FR2712426A1 - Dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ et méthode de commande de ce dispositif. - Google Patents
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Abstract
Un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ pouvant présenter une luminescence élevée sous une faible tension tout en minimisant la luminescence de fuite et le mélange des couleurs, de manière à améliorer la qualité de l'affichage. Une anode (2) et une cathode à émission de champ (3) sont placées l'une en face de l'autre et la cathode (3) est divisée en une pluralité de régions unitaires (9) selon une disposition matricielle, ces régions unitaires étant soumises à une commande matricielle ce qui se traduit par l'obtention d'un affichage sélectif. Chacune des régions unitaires (9) est divisée en une pluralité de sous-régions (8) et la cathode (3) et l'anode (2) sont subdivisées en une pluralité d'électrodes linéaires disposées perpendiculairement entre elles. Les électrodes linéaires correspondant à chaque sous-région (8) sont raccordées l'une à l'autre à chaque second intervalle. Une électrode de focalisation peut également être insérée entre une porte (7) et l'anode (2) afin d'entourer les régions unitaires.
Description
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DISPOSITIF D'AFFICHAGE FLUORESCENT A EMISSION DE CHAMP
ET METHODE DE COMMANDE DE CE DISPOSITIF
Cette invention concerne un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ et une méthode de commande de ce dispositif, et plus particulièrement une amélioration d'un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ dans lequel la région émettrice d'électrons d'une cathode à émission de champ est divisée en une pluralité de régions unitaires pouvant être soumises à une commande matricielle, permettant ainsi à une anode faisant face à la cathode à émission de champ de réaliser un
affichage graphique, et une méthode de commande de ce dispositif.
Un dispositif d'affichage fluorescent classique à émission de champ sera décrit par rapport aux FIGURES 17 et 18, dans lesquelles la FIGURE 17 montre de manière générale un dispositif d'affichage fluorescent classique et la FIGURE 18 montre la représentation électronique analytique du dispositif d'affichage fluorescent. Le dispositif d'affichage fluorescent classique à émission de champ montré par la FIGURE 17 est généralement constitué d'une cathode à émission de champ 103 comprenant un conducteur de cathode 100, des émetteurs 101 et une porte 102, et d'une anode 104 à dépôts de phosphore disposée de manière à faire face à la cathode à émission de champ. L'anode 104 et la porte 102 constituent chacune une électrode individuelle et une tension à polarisation positive leur est appliquée. Le conducteur de cathode 100 est subdivisé en une pluralité de régions unitaires 105 de manière à correspondre aux régions lumineuses unitaires de l'anode 104. Les régions unitaires 105 sont disposées sous forme matricielle et raccordées aux transistors à film fin 106 pour commander la matrice ou être
commandées par celle-ci.
Un dispositif d'affichage fluorescent classique à émission de champ constitué comme décrit ci-dessus est réalisé de sorte que l'anode 104 et la porte 102 constituent des électrodes individuelles et qu'elles soient disposées de manière à se faire face. Une tension de polarisation positive est appliquée de façon
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constante à l'anode 104 et à la porte 102. Par exemple, une tension positive de 100 V est appliquée à l'anode 104 et une tension positive de 400 V est appliquée à la porte 102, de sorte que les faisceaux d'électrons émis par chacune des régions unitaires 105 du conducteur de cathode 100 soient diffusés substantiellement comme montré par la FIGURE 18, ce qui se traduit par une altération de l'affichage à densité élevée par de petits points lumineux puisqu'il n'existe pas un écartement suffisant entre les points pour empêcher une luminescence de fuite. Ceci présente également un autre inconvénient, qui est l'excitation de
points lumineux dont la luminescence n'est pas voulue.
La présente invention vise à supprimer les inconvénients
décrits ci-dessus de l'art antérieur.
Un objectif de la présente invention consiste donc à réaliser un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ pouvant minimiser la diffusion ou l'étalement des électrons émis, minimisant ainsi la luminescence de fuite, ce qui fournit un
affichage à haute définition.
Un autre objectif de la présente invention est de définir une méthode de commande d'un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ pouvant minimiser la diffusion ou l'étalement des électrons émis, minimisant ainsi la luminescence de fuite, et permettant l'obtention d'un affichage à haute définition. Un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ est réalisé au titre de la présente invention. Ce dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ comporte une cathode à émission de champ comprenant un conducteur de cathode, des émetteurs et une porte, et une anode à dépôts de phosphore
disposée de manière à faire face à la cathode à émission de champ.
