FR2710781A1 - Dispositif formant cathode d'émission de champ. - Google Patents
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Abstract
Un conducteur cathodique (2), agencé sur un substrat, est formé avec une pluralité de découpures (8), dans lesquelles des couches résistives (3) sont disposées. Les couches résistives (3) sont chacune pourvues de bornes 3A, par lesquelles la couche résistive (3) est reliée au conducteur cathodique. Une couche isolante (4) est agencée de façon à recouvrir les couches résistives et le conducteur cathodique et une pluralité d'émetteurs sont formés sur chacune des couches résistives (3). Un conducteur de grille est formé sur la couche isolante, de manière à être disposé autour d'une extrémité distale de chacun des émetteurs coniques. Un court-circuit, se produisant entre l'un quelconque des émetteurs et le conducteur de grille, provoque la fusion des bornes. La couche isolante empêche le matériau en fusion de se disperser.
Description
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D 1.......s.... i....L.....m..................................a... d.....
d.i.. m..............................j..q..n....d.. -......m......DTD: Dispositif formant cathode d'émission de champ La présente invention concerne un dispositif cathodique à émission de champ, connu comme dispositif à cathode froide et, plus particulièrement, une amélioration d'un dispositif à cathode d'émission de champ. L'application d'un champ électrique de l'ordre d'à peu près 10V V/m sur une surface d'un matériau métallique ou un matériau semi- conducteur donne lieu à un effet tunnel, permettant à des électrons de traverser une barrière. Ceci entraîne que les électrons sont évacués jusqu'à atteindre un vide, même à une température normale. Un tel phénomène est globalement dénommé "émission de champ" et une cathode construite de manière à émettre de électrons sur la base d'un tel principe est dénommée "cathode d'émission de champ"
(dénommée également ci-après "FEC").
Récemment, les techniques d'intégration de semi-conducteur on permis de fabriquer une FEC d'une
taille aussi faible que quelques microns.
A présent, la fabrication d'une FEC du type Spindt, qui est un exemple d'une telle FEC de faible dimension, réalisée au moyen des techniques d'intégration de semi-conducteurs, va être décrite
ci-après, en se référant aux figures 5(a) à 5(f).
D'abord, comme représenté sur la figure 5(a), un substrat 101, en verre ou analogue est pourvu d'un conducteur cathodique 102, d'une couche résistive 103, d'une couche isolante ou couche de Si 02 104 et d'un conducteur à grille 105, par un procédé de dépôt en
phase vapeur ou analogue, dans cet ordre de succession.
Le conducteur cathodique 102 comprend une couche métallique, la couche résistive 103 est en silicium amorphe ou analogue, la couche isolante 104 est formée en exposant du silicium à une oxydation thermique et le
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conducteur à grille 105 comprend une couche métal lique
de Nb ou analogue.
Ensuite, le conducteur de grille 105 est recouvert d'une couche de vernis 106, suivie par une formation de motifs représentés sur la figure 5 (b). Ensuite, une gravure chimique est réalisée, donnant lieu à la formation d'une ouverture 107, à la fois dans le conducteur de grille 105 et la couche isolante 104, suivie par l'enlèvement de la couche de vernis 106,
comme représenté sur la figure 5(c).
Ensuite, une couche à peler 109 est formée sur le conducteur de grille 105 en déposant de l'aluminium dans une direction transversale au substrat 101, tout en faisant tourner le substrat 101. Ceci permet à la couche à peler 109 d'être formée seulement sur une surface du conducteur de grille 105, tout en étant empêchée d'être formée dans l'ouverture 107, comme représenté sur la figure 5 (d). Ensuite, un dépôt de Mo est réalisé, donnant lieu à la formation d'une couche de dépôt 110 sur la couche à peler 109 et une couche de dépôt d'émetteur 111 de forme conique étant formée dans
l'ouverture 107, comme représenté sur la figure 5(e).
Enfin, la couche à peler 109 et la couche de dépôt 110 situées sur les conducteurs de grille 105 sont éliminées par gravure chimique, de sorte qu'une FEC
peut être obtenue comme représenté sur la figure 5(f).
La fabrication de la FEC de la figure 5(f) au moyen des techniques d'intégration de semi-conducteurs exécutées comme décrit ci-dessus, permet de définir une distance entre l'émetteur conique 111 et le conducteur, en la maintenant à une valeur inférieure au micron, de sorte que l'application d'une tension de dizaines de volts entre l'émetteur 111 et le conducteur de grille peut donner lieu à l'émission d'électrons par
l'émetteur 111.
