FR2704967A1 - Flat, microdot screen with doubly-switched anode - Google Patents

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Abstract

The subject of the present invention is a flat, microdot screen with doubly-switched anode. The device according to this invention consists of a flat screen with matrix addressing in which the anode (9) is segmented into groups of strips of luminophores, each group being linked electrically to the other groups alternately in such a way that a group of strips set to a defined potential is surrounded by two groups of strips set to another potential. It relates in a general way to the field of flat, visual-display screens with row-column matrix addressing, and more particularly the screens using the technology of microdots, that is to say consisting of an enclosure which has been evacuated and which is formed of two thin glass plates, the rear plate or cathode plate including a matrix array of electron-emitting microdots, and the front plate or anode plate covered with a transparent conducting layer carrying luminophores.

Description

ÉCRAN PLAT A MICROPOINTES, A ANODE
DOUBLEMENT COMMUTÉE
La présente invention a pour objet un écran plat à micropointes à anode doublement commutée.
FLAT SCREEN WITH MICROPOINTS, WITH ANODE
DOUBLE SWITCHED
The present invention relates to a flat screen with microtips with doubly switched anode.

Il concerne d'une façon générale le domaine des écrans de visualisation plats à adressage matriciel lignes-colonnes, et plus particulièrement les écrans utilisant la technologie des micropointes, c'est-à-dire constitués d'une enceinte dans laquelle on a fait le vide et formée de deux plaques de verre mince, la plaque arrière ou plaque cathode, comportant un réseau matriciel de micropointes émettrices d'électrons, et la plaque avant ou plaque anode, recouverte d'une couche conductrice transparente portant des luminophores. It generally relates to the field of flat display screens with row-column matrix addressing, and more particularly screens using microtip technology, that is to say made up of an enclosure in which the empty and formed of two thin glass plates, the rear plate or cathode plate, comprising a matrix network of electron-emitting microtips, and the front plate or anode plate, covered with a transparent conductive layer carrying phosphors.

Les écrans à micropointes sont caractérisés par une émission électronique par effet de champ à partir d'une cathode froide plane étendue à micropointes, par un adressage matriciel à partir de la structure intégrée pointe-grille et une émission lumineuse par cathodoluminescence basse à moyenne tension, ainsi que par une faible consommation et un temps de réponse rapide (1 rus).  Microtip screens are characterized by electronic field effect emission from an extended flat cold cathode with microtips, by matrix addressing from the integrated tip-grid structure and light emission by low to medium voltage cathodoluminescence, as well as a low consumption and a fast response time (1 rus).

Dans ce type d'écrans, à chaque point lumineux (pixel), est associé une surface émissive située vis-à-vis du luminophore correspondant et constituée d'un grand nombre de micropointes. Cette surface émissive est définie par l'intersection d'une ligne (grille) et d'une colonne (conducteur cathodique) de la matrice. In this type of screen, each light point (pixel) is associated with an emissive surface located opposite the corresponding phosphor and made up of a large number of microtips. This emissive surface is defined by the intersection of a line (grid) and a column (cathode conductor) of the matrix.