La cathode à émission de champ comporte une région émettrice d'électrons subdivisée en une pluralité de régions unitaires disposées selon une configuration matricielle. Ces régions unitaires sont soumises à une commande matricielle, résultant en l'obtention d'un affichage sélectif. Chaque région unitaire est divisée en une pluralité de sous-régions. Au moins l'un des éléments du binôme porte-anode est divisé en une pluralité
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d'électrodes linéaires, disposées de manière à correspondre aux sousrégions et couramment raccordées les unes aux autres à chaque second intervalle ou plus, réalisant ainsi une pluralité de
groupes d'électrodes linéaires.
Dans une mise en oeuvre préférentielle de la présente invention, la porte comporte une pluralité de groupes d'électrodes linéaires en forme de bandes, et l'anode comporte une pluralité de groupes d'électrodes linéaires, les groupes d'électrodes linéaires de la porte et les groupes d'électrodes linéaires de l'anode étant
disposés de manière à être perpendiculaires les uns aux autres.
Selon un deuxième aspect de la présente invention, on propose une méthode pour commander un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ comportant une cathode à émission de champ comprenant un conducteur de cathode, des émetteurs et une porte, et une anode à dépôts de phosphore disposée de manière à faire face à la cathode à émission de champ, dans lequel la cathode à émission de champ comporte une région émettrice d'électrons subdivisée en une pluralité de régions unitaires disposées selon une configuration matricielle, ces régions unitaires étant soumises à une commande matricielle, permettant l'obtention d'un affichage sélectif, chacune de ces régions unitaires étant subdivisée en une pluralité de sous-régions, au moins l'un des éléments du binôme porte-anode étant subdivisé en une pluralité d'électrodes linéaires, celles-ci étant disposées de manière à correspondre aux sous-régions et couramment raccordées les unes aux autres à chaque second intervalle ou plus, réalisant ainsi une pluralité de groupes d'électrodes linéaires. Cette méthode consiste à soumettre le conducteur de cathode à une commande matricielle active et à appliquer le signal de commande à la pluralité d'électrodes linéaires l'une après l'autre,
entraînant la commande répétitive, l'une après l'autre, des sous-
régions de chacune des régions unitaires.
Dans la présente invention construite comme décrit ci-
dessus, le conducteur de cathode est soumis à la commande par matrice active et un signal de commande est appliqué à tour de rôle aux groupes d'électrodes linéaires de l'anode et aux groupes
d'électrodes linéaires de la porte, de sorte que seules les sous-
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régions du conducteur de cathode sélectionnées par la porte et l'anode émettent successivement des électrons, en synchronisme avec la commande des électrodes linéaires. Les électrons ainsi émis sont focalisés par un champ électrique généré entre les électrodes linéaires sélectionnées et les électrodes linéaires maintenues à un niveau bas, atteignant ainsi l'anode pour produire l'affichage lumineux désiré. Ce mode de construction évite que les sous-régions adjacentes aux sous- régions sélectionnées émettent des électrons en même temps que celles sélectionnées, ce qui
entraîne une réduction substantielle de la luminescence de fuite.
Le premier objet de la présente invention est un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ. Ce dispositif comporte une cathode à émission de champ comprenant un conducteur de cathode, des émetteurs et une porte, et une anode à dépôts de phosphore disposée de manière à faire face à la cathode à émission de champ. La cathode à émission de champ comporte une région émettrice d'électrons subdivisée en une pluralité de
régions unitaires disposées selon une configuration matricielle.
Ces régions unitaires sont soumises à une commande matricielle, permettant l'obtention d'un affichage sélectif. Le dispositif comporte également une électrode de focalisation, disposée entre
la porte et l'anode de manière à entourer les régions unitaires.
Dans le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ ainsi réalisé, la commande matricielle des régions unitaires du conducteur de cathode permet aux électrons d'être émis par les régions unitaires sélectionnées, pour être ensuite focalisés par l'électrode de focalisation qui entoure les régions unitaires et atteindre l'anode, conduisant ainsi à l'obtention de l'affichage lumineux voulu. Ainsi, seules les régions lumineuses sélectionnées de l'anode contribuent à la luminescence, évitant effectivement la luminescence de fuite en provenance des régions lumineuses non sélectionnées. Dans une mise en oeuvre préférée de la présente invention, l'électrode de focalisation est alimentée sous une
tension moindre que celle appliquée à la porte.