Une telle construction de la FEC, comme représenté sur la figure 5(f), permet d'en prévoir un
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nombre aussi grand que des dizaines de milliers, jusqu'à des centaines de milliers, sur un seul substrat, car la distance entre chaque couple d'émetteurs 111 adjacents peut être aussi faible que 5 à 10 microns. Ceci permet de fabriquer un dispositif à FEC du type à décharge en surface, dans lequel est incorporé un certain nombre des FEC, ainsi, il est proposer de l'appliquer sur un dispositif de l'affichage fluorescent, un tube à rayons cathodiques (CRT), un microscope électronique, un dispositif à faisceau
d'électrons et analogue.
A présent, un tel dispositif à FEC du type à décharge en surface va être décrit ci-après en se
référant à la figure 6.
Le dispositif à FEC comprend un substrat 101, qui comporte un conducteur cathodique 102. Le conducteur cathodique 102 est ensuite pourvu d'une couche résistive 103, sur laquelle sont prévus des émetteurs 111 ayant chacun une forme conique. De même, le conducteur cathodique 102 est pourvu d'un conducteur de grille 105, situé dans une couche isolante 104. Le conducteur de grille 105 et la couche isolante 104 sont formés communément avec des ouvertures 107 de forme ronde, de manière à s'étendre en leur sein, ouverture par lesquelles les émetteurs coniques 111 sont exposés
au niveau de leur extrémité distale.
Dans le dispositif à FEC du type à décharge en surface ainsi construit, l'application d'une tension d'attaque de dizaines de volts entre le conducteur de grille 105 et le conducteur cathodique 102 permet à chacun des émetteurs 111 d'émettre des électrons, qui sont ensuite capturés par un conducteur anodique 112, agencé de manière à être espacé depuis ces derniers vers le haut, sur lequel est appliquée une tension d'anode VA. Ainsi, lorsque des luminophores sont agencés sur le conducteur anodique 112, les électrons
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piégés par le conducteur anodique 112 permettent aux luminophores d'émettre de la lumière. Le dispositif à FEC est construit de manière que les électrons se déplacent dans un espace, ainsi, le fonctionnement du dispositif à FEC est assuré dans une atmosphère placée
sous-v i de.
A présent, la raison pour laquelle la couche résistive 103 est agencée entre les émetteurs 111 et le
conducteur cathodique 102 va être décrite ci-après.
De façon globale, chacune des FEC du dispositif à FEC est construite de manière qu'une distance entre l'extrémité distale de chacun des émetteurs coniques et le conducteur de grille soit définie de façon à être aussi faible que de l'ordre des sous-microns, et des dizaines de milliers jusqu'à des centaines de milliers
d'émetteurs sont prévus sur le substrat unique.
Malheureusement, une telle construction provoque un court-circuit entre l'un quelconque des émetteurs et le conducteur de grille, en raison de l'entrée de poussière, ou du revêtement, dans la FEC. Même lorsqu'un tel court-circuit se produit sur un seul émetteur, un court-circuit est provoqué entre le conducteur cathodique et le conducteur de grille, ce qui provoque une défaillance de l'application de tension sur tous les émetteurs, donnant lieu à une défaillance du fonctionnement de tout le dispositif à FEC. De même, le dispositif à FEC classique est souvent confronté à' un inconvénient qui est que l'entrée d'un gaz quelconque dans le dispositif a souvent lieu à une étape initiale du fonctionnement du dispositif à FEC, provoquant une décharge entre l'un quelconque des émetteurs et du conducteur de grille ou du conducteur anodique, de manière qu'une grande quantité de courant s'écoule vers le conducteur cathodique, donnant lieu à une rupture du conducteur cathodique.
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De même, parmi un certain nombre d'émetteurs, une partie tend à émettre correctement des électrons par rapport à la partie restante. Ceci entraîne que les électrons sont émis de façon concentrée par la partie des émetteurs, donnant lieu à une non-uniformité de la
luminance sur un plan d'image.