La cathode d'un écran à micropointes est constituée d'au moins trois couches déposées successivement sur un substrat de verre ou de silicium, à savoir: une couche conductrice jouant le rôle de conducteur colonne, une couche isolante et une seconde couche conductrice constituant la grille. Certaines réalisations comportent une quatrième couche résistive déposée au-dessus ou au-dessous de la couche "conducteur colonne". Après dépôt des susdites couches, il est pratiqué dans la grille et la couche isolante des trous dans lesquels sont ensuite déposées les micropointes,
La formation d'image sur les écrans à micropointes, suppose l'utilisation de circuits d'adressage des lignes et des colonnes permettant d'exciter individuellement chaque pixel.La réalisation d'un écran trichrome nécessite de déposer une mosaïque de luminophores rouges (R), verts (V) et bleus (B) sur la surface conductrice de l'anode, disposés en face des surfaces émissives cathodiques des pixels correspondants. Deux structures d'anode sont actuellement utilisées:
- la structure classique dérivée de celle des écrans à cristaux liquides; une surface émissive est associée à chaque luminophore de couleur élémentaire;
- une structure spécifique aux écrans à micropointes, dite à anode commutée: une seule surface émissive est associée à chaque triade, les luminophores rouges, verts, bleus étant électriquement isolés entre eux. L'adressage des couleurs est séquenciel par polarisation successive du rouge, du vert et du bleu.
The cathode of a microtip screen consists of at least three layers deposited successively on a glass or silicon substrate, namely: a conductive layer playing the role of column conductor, an insulating layer and a second conductive layer constituting the wire rack. Some embodiments include a fourth resistive layer deposited above or below the "column conductor" layer. After depositing the above-mentioned layers, holes are made in the grid and the insulating layer in which the microtips are then deposited,
Image formation on microtip screens presupposes the use of row and column addressing circuits allowing each pixel to be excited individually. The production of a trichrome screen requires depositing a mosaic of red phosphors (R ), green (V) and blue (B) on the conductive surface of the anode, arranged opposite the cathode emissive surfaces of the corresponding pixels. Two anode structures are currently used:
- the classic structure derived from that of liquid crystal displays; an emissive surface is associated with each luminophore of elementary color;
- a structure specific to microtip screens, called a switched anode: a single emissive surface is associated with each triad, the red, green, blue phosphors being electrically isolated from each other. The addressing of colors is sequential by successive polarization of red, green and blue.

La cathode est identique à celle de l'écran monochrome de même définition.The cathode is identical to that of the monochrome screen of the same definition.

Cette seconde solution présente plusieurs avantages. Elle nécessite trois fois moins de circuits colonnes (un par triade au lieu de un par couleur), son procédé de fabrication est plus simple (pas d'alignement entre anode et cathode), elle permet une résolution supérieure et la pureté des couleurs est meilleure. This second solution has several advantages. It requires three times less column circuits (one per triad instead of one per color), its manufacturing process is simpler (no alignment between anode and cathode), it allows higher resolution and the purity of the colors is better .

Selon une technologie connue, les luminophores son constitués de bandes parallèles successivement rouges, vertes et bleues, isolées électriquement entre elles. Les images couleurs sont réalisées en superposant trois images (bleue, verte et rouge) obtenues en commutant l'anode: les bandes de luminophores R V B sont alternativement polarisées à la tension d'anode, tandis que la seule cathode qui fait face au triplet R V B délivre alternativement les courants électroniques des trois couleurs séquentiellement. According to known technology, the phosphors are made up of successively red, green and blue parallel bands, electrically isolated from each other. The color images are produced by superimposing three images (blue, green and red) obtained by switching the anode: the strips of RGB phosphors are alternately polarized at the anode voltage, while the only cathode which faces the RGB triplet delivers alternately the electronic currents of the three colors sequentially.

Dans le cas d'un écran monochrome, il n'est normalement pas nécessaire de recourir au découpage de l'anode, celle-ci est continue et la polarisation d'anode (tension d'accélération des électrons) est constamment appliquée. In the case of a monochrome screen, it is not normally necessary to resort to cutting the anode, it is continuous and the anode polarization (electron acceleration voltage) is constantly applied.

Cependant, en pratique, les réalisations à anode commutée ne permettent pas d'atteindre une définition élevée avec un contraste de proximité important. En effet, aussi bien pour les écrans monochromes que pour les écrans couleur, le contraste de proximité est limité par l'importance du cône de dispersion des électrons émis par les pointes et, dans le cas de l'anode couleur commutée, par l'attirance des bandes de luminophores de même couleur des pixels voisins. However, in practice, the switched anode embodiments do not make it possible to achieve a high definition with a high proximity contrast. Indeed, as well for the monochrome screens as for the color screens, the proximity contrast is limited by the importance of the cone of dispersion of the electrons emitted by the points and, in the case of the switched color anode, by the attraction of bands of phosphors of the same color from neighboring pixels.

La présente invention a pour objet de remédier à ces limitations en permettant une amélioration du contraste de proximité non seulement avec un espace cathode-anode plus important, mais aussi avec des pixels de plus petite taille.  The object of the present invention is to remedy these limitations by allowing an improvement in the proximity contrast not only with a larger cathode-anode space, but also with smaller pixels.

