seuLe différence avec Les modes de réalisation particuliers décrits pLus haut et

correspondant au cas o L'anode, La griLLe et La ca-

thode sont intégrées sur un même substrat réside dans Le fait que Les micropointes 22, observées par dessus La couche de phosphore 34, ne semblent pas recouvrir La totalité de cette dernière. Dans le cas présent,

eLLes sont rassemblées dans un même domaine. Plus pré-

cisément, dans L'exempLe représenté sur La figure 11, les micropointes sont disposées dans un même domaine 64, sur La couche conductrice 24, elle-même déposée sur Le substrat isolant 26. La couche isolante 28 est déposée sur La couche conductrice 24 en séparant Les micropointes les unes des autres, une couche de grille

, percée de trous en correspondance avec les micro-

pointes, est déposée sur la couche isolante 28 et une couche de phosphore 34 est déposée sur la couche de grille, excepté au-dessus du domaine dans lequel sont

concentrées les micropointes, et portée au même poten-

tieL que la grille (comme on l'a expliqué dans la des-

cription de la figure 8).

En variante, on pourrait déposer une couche de grille, percée desdits troussur la couche isolante 28 puis une autre couche isolante sur cette couche de grille, excepté au-dessus dudit domaine 64, et enfin une couche éventuellement composite jouant le rôle d'anode, sur cette autre couche isolante, la couche d'anode étant constituée par une couche électriquement conductrice associée à une couche de phosphore (comme

on la expliqué dans la description de la figure 6) ou

simplement par une couche de phosphore électriquement

conducteur (comme on l'a expliqué dans la description

de la figure 7).

Selon une autre variante, on pourrait sim-

plement déposer sur la couche isolante 28 une couche de phosphore électriquement conducteur jouant à la fois le rôle d'anode et de grille et percée de trous

en correspondance avec les micropointes.

Bien entendu, le support transparent 36 est

toujours disposé en regard de l'anode et éventuelle-

ment muni d'une couche conductrice, laissée flottante

ou portée à un potentiel approprié, comme on l'a ex-

pliqué plus haut.

Sur la figure 12, on a représenté schémati-

quement un mode de réalisation particulier d'un dispo-

sitif de visualisation conforme à l'invention. Dans ce

mode de réalisation particulier, les motifs élémentai-

res sont réalisés comme on l'a expliqué dans la des- cription de la figure 3, avec d'éventuelles variantes

qui ont été décrites en référence aux figures 4 et 5.

En outre, les cathodes sont regroupées suivant des

lignes 52 parallèles entre elles et sont toutes for-

mées sur un même substrat électriquement isolant 26.

En outre, dans chaque ligne, les cathodes sont d'un

seul tenant, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'interrup-

tion lorsque l'on passe d'une cathode à une autre.

Les grilles sont regroupées suivant des co-

Lonnes 54 parallèles entre elles et perpendiculaires aux Lignes 52. Dans chaque colonne, les grilles sont

d'un seul tenant, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'in-

terruption entre deux grilles adjacentes. Les micro- pointes sont inutiles dans. toute zone correspondant à

un intervalle séparant deux colonnes.

En outre, les anodes forment un ensemble continu constitué par une unique couche de phosphore

34 associée, lorsqu'elLe n'est pas électriquement con-

ductrice, à une unique couche électriquement conduc-

trice 38, ces deux couches étant déposées sur un uni-

que support transparent 36. Les caractéristiques de la

couche 38 ont été expLiquées dans la description des

figures 3 et 4, en fonction de la situation de cette couche.

Chaque motif élémentaire 56 correspond ain-

si au croissement d'une ligne et d'une colonne.

Le dispositif de visualisation représenté

sur La figure 12 comprend également des moyens élec-

troniques de commande prévus pour effectuer un adres-

sage matriciel des lignes et des colonnes. De tels moyens électroniques sont connus dans l'état de la

technique aussi bien dans Le cas o l'on souhaite ob-

tenir des images fixes que dans le cas o l'on souhai-

te obtenir des images animées.