Au vu de ce qui précède, il est considéré que la couche résistive 103 est agencée entre le conducteur cathodique 102 et les émetteurs 111 représentés sur les figures 5(a) à 5(f) et la figure 6. Dans un tel agencement, la couche résistive 103 donne lieu à une chute de tension entre le conducteur de grille 105 et le conducteur cathodique 102, lorsqu'un court-circuit a lieu entre les émetteurs 111 et le conducteur de grille 105. Une tension, due à la chute de tension, est appliquée entre une partie du conducteur de grille 105 et celle du conducteur cathodique 102, sur laquelle sont agencés des émetteurs n'ayant aucun court-circuit, de manière que les émetteurs ne subissant aucun court-circuit puissent émettre des électrons. En outre, la couche résistive 103 limite l'écoulement d'un courant de court- circuit vers le conducteur cathodique 102, de manière à empêcher toute rupture du conducteur
cathodique 102.
De même, lorsqu'un courant est forcé à s' écouler de façon concentrée dans l'un quelconque des émetteurs décrits ci-dessus, la couche résistive 103 donne lieu à une chute de tension d'une ampleur significative sur l'émetteur, de sorte que le potentiel appliqué sur l'émetteur est augmenté, donnant lieu à une réduction de tension entre la partie du conducteur de grille et celle du conducteur cathodique décrit ci-dessus. Ceci permet au courant d'émetteur d'être réduit, de manière à empêcher toute concentration du
courant d'émetteur.
Ainsi, il est à noter que l'agencement de la couche résistive 103 améliore les rendements de
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fabrication du dispositif à FEC et assure un
fonctionnement stable du dispositif à FEC.
Dans le dispositif à FEC classique, la couche résistive 103 est agencée sur tout le substrat 101 représenté sur la figure 6. Malheureusement, un tel agencement de la couche résistive 103 donne lieu à un fonctionnement des émetteurs, de manière indépendante les uns des autres, particulièrement difficile, donnant souvent lieu à un couplage parasite. Le couplage parasite donne lieu à une luminance de fuite dans un dispositif d'affichage dans lequel est incorporé le
dispositif à FEC.
Au vu de ce problème, il est proposé qu'un dispositif à FEC soit construit de manière à permettre à des émetteurs de fonctionner indépendamment les uns des autres lorsque le court-circuit a lieu, comme représenté sur la figure 7. Une telle proposition est décrite dans la demande de brevet japonais
n 284324/1992 ouverte à l'inspection publique.
Le dispositif à FEC proposé, représenté sur la figure 7, comprend un substrat en silicium 120, sur lequel est formée une couche isolante 121. La couche isolante 121 est pourvue d'une pluralité de conducteurs de grille 122 ayant chacun une ouverture 123 sur leur partie centrale. Les conducteurs de grille 122 sont respectivement reliés, par des éléments de résistance 126 fusibles, ayant une largeur réduite, à une ligne de grille 125 commune. Les ouvertures 123 sont chacune pourvues en leur sein d'un émetteur 124 de forme
conique.
Dans le dispositif à FEC ainsi construit, lorsqu'un court-circuit a lieu entre l'un quelconque des émetteurs 124 et l'électrode de grille 122, un courant de court-circuit s'écoule dans les éléments de résistance 126 fusible de l'émetteur, de manière à provoquer la production d'un effet Joule dans les éléments de résistance 126 fusible, donnant lieu à la
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rupture instantanée de l'élément de résistance 126 fusible par une fusion. Ainsi, le conducteur de grille 122 court-circuité est séparé de la ligne de grille 125 servant de ligne d'amenée, de manière à être interrompu, tandis que les FEC restantes, ne subissant aucun court-circuit, reçoivent correctement de l'électricité, permettant d'obtenir un fonctionnement normal. Malheureusement, le dispositif à FEC de la figure 7 présente un inconvénient en ce que la fusion de l'élément de résistance 126 fusible provoque la dispersion et le déplacement d'un matériau de l'élément en fusion vers les FEC normales, de manière à entrer dans une ouverture de chacune des FEC, donnant lieu à
un court-circuit supplémentaire.
Un autre inconvénient rencontré avec le dispositif à FEC est qu'il est particulièrement difficile de former l'élément de résistance 126 fusible d'une largeur aussi faible que de l'ordre des sous-microns pour chaque conducteur de grille, car une distance entre l'émetteur et le conducteur de grille 112 est définie comme étant aussi faible que des sous-microns, entraînant souvent la rupture de l'élément de résistance fusible durant la fabrication
du dispositif.
La présente invention a été réalisée au vu des
inconvénients précédents de l'art antérieur.