Le dispositif selon cette invention est constitué d'un écran plat à adressage matriciel dans lequel l'anode est découpée en groupes de bandes de luminophores, chaque groupe étant relié électriquement aux autres groupes alternativement de telle manière qu'un groupe de bandes mis à un potentiel déterminé soit entouré de deux groupes de bandes mis à un autre potentiel. The device according to this invention consists of a flat screen with matrix addressing in which the anode is divided into groups of bands of phosphors, each group being electrically connected to the other groups alternately so that a group of bands set to a determined potential be surrounded by two groups of bands set to another potential.

Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention:
la figure 1 est une coupe transversale illustrant le principe de fonctionnement d'un écran à micropointes connu,
les figure 2 et 3 représentent des parties d'anodes d'écran monochrome selon l'invention, formant respectivement des groupes ayant la largeur d'un pixel et d'un demi-pixel
et les figure 4 et 5 représentent des parties d'anodes d'écran couleur selon l'invention, formant respectivement des groupes ayant la largeur d'un pixel et d'un demi-pixel
Le principe de base d'un écran à micropointes est schématisé sur la figure 1, sur laquelle on voit successivement de bas en haut (en pratique d'arrière en avant): une plaque 1 de verre ou de silicium, une sous-couche d'enrobage 2, les conducteurs cathodiques ou conducteurs colonnes 3, une couche résistive 4, une couche isolante 5, les conducteurs de ligne ou grille 6, un espace vide 7 et une couche de verre avant 8 recouverte sur sa face interne d'une couche conductrice transparente constituant l'anode 9, et de luminophores 10.
In the appended schematic drawings, given by way of nonlimiting examples of embodiments of the subject of the invention:
FIG. 1 is a cross section illustrating the operating principle of a known microtip screen,
FIGS. 2 and 3 represent parts of monochrome screen anodes according to the invention, respectively forming groups having the width of a pixel and a half-pixel
and FIGS. 4 and 5 represent parts of color screen anodes according to the invention, respectively forming groups having the width of a pixel and a half-pixel
The basic principle of a microtip screen is shown diagrammatically in FIG. 1, on which we see successively from bottom to top (in practice from back to front): a plate 1 of glass or silicon, an underlay d coating 2, the cathode conductors or column conductors 3, a resistive layer 4, an insulating layer 5, the line or grid conductors 6, an empty space 7 and a layer of front glass 8 covered on its internal face with a layer transparent conductor constituting the anode 9, and phosphors 10.

Un faisceau d'électrons 11 émis sous vide par les micropointes 12 reliées électriquement aux conducteurs cathodiques et modulé par le potentiel de la grille 6 est accéléré en direction de l'anode 9 où il excite les luminophores 10 (fonctionnement type triode). Grâce à la faible distance pointe-anode, la focalisation est obtenue par effet de proximité sans aucune optique électronique. An electron beam 11 emitted under vacuum by the microtips 12 electrically connected to the cathode conductors and modulated by the potential of the grid 6 is accelerated towards the anode 9 where it excites the phosphors 10 (triode type operation). Thanks to the short tip-anode distance, focusing is obtained by proximity effect without any electronic optics.

Le dispositif selon l'invention est constitué par une anode 9 pour écrans à micropointes découpée en groupes de bandes de luminophores juxtaposées et isolées électriquement les unes des autres, chaque groupe ayant la largeur d'un pixel et pouvant être à tout moment entouré de deux groupes mis a un potentiel différent. The device according to the invention consists of an anode 9 for microtip screens cut into groups of bands of phosphors juxtaposed and electrically isolated from each other, each group having the width of a pixel and being able to be surrounded by two at any time. put groups has different potential.

Pour les écrans monochorme (figure 2) les groupes sont en fait formés chacun d'une seule bande de luminophores P ou I reliée électriquement aux autres alternativement de façon à ce qu'une bande P mise à un potentiel soit entourée de deux bandes I à un autre potentiel. Le même luminophore recouvre les deux séries de bandes. Ainsi en polarisant alternativement chacun des deux réseaux de bandes d'anode 13, 14, on attire (focalise) les électrons émis de la cathode exactement sur le groupe de bandes polarisées qui lui fait face, sans possibilité pour les électrons de déborder (d'être captés)sur les bandes adjacentes. For the monochromatic screens (FIG. 2) the groups are in fact each formed by a single band of phosphors P or I electrically connected to the others alternately so that a band P set to a potential is surrounded by two bands I to another potential. The same phosphor covers the two series of bands. Thus by alternately polarizing each of the two arrays of anode bands 13, 14, the electrons emitted from the cathode are attracted (focused) exactly on the group of polarized bands which faces it, without the possibility for the electrons to overflow (d ' be captured) on the adjacent bands.