Pour chaque motif élémentaire, l'émission

de champ se produit principalement lorsqu'une diffé-

rence de potentiel supérieure à une tension de seuil

positive VS, est appliquée entre la grille et la ca-

thode du motif considéré, l'anode de ce dernier étant portée à un potentiel au moins égal à celui de la grille. Pour former des images fixes ou animées, on

effectue les opérations suivantes pour La première li-

gne, puis pour la seconde et ainsi de suite jusqu'à la

dernière ligne: la ligne considérée est portée au po-

tentieL -V/2, le potentiel V étant supérieur ou égal à VS et inférieur à 2Vs, tandis que toutes les autres

lignes sont laissées flottantes ou portées à un poten-

tiel nul, ceci étant réalisé à l'aide de premiers moyens 58 faisant partie des moyens électroniques, et, de façon simultanée, toutes les colonnes correspondant aux motifs élémentaires qu'iL s'agit d'exciter sur la ligne considérée sont portées au potentiel V/2 tandis que les autres colonnes sont laissées flottantes ou

portées à un potentiel nul, ceci étant réalisé à l'ai-

de de seconds moyens 60 faisant partie des moyens

électroniques, les anodes étant constamment mainte-

nues à un potentiel au moins égal à V/2, à l'aide

d'une source de tension appropriée 62.

On peut également réaliser un dispositif selon l'invention en réalisant les motifs élémentaires

comme on l'a expliqué dans La description correspon-

dant aux figures 6 à 10. Dans ce cas, les lignes sont réalisées comme on l'a expliqué plus haut et les anoo des, lorsqu'elles sont électriquement reliées aux grilles associées ou lorsqu'elles jouent le rôle de

grilles, sont disposées suivant les colonnes, les ano-

des d'une même colonne ne présentant pas de séparation

entre elles.

Lorsque les anodes et les grilles sont sépa-

rées par des couches isolantes, toutes les anodes du dispositif peuvent être électriquement reliées entre elles. On peut alors utiliser les mêmes moyens électrdniques d'adressage matriciel que ceux qui ont

été décrits plus haut. Dans ce cas, lorsque dans cha-

que colonne Les anodes doivent être électriquement isolées des grilles correspondantes, ces anodes sont constamment maintenues à un potentiel au moins égal à V/2. Un autre mode de réalisation particulier du

dispositif objet de l'invention est également repré-

senté sur la figure 11. Cet autre mode de réalisation particulier comprend des motifs élémentaires 61 dans chacun desquels les micropointes sont regroupées dans un même domaine 64, comme on l'a déjà expliqué plus haut en référence à cette même figure 11. Les cathodes sont regroupées suivant des lignes parallèles 52 et les anodes, lorsqu'elles sont électriquement-reliées aux grilles associées ou Lorsqu'elles jouent le rôle de grilles, sont regroupées ainsi que les éventuettlles grilles, suivant des colonnes 54 parallèles entre elles et perpendiculaires aux lignes, comme on l'a déjà expliqué plus haut. Le croisement d'une ligne et d'une colonne correspond à un motif élémentaire au

centre duquel se trouve ledit domaine 64. Le disposi-

tif de visualisation représenté sur la figure 11 peut être commandé comme le dispositif décrit en référence à La figure 12. Bien entendu, le substrat isolant 26 et le support transparent 36 sont communs à tous les motifs élémentaires. Lorsque les anodes et les grilles sont séparées par des couches isolantes, toutes les

anodes du dispositif peuvent être électriquement re-

liées entre elles.

La réalisation de micropointes 22 disposées

sur une couche conductrice 24 et séparées par des cou-

ches isolantes 28 est connue dans l'état de la techni-

que et a été étudiée par SPINDT au STANFORD RESEARCH INSTITUTE (pour des applications sans rapport avec la visualisation). Pour réaliser les dispositifs représentés

sur les figures 11 et 12, on procède selon les techni-

ques connues de la microélectronique.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de visualisation comprenant une pluralité de motifs élémentaires comportant chacun une anode cathodoluminescente (20) et une cathode (18) apte à émettre des électrons, caractérisé en ce que chaque cathode comprend une pluralité de micropointes (22) électriquement reliées entre elles et sujettes à une émission d'électrons par effet de champ lorsque la cathode est polarisée négativement par rapport à l'anode correspondante, les électrons venant frapper cette dernière qui est alors sujette b une émission de lumière.