En conséquence, un but de la présente invention est de proposer un dispositif à cathode d'émission de champ qui soit capable de séparer un bloc comprenant un émetteur court-circuité vis à vis des blocs normaux, lorsque se produit un court-circuit entre l'émetteur et
un conducteur de grille.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif à cathode d'émission de champ qui soit capable d'empêcher que le matériau utilisé
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pour former une FEC se disperse lorsqu'il est mis en fusion. Selon la présente invention, une cathode d'émission de champ du type Spindt est proposée. La FEC permet d'obtenir un conducteur cathodique formé avec des découpures, des couches résistives respectivement prévues dans les découpures, une pluralité d'émetteurs coniques formés sur chacune des couches résistives, un conducteur de grille formé sur les couches résistives, de manière à être disposé autour d'une extrémité distale de chacun des émetteurs coniques, et une couche isolante agencée sur le conducteur cathodique et les couches résistives. Le conducteur de grille est agencé sur les couches résistives par l'intermédiaire de la couche isolante. Le dispositif à FEC comprend également une pluralité de bornes destinées à relier chacune des couches résistives au conducteur cathodique. Les bornes sont mises en fusion par un courant de court-circuit s'écoulant lorsqu'un court-circuit a lieu entre l'un
quelconque des émetteurs et le conducteur de grille.
De même, selon la présente invention, il est proposé une cathode d'émission de champ. Le dispositif à FEC comprend un substrat, une pluralité de conducteurs cathodiques formés sur le substrat sous forme de bandes, une couche résistive agencée sur le substrat de manière à recouvrir le substrat et les conducteurs cathodiques, une pluralité d'émetteurs formés sur la couche résistive, des conducteurs de grille, agencés autour d'une extrémité distale des émetteurs coniques, et une couche isolante formée sur la couche résistive. Les conducteurs de grille étant agencés sur la couche isolante, la couche isolante a une forme pectinée à ses bords d'extrémité, et la couche résistive est agencée de manière que les bords d'extrémité pectinés de la couche résistive soient
disposés sur les conducteurs cathodiques.
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Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, les électrodes de grille sont agencees sous forme de bandes de manière à être
perpendiculaires aux conducteurs cathodiques.
Ces buts ainsi que d'autres et un grand nombre des avantages associés de la présente invention vont être correctement appréciés à la lecture de la
description détaillée qui suit de cette dernière, faite
en liaison avec le dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est une vue en perspective représentant une partie essentielle d'un premier mode de réalisation d'une cathode d'émission de champ selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1; la figure 3 (a) est une vue en perspective représentant un deuxième mode de réalisation d'une cathode d'émission de champ selon la présente invention; la figure 3 (b) est une vue en plan à plus grande échelle représentant une partie de la cathode d'émission de champ encerclée avec un cercle A sur la figure 3(a); les figures 4(a) à 4(e) sont chacune une vue en coupe transversale, représentant chacune des étapes de fabrication de la cathode d'émission de champ de la figure 3(a); les figures 5(a) à 5(f) sont chacune une vue en coupe transversale représentant chacune des étapes de fabrication d'une cathode d'émission de champ classique; la figure 6 est une vue en perspective éclatée représentant une cathode d'émission de champ classique; et la figure 7 est une vue en perspective représentant une autre cathode d'émission de champ construite de manière à permettre aux émetteurs d'être
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indépendants les uns des autres lorsqu'un court-circuit
a lieu.
A présent, un dispositif à cathode d'émission de champ selon la présente invention va être décrit ci-après en se référant aux figures i à 4(e). En se référant d'abord aux figures i et 2, un mode de réalisation d'une cathode d'émission de champ
selon la présente invention est illustré.
Dans une cathode d'émission du champ du mode de réalisation illustré, un conducteur cathodique 2, représenté sur la figure 1, est formé avec une pluralité de découpures 8 rectangulaires, dans chacune desquelles est agencée une couche résistive 3 de forme rectangulaire. Les couches résistives 3 rectangulaires sont chacune pourvues sur leur périphérie d'une pluralité de bornes 3A, de manière à relier électriquement la couche résistive 3 au conducteur cathodique 2. Dans le mode de réalisation illustré, deux de ces bandes 3A sont agencées sur chacune des faces de la couche résistive 3, ainsi, huit de ces bornes 3A sont disposées pour chaque couche résistive 3. Les couches résistives 3 sont chacune pourvues d'une FEC comprenant une pluralité d'émetteurs 7 de forme
conique, ce qui permet d'obtenir un dispositif à FEC.