L'utilisation de cette "anode monochrome commutée" doit se faire simultanément avec une électronique de pilotage adaptée dans laquelle toutes les colonnes d'une ligne ne sont pas adressées simultanément, mais en deux temps: dans un demi temps, on adresse les bandes paires P, dans l'autre demi temps les bandes impaires I. The use of this "switched monochrome anode" must be done simultaneously with suitable control electronics in which all the columns of a row are not addressed simultaneously, but in two stages: in half a time, the even bands are addressed P, in the other half time the odd bands I.

Pour les écrans couleurs (figure 4), outre le découpage en trois sous pixel, on réalise une deuxième séparation électrique de l'anode entre deux pixels voisins, les groupes 15, 16 comportant chacun trois bandes R, V, B, (rouge, vert, bleu). Nous avons par conséquent à faire avec six réseaux de bandes d'anode au lieu de trois. For color screens (Figure 4), in addition to the division into three sub-pixels, a second electrical separation of the anode is carried out between two neighboring pixels, the groups 15, 16 each comprising three bands R, G, B, (red, green Blue). We therefore have to do with six arrays of anode bands instead of three.

Les adressages sont alors traités comme dans le cas des écrans monochromes commutés, et ce pour chacune des couleurs, de facon à ce que deux pixels 17 voisins ne puissent attirer en même temps les électrons émis par les cathodes correspondantes. Dans le premier demi temps, on adressera successivement les trois bandes R, V, B, des groupe pairs 16, et dans le second demi temps les trois bandes R, V, B des groupes impairs 15. The addresses are then treated as in the case of switched monochrome screens, and this for each of the colors, so that two neighboring pixels 17 cannot at the same time attract the electrons emitted by the corresponding cathodes. In the first half time, the three bands R, G, B, of the even groups 16 will be addressed successively, and in the second half time, the three bands R, G, B of the odd groups 15.

Selon une variante d'exécution (figures 3 et 5), les groupes 15, 16 de bandes de luminophores ont la largeur d'un demi-pixel, ce qui permet d'exciter simultanéments plusieurs pixels voisins et non plus un sur deux au même instant. According to an alternative embodiment (Figures 3 and 5), the groups 15, 16 of phosphor strips are half a pixel wide, which makes it possible to simultaneously excite several neighboring pixels and no longer one in two at the same instant.

Dans le cas des écrans couleurs (figure 5), le contrôle de chaque pixel 17 sera alors assuré par six bandes, deux rouges R, deux vertes V et deux bleues
B, les deux groupes d'un même pixel 17 n'étant pas adressés simultanément.
In the case of color screens (Figure 5), the control of each pixel 17 will then be ensured by six bands, two red R, two green V and two blue
B, the two groups of the same pixel 17 not being addressed simultaneously.

La polarisation alternative des groupes de luminophores permet la réalisation d'un effet de focalisation et l'élimination du débordement du bombardement électronique sur les pixels voisins. The alternating polarization of the groups of phosphors allows the realization of a focusing effect and the elimination of the overflow of the electron bombardment on the neighboring pixels.

Il devient alors possible d'éloigner l'anode, ou bien de rapprocher les pixels (plus grande définition) pour un espace anode-cathode donné, sans se soucier des problèmes de défocalisation du faisceau d'électrons. Cet éloignement de l'anode permettant de lui appliquer des tensions d'accélération plus importantes (jusqu'à 1000 volts), et ainsi d'obtenir une image de meilleure qualité en association avec des petites tailles de pixels. It then becomes possible to move the anode away, or to bring the pixels closer (greater definition) for a given anode-cathode space, without worrying about the problems of defocusing the electron beam. This distance from the anode makes it possible to apply greater acceleration voltages (up to 1000 volts), and thus to obtain a better quality image in association with small pixel sizes.

Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.  The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar devices.

Claims (4)

REVENDICATIONS 10. Écran plat à micropointes à anode doublement commutée, se rapportant au domaine des écrans de visualisation plats à adressage matriciel lignes-colonnes, et plus particulièrement des écrans utilisant la technologie des micropointes, permettant une amélioration du contraste de proximité conjointement à l'utilisation d'une distance cathodeanode plus importante, ou à la réalisation de pixels de plus petite taille, 10. Flat screen with microtips with double switched anode, relating to the field of flat display screens with matrix row-column addressing, and more particularly screens using microtip technology, allowing an improvement in proximity contrast in conjunction with use a greater cathode-anode distance, or the production of smaller pixels, caractérisé en ce que l'anode (9) est découpée en groupes (15, 16) de bandes (I, P, R, V, B) juxtaposées de luminophores isolées électriquement les unes des autres, chaque groupe étant relié électriquement aux autres groupes alternativement de telle manière qu'à tout moment un groupe de bandes mis à un potentiel déterminé soit entouré de deux groupes de bandes mis à un autre potentiel. characterized in that the anode (9) is cut into groups (15, 16) of bands (I, P, R, V, B) juxtaposed with phosphors electrically isolated from each other, each group being electrically connected to the other groups alternatively in such a way that at any time a group of bands set to a determined potential is surrounded by two groups of bands set to another potential. 20. Écran plat monochrome à micropointes selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les groupes (15, 16) sont formés chacun d'une seule bande (P, I) de luminophores reliée électriquement aux autres alternativement de façon à ce qu'une bande (P) mise à un potentiel soit entourée de deux bandes (I) à un autre potentiel, le même luminophore recouvrant les deux séries de bandes. 20. Monochrome microtip flat screen according to claim 1, characterized in that the groups (15, 16) are each formed of a single strip (P, I) of phosphors electrically connected to the others alternately so that 'a band (P) put at a potential is surrounded by two bands (I) at another potential, the same phosphor covering the two series of bands. 30. Écran plat couleur à micropointes selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les groupes (15, 16) sont constitués chacun de trois bandes (R, V, B,) (rouge, vert, bleu), le contrôle étant assuré par six réseaux de bandes, deux rouges (R), deux vertes (V) et deux bleues (B). 30. Color microtip flat screen according to claim 1, characterized in that the groups (15, 16) each consist of three bands (R, G, B,) (red, green, blue), the control being provided by six networks of bands, two red (R), two green (V) and two blue (B). 40. Écran plat à micropointes selon l'une quelconque des revendications précédentes; se caractérisant par le fait que l'adressage des bandes formant l'anode (9) est effectué de façon à ce que deux groupes voisins (15, 16) ne puissent attirer en même temps les électrons émis par les cathodes correspondantes, grâce à une électronique de pilotage adaptée dans laquelle les deux groupes ne sont pas adressés simultanément, mais en deux demi-temps: dans un premier demi-temps, on adresse les groupes pairs (16), dans l'autre demi-temps les groupes impairs (15). 40. Flat microtip screen according to any one of the preceding claims; characterized by the fact that the addressing of the strips forming the anode (9) is carried out in such a way that two neighboring groups (15, 16) cannot at the same time attract the electrons emitted by the corresponding cathodes, thanks to a adapted control electronics in which the two groups are not addressed simultaneously, but in two half-times: in the first half, we address the even groups (16), in the other half the odd groups (15 ). 5". Écran plat à micropointes selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que chaque groupe (15, 16) de bandes (I, P, R, V, B) de luminophores a la largeur d'un pixel (17). 5 ". Flat microtip screen according to any one of the preceding claims, characterized in that each group (15, 16) of bands (I, P, R, V, B) of phosphors has the width of one pixel (17). 60. Écran plat à micropointes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, se caractérisant par le fait que chaque groupe (15, 16) de bandes (I, P, 60. Flat microtip screen according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each group (15, 16) of strips (I, P, R, V, B) de luminophores a la largeur d'un demi-pixel. R, G, B) of phosphors half a pixel wide.
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