2. Dispositif selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité

de grilles électriquement conductrices (30), respec-

tivement associées aux motifs, chaque grille étant

disposée entre l'anode (20) et la cathode (18) corres-

pondantes, électriquement isolée de cette cathode et destinée à être polarisée positivement par rapport à celle-ci et à être polarisée négativement par rapport

à l'anode ou à être portée au potentiel de cette der-

nière.

3. Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque anode (20) est disposée sur un support transparent

(36), et en regard de la cathode correspondante (18).

4. Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque ano-

de (20) est intégrée à la cathode-correspondante (18) et électriquement isolée de celle-ci, et en ce que les

micropointes (22) de chaque cathode couvrent l'ensem-

ble de la surface de l'anode correspondante.

5. Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque ano-

de (20) est intégrée à La cathode correspondante (18) et électriquement isoLée de celle-ci, et en ce que les micropointes (22) de chaque motif sont rassemblées dans un même domaine (64) distinct de la partie active de l'anode.

6. Dispositif selon la revendication 2 et

l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractéri-

sé en ce que chaque grille (30) est en outre intégrée à la cathode correspondante (18) et électriquement

isolée de l'anode correspondante (20).

7. Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 3 et 6, caractérisé en ce que chaque ano-

de (20) comprend une couche (34) d'une substance ca-

thodoluminescente et une couche mince (38) électrique-

ment conductrice disposée sur cette dernière, en face

de la cathode correspondante (18).

8. Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 3 et 6, caractérisé en ce que chaque ano-

de (20) comprend une couche (38) électriquement con-

ductrice et transparente et une couche (34) d'une

substance cathodoluminescente disposée sur cette der-

nière, en face de la cathode correspondante (18).

9. Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 3 à 6, caractérisé en ce que chaque anode

(20) comprend une couche (34) d'une substance cathodo-

luminescente et électriquement conductrice.

10. Dispositif selon la revendication 2 et

l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractéri-

sé en ce que chaque grille (30) est en outre intégrée à la cathode correspondante (18) et en ce que chaque anode (20) comprend une couche (34) d'une substance cathodoluminescente mise au potentiel de la grille

(30) correspondante ou à un potentiel supérieur au po-

tentiel de cette grille, ce dernier étant positif.

11. Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il com-

prend en outre une électrode mince et transparente

(48), disposée en regard des anodes (20), sur un sup-

port transparent (36).

12. Dispositif seton la revendication 2, caractérisé en ce que les cathodes (18) sont regrou- pées suivant des Lignes (52) parallèles entre elles,

les cathodes d'une même ligne étant électriquement re-

liées les unes aux autres, en ce que les grilles (30) sont regroupées suivant des colonnes (54) parallèLes

entre elles et perpendiculaires aux lignes, les gril-

Les d'une même colonne étant électriquement reliées

les unes aux autres et en ce que le dispositif com-

prend en outre des moyens électroniques de commande (58, 60) prévus pour effectuer un adressage matriciel

des lignes et des colonnes.

13. Dispositif selon les revendications 4 et

9, ou 5 et 9, ou la revendication 10, caractérisé en ce que les cathodes (18) sont regroupées suivant des lignes (52) parallèles entre elles, les cathodes d'une même ligne étant électriquement reliées les unes aux

autres, en ce que les anodes (18) ainsi que les gril-

les (30) qui leur sont éventuellement associées sont regroupées suivant des colonnes (54) parallèles entre elles et perpendiculaires aux lignes, les grilles d'une même colonne étant électriquement reliées les unes aux autres, les anodes d'une même colonne étant également électriquement reliées les unes aux autres, et en ce que le dispositif comprend en outre des moyens électroniques de commande (58, 60) prévus pour

effectuer un adressage matriciel des lignes et des co-

lonnes.