A présent, le dispositif à FEC va être décrit ci-après en se référant à la figure 2, qui est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1. Le conducteur cathodique 2 est agencé sur un substrat isolant i et les couches résistives 3, décrites ci- dessus, chacune d'entre elles étant disposée dans chacune des découpures 8 du conducteur cathodique 2, de manière à s'étendre par leur extrémité vers le conducteur cathodique 2. Le conducteur cathodique 2 est pourvu d'un conducteur de grille 5 dans une couche isolante 4. Le conducteur de grille 5 et la couche isolante 4 sont pourvus communément d'une il 2710781 pluralité d'ouvertures 6, de manière à s'étendre communément dans le conducteur 5 et la couche 4. Les ouvertures 6 sont chacune pourvues en leur sein d'un émetteur 7 de forme conique. Le conducteur de grille 5 est également agencé de manière à être disposé dans la
couche isolante 4 au-dessus du conducteur cathodique 2.
Dans le dispositif à FEC ainsi construit, lorsqu'un court-circuit a lieu entre le conducteur de grille 5 et l'un quelconque des émetteurs 7 dans l'une quelconque des FEC, une quantité excessive de courant de courtcircuit s'écoule vers la couche résistive 3 sur laquelle est formé l'émetteur. Ensuite, le courant s'écoule dans les bornes 3A vers la couche résistive 3, donnant lieu à une rupture successive des bornes 3A de la couche résistive par fusion. Ainsi, le dispositif à FEC du mode de réalisation illustré empêche efficacement le court-circuit d'affecter le fonctionnement des FEC normales restantes du dispositif à FEC. De même, chacune des bornes 3A est recouverte par la couche isolante 4, de manière que le matériau des bornes 3A en fusion soit essentiellement empêché de se répandre lorsqu'elles sont rompues par fusion, ce qui empêche une rupture secondaire des FEC normales restantes. A présent, la fabrication du dispositif à FEC de la figure 2 construit comme décrit ci- dessus va être
décrite ci-après.
D'abord, le substrat isolant 1 qui peut être réalisé en verre ou analogue est pourvu du conducteur cathodique 2. Le conducteur cathodique 2 peut être constitué d'un film de matériau métallique, tel que du Nb, Mo, A1, ou analogue. Ensuite, le conducteur cathodique 2 est formé par photo-lithographie avec les découpures rectangulaires 8. Les découpures 8 peuvent être formées de manière que chacune de leurs faces ait
une longueur allant de 40 à 100 microns.
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Ensuite, la couche résistive 3 est agencée dans chacune des découpures 8. Les couches rêsistives 3 sont chacune formées avec une épaisseur allant de 0,5 à 2,0 microns par des techniques de métallisation au vide ou de dépôt chimique en phase vapeur, pour de cette manière recouvrir le conducteur de cathode 2. La conductrice 3 peut être réalisée en un matériau tel que In203, FelO3, ZnO, un alliage Ni-Cr, du silicium dopé d'une impureté quelconque, ou analogue, de façon à manifester une résistivité de l'ordre de 1x10l à lx106 wcm. Ensuite, les couches résistives 3 sont chacune soumise à un traitement de formation des motifs, par morsure chimique par voie humide, en utilisant une solution alcaline telle que l'ammoniac ou analogue ou une morsure par ions réactifs (RIE), en utilisant un gaz fluoré, de manière qu'une pluralité de bornes 3A soient formées autour de chacune des couches résistives 3. Ensuite, la couche isolante 4 est formée sur le substrat 1, de manière à couvrir le conducteur de cathode 2 et les couches résistives 3. La couche isolante 4 peut être réalisée en un film de dioxyde de silicium, d'une épaisseur d'à peu près 1,0 micron, par des techniques comme la pulvérisation cathodique ou les techniques CVD. Ensuite, le conducteur de grille 5 est formé sur la couche isolante 5. Le conducteur de grille peut comprendre un film de Nb, Mo ou analogue ayant une épaisseur d'à peu près 0,4 micron, qui est formé par métallisation sous vide. Le conducteur de grille 5 est ensuite formé avec une pluralité d'ouvertures 6, d'à peu près 1,0 micron de diamètre, qui sont, en outre, formées de manière à traverser la couche isolante 4 vers la couche résistive 3, par une gravure chimique à l'état humide, à l'aide d'acide hydrofluorique tamponné (BHF) ou RIE, à l'aide d'un
gaz, tel que du CHF03 ou analogue.
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Ensuite, de l'aluminium est déposé sur le conducteur de grille 5, dans une direction oblique, par un dépôt par faisceau d'électrons, donnant lieu à la formation d'une couche à peler, suivie par un dépôt de Mo dans une direction verticale sur la couche à peler par un dépôt EB. Ceci provoque un dépôt de Mo, sous forme conique, dans chacune des ouvertures 6, donnant
lieu à la formation de l'émetteur 7 de forme conique.
Enfin, la couche à peler est éliminée par dissolution dans une solution de décollement de couche, telle qu'une solution d'acide phosphorique, permettant d'obtenir un dispositif à FEC tel que représenté sur la
figure 2.
Comme décrit ci-dessus, dans le mode de réalisation illustré, les bornes 3A constituent un circuit de fusion qui sert à permettre, lorsqu'un court-circuit se produit entre le conducteur de grille et tout émetteur de l'un quelconque des blocs, la séparation du bloc depuis les blocs restants, de manière à empêcher toute défaillance de fonctionnement de tout le dispositif à FEC. En variante, le mode de réalisation illustré peut être construit de manière que dans le cas d'une défaillance initiale, un défaut d'une ligne du conducteur cathodique soit isolé seulement sur une partie des blocs en découpant seulement les bornes
du bloc au moyen d'un faisceau laser extérieur.
De même, une pluralité des bornes est destinée à chaque couche résistive 3. Un tel agencement des bornes empêche efficacement la FEC d'être affectée de
façon nuisible par le manque de précision d'un photo-
masque, par des particules et de la poussière produites durant la fabrication de la FEC, et analogue, de manière à empêcher toute rupture ou claquage de la FEC
et d'améliorer ses rendements.
Dans le mode de réalisation illustré, la valeur de la résistance de la couche résistive 3 est déterminée en fonction d'une largeur de la borne 3A, de
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manière que la couche résistive 3 ne puisse pas
présenter une faible valeur de résistance.
En se référant à présent aux figures 3(a) et 3(b), un deuxième mode de réalisation de la cathode d'émission de champ selon la présente invention est illustré, qui est construit de manière à permettre à une couche résistive de présenter une faible valeur de résistance. Une cathode d'émission de champ selon le deuxième mode de réalisation comprend un substrat isolant 10 réalisé en verre ou analogue et une pluralité de conducteurs cathodiques 10 en forme de bandes, agencés sous forme de bandes à des intervalles prédétermines sur le substrat 10. De même, la cathode d'émission de champ comprend une couche résistive 13 sur les conducteurs cathodiques 10, de manière à recouvrir à la fois le substrat 10 et les conducteurs cathodiques 11. La couche résistive 12 peut être formée par dépôt en phase vapeur d'un matériau approprié, tel que, par exemple, du silicium amorphe. De même, la couche résistive 12 est pourvue d'une couche isolante 13, sur laquelle est agencée une pluralité de conducteurs de grille 14, se présentant sous forme de bandes, de manière à s'étendre dans un direction
perpendiculaire aux conducteurs cathodiques 11.
Les conducteurs de grille 14 sont chacun destinés, sur une partie de ces derniers, à être interposés entre chaque couple adjacent de conducteurs cathodiques 11, avec une pluralité d'ouvertures 15, dans chacune desquelles est agencé un émetteur 16 de forme conique, tout en étant disposé sur la couche résistive 12. Le numéro de référence 17 désigne une pluralité de trous traversants formés de manière à traverser le conducteur de grille 14, la couche isolante 13 et la couche résistive 12, vers le substrat , et agencés à des intervalles prédéterminés le long
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des deux faces de chacun des conducteurs cathodiques 11. La figure 3(b) est une vue en plan fragmentaire, à plus grande échelle, représentant une partie du dispositif à FEC encerclée par un cercle A sur la figure 3(a). Comme représenté sur la figure 3(b), une partie du substrat 10 est exposée par l'intermédiaire des trous 17. Plus spécifiquement, les trous 17 permettent à chacun des conducteurs cathodiques 12 d'être formés avec des motifs se présentant sous forme pectinée, si bien que la couche résistive 12 et chacun des conducteurs cathodiques 11 sont connectés entre eux par une section pectinée 18
ainsi définie.
Ceci permet à chacun des conducteurs cathodiques 12 d'être situés sous la couche résistive 12 se trouvant sur la section pectinée 18, de manière qu'une valeur de résistance de la couche résistive 12
soit réduite significativement.
A présent, la fabrication de la cathode d'émission de champ selon le deuxième mode de réalisation ainsi construit va être décrite ci-après,
en se référant aux figures 4(a) à 4(e).
D'abord, le substrat isolant 10 qui peut être réalisé en verre ou analogue est pourvu d'un matériau destiné aux conducteurs cathodiques 11. Le matériau destiné aux conducteurs cathodiques 11 est formé par dépôt de métal, tel que du Nb, du Mo, de l'Al ou analogue, sous forme d'un film d'à peu près 0,2 microns d'épaisseur, par métallisation sous vide ou dépôt par faisceau d'électrons. Ensuite, le film métallique ainsi déposé est pourvu de couches de vernis 18, ce qui est suivi par un traitement photo-lithographique, permettant d'agencer les conducteurs cathodiques 11 sous forme de bandes. Lorsque les conducteurs cathodiques 11 sontréalisés en Nb, on procède alors à
une gravure chimique.
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Ensuite, la couche résistive 12 est constituée de silicium amorphe, dopé avec du P, se présentant sous forme d'un film ayant une épaisseur d'à peu près 0,5 micron, par un procédé chimique de dépôt en phase vapeur au plasma ou analogue, donnant lieu au recouvrement des conducteurs cathodiques 11 par la couche résistive 12. Ensuite, un film d'oxyde de silicium, tel que du dioxyde de silicium ou analogue, est déposé avec une épaisseur d'à peu près 1,0 microns sur le substrat 10, de manière à recouvrir les conducteurs cathodiques 11 et la couche résistive 12 par un procédé chimique de dépôt en phase vapeur au
plasma, permettant d'obtenir la couche isolante 13.
Ensuite, un film de Nb ou Mo destiné aux conducteurs de grille 14 est formé avec une épaisseur d'à peu près 0,4 micron sur la couche isolante 13, par une métallisation au vide ou un dépôt par faisceau d'électrons, suivi par la formation d'une couche à peler 19 en aluminium ou analogue sur le film de Nb ou
Mo, pour les électrodes de grille.
Ensuite, une couche de vernis 20 est formée sur la couche à peler 19, ce qui est suivi par une formation de motifs, de manière que les conducteurs de grille 14 puissent être prévus sous forme de bandes, placées de manière à être perpendiculaires aux conducteurs cathodiques 11, et les ouvertures 15 et les trous 17 peuvent être formés. Ensuite, la couche à peler 19, les conducteurs de grille 14 et la couche isolante 13 sont exposés à une gravure chimique ionique réactive (RIE) respectivement à l'aide de 8C13, SF6 et CHF3 et 02, donnant lieu à l'exposition de la couche résistive 12 par les ouvertures 15 et les trous 17,
comme représenté sur la figure 4(b).
Ensuite, une couche de vernis 21 est formée sur la couche à peler 19, donnant lieu au recouvrement des ouvertures 15 par la couche de vernis 21 tout en maintenant les trous 17 exposés. Ensuite, des parties
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de la couche résistive 12 exposées par les trous 17 sont exposées à une gravure chimique à l'état humide à l'aide de KOH ou d'un mélange d'acide nitrique et d'acide hydrofluorique ou à une gravure chimique à sec par une RIE à l'aide de SF6, permettant d'obtenir l'enlèvement représenté sur la figure 4(c). Ensuite, les parties inutiles des conducteurs cathodiques 11 sont éliminées par gravure chimique à sec, à l'aide de SF6, de manière que les conducteurs cathodiques 11
puissent avoir une forme pectinée.
Ensuite, la couche de vernis 21 est éliminée, ce qui est suivi par la formation d'une couche de vernis 22 afin d'effectuer une formation de motifs de manière à recouvrir les trous 17 tout en maintenant les ouvertures 15 exposées. Ensuite, le dépôt d'une couche 23 en un matériau destiné aux émetteurs 16 est exécutée, en direction verticale, par un dépôt par faisceau d'électrons. Ceci donne lieu à un dépôt du matériau sur la couche de vernis 22 et la couche à peler 19, ainsi qu'à la formation de l'émetteur 16 de forme conique sur chacune des parties de la couche résistive 12 disposées dans les ouvertures 15
représentées sur la figure 4(d).
Ensuite, la couche à peler 19 en aluminium est éliminée par dissolution dans une solution de décollement de couche, telle que l'acide phosphorique ou analogue, entraînant l'enlèvement de la couche de vernis 22 et également de la couche de matériau d'émetteur 23, ce qui permet d'obtenir le dispositif à
FEC représenté sur la figure 4(e).
Ainsi, dans le dispositif à FEC du deuxième mode de réalisation, la liaison entre chacun des conducteurs cathodiques et la couche résistive 12 présente une forme pectinée. De cette manière, lors d'un court-circuit entre au moins l'un des émetteurs de la FEC et le conducteur de grille, ceci provoque le passage d'une quantité excessive de courant de
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court-circuit vers le bloc dans lequel est formé l'émetteur courtcircuité. Ceci provoque la rupture de la liaison entre le conducteur cathodique et la couche résistive connectée au bloc, suite à l'effet Joule produit, si bien que le bloc est séparé des blocs normaux restants. Ainsi, seul le bloc défectueux est rendu inopérant, si bien que les blocs normaux restants sont efficacement empêchés d'être affectés de façon nuisible par le bloc défectueux. La couche résistive rompue par fusion est pratiquement recouverte de la couche isolante, ce qui permet d'empêcher toute
dispersion tout en étant maintenue en fusion.
De même, le deuxième mode de réalisation peut être construit de manière que les conducteurs cathodiques aient chacun au préalable une forme pectinée et, ensuite, la couche résistive est formée sur les conducteurs cathodiques, suivie par une formation de motifs de la couche résistive en conformité avec la forme pectinée des conducteurs cathodiques. Une telle construction permet aux conducteurs cathodiques et à la couche résistive d'être reliés entre eux par l'intermédiaire des sections pectinées ainsi formées, sans former de trou 17. Une telle élimination des trous 17 limite en outre toute
dispersion de la couche résistive en fusion.
Comme on peut le voir à partir de ce qui précède, le dispositif à cathode d'émission de champ de la présente invention comprenant une pluralité de cathodes d'émission de champ (FEC) permet, lors d'un court-circuit dans l'un quelconque des blocs, la séparation du bloc défectueux depuis les blocs normaux restants, permettant d'empêcher efficacement le bloc défectueux de nuire aux blocs normaux. De même, la couche résistive rompue par fusion lorsqu'un court-circuit a lieu entre l'émetteur et le conducteur de grille est recouverte par la couche isolante, si bien que toute dispersion de la couche résistive en
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fusion est efficacement empêchée, ce qui permet d'empêcher efficacement toute rupture secondaire des
blocs normaux en raison de la dispersion.
Bien que des modes de réalisation préférés de l'invention aient été décrits avec un certain degré de particularité en se référant aux dessins, des modifications et des variations évidentes peuvent être
apportées à la lumière des enseignements ci-dessus.
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Claims (4)
1. - Dispositif à cathode d'émission de champ du type Spindt, caractérisé en ce qu'il comprend: un conducteur cathodique (2) formé avec des découpures (8); des couches résistives (3), prévues respectivement dans lesdites découpures (8); une pluralité d'émetteurs coniques, formés sur chacune des couches résistives; un conducteur de grille (5), formé sur lesdites couches résistives (8), de manière à être disposé autour d'une extrémité distale de chacun desdits émetteurs coniques; une couche isolante, agencée sur ledit conducteur cathodique et lesdites couches résistives (3); ledit conducteur de grille (5) étant agencé sur lesdites couches résistives (8), dans ladite couche isolante (4); et une pluralité de bornes, servant à relier chacune desdites couches résistives audit conducteur cathodique (1); lesdites bornes étant mises en fusion par un courant de court- circuit s'écoulant lorsqu'un court-circuit a lieu entre l'un quelconque desdits
émetteurs et ledit conducteur de grille.
2. - Dispositif à cathode d'émission de champ selon la revendication 1, dans lequel une pluralité desdites découpures (8) sont destinées à chaque cellule d'image.
3. - Dispositif à cathode d'émission de champ comprenant: un substrat;
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une pluralité de conducteurs cathodiques, formés sur ledit substrat et se présentant sous forme de bandes; une couche résistive, agencée sur ledit substrat, de manière à recouvrir ledit substrat et les conducteurs cathodiques; une pluralité d'émetteurs formés sur ladite couche résistive; des conducteurs de grille, agencés autour d'une extrémité distale desdits émetteurs coniques; une couche isolante formée sur ladite couche résist i ve; lesdits conducteurs de grille étant agencés sur ladite couche isolante; ladite couche isolante étant formée à ses bords d'extrémité sous une forme pectinée; ladite couche résistive étant agencée, de manière que lesdits bords d'extrémité pectinés de ladite couche résistive soient disposés sur lesdits
conducteurs cathodiques.
4. - Dispositif à cathode d'émission de champ
selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans
lequel lesdites électrodes de grille sont agencées sous forme de bandes, de manière à être perpendiculaires
auxdits conducteurs cathodiques.
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