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Dans une mise en oeuvre préférée de la présente invention, l'électrode de focalisation est réalisée de façon intégrée. Ces objets ainsi que d'autres, et les avantages inhérents à la présente invention, seront mieux perçus et compris
en référence à la description détaillée ci-après en référence aux
figures jointes dans lesquelles: - la FIGURE i est une vue schématique partielle en perspective montrant la un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la présente invention - la FIGURE 2 est un schéma de circuits montrant un exemple de circuit de commande de la cathode dans le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la FIGURE 1, - la FIGURE 3 est un chronogramme montrant la synchronisation de la commande de la cathode a émission de champ d'un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la FIGURE 1, - la FIGURE 4 est une vue en perspective, montrant schématiquement les groupes d'électrodes linéaires d'une porte dans un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la FIGURE 1, - la FIGURE 5 est une vue en perspective, montrant schématiquement les groupes d'électrodes linéaires d'une anode dans un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la FIGURE 1, - la FIGURE 6 est une vue schématique partielle en plan montrant le mode d'intersection entre les groupes d'électrodes linéaires d'une porte et ceux d'une anode dans un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la FIGURE 1, - la FIGURE 7 est un chronogramme montrant la synchronisation de la commande des groupes d'électrodes linéaires d'une porte et des groupes d'électrodes linéaires d'une anode dans un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la
FIGURE 1,
- la FIGURE 8 est un schéma de circuits montrant un exemple de circuit de commande des groupes d'électrodes linéaires d'une porte et des groupes d'électrodes linéaires d'une anode dans
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un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la
FIGURE 1,
- la FIGURE 9 est une vue schématique montrant le
rapport entre un circuit de commande de cathode et les sous-
régions définies par coopération entre une anode et une porte dans un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la
FIGURE 1,
- la FIGURE 10 est un chronogramme montrant la synchronisation de la commande du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ de la FIGURE 1, - la FIGURE 11 est une vue montrant les résultats de l'analyse de champ effectuée le long des électrodes linéaires d'une anode dans le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ de la FIGURE 1, la FIGURE 12(A) est une vue montrant les résultats de l'analyse de champ effectuée le long des électrodes linéaires d'une porte dans le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ de la FIGURE 1, - la FIGURE 12(B) est une vue montrant les résultats de l'analyse de champ effectuée sur une version modifiée du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ de la
FIGURE 1,
- la FIGURE 13 est une vue en perspective montrant schématiquement les groupes d'électrodes linéaires d'une porte pourvus d'une couche isolante dans le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ de la FIGURE 1, - la FIGURE 14 est une vue partielle en perspective montrant une deuxième mise en oeuvre d'un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la présente invention, - la FIGURE 15 est une vue en coupe verticale montrant la structure sur le côté du substrat de cathode dans le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la FIGURE 14, - la FIGURE 16 est une vue montrant les résultats de l'analyse de champ effectuée sur le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ de la FIGURE 14,
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- la FIGURE 17 est une vue partielle en perspective montrant schématiquement un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ classique, - la FIGURE 18 est une vue montrant les résultats de l'analyse de champ effectuée sur le dispositif d'affichage
fluorescent à émission de champ classique selon la FIGURE 17.
La présente invention est décrite ci-dessous en
référence aux FIGURES i à 16.
Les FIGURES i à 13 montrent une première mise en oeuvre d'un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la présente invention. Un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ (ci- après désigné "dispositif d'affichage fluorescent") selon la mise en oeuvre illustrée, généralement désigné sous le numéro de référence 1, comprend un substrat d'anode perméable à la lumière 2 et un substrat de cathode (non représenté) disposé de manière à faire face au substrat d'anode 2 tout en étant situé à une distance prédéterminée du substrat d'anode 2. Le substrat d'anode 2 et le substrat de cathode sont reliés l'un à l'autre de manière étanche par des écarteurs interposés entre eux de manière à constituer une enveloppe, qui
est alors placée sous vide poussé.
Le substrat de cathode est formé sur une surface interne de celle-ci, avec une cathode à émission de champ (FEC) 3 comprenant un conducteur de cathode 4 réalisé en matériau à point de fusion élevé tel que Nb, Ta, Mo ou similaire, des émetteurs 5 sur le conducteur de cathode 4 et une porte 7 située au dessus des émetteurs 5 et comportant des ouvertures 6 disposées de manière à
correspondre à la position des émetteurs 5.
Le conducteur de cathode 4 est divisé en un grand nombre de régions unitaires 9, dont chacune comporte une pluralité d'émetteurs 5. Dans la mise en oeuvre illustrée, six tels émetteurs 5 sont disposés sur chacune des régions unitaires 9. Les régions unitaires 9 comportent une pluralité de sous-régions 8 groupées par quatre, dont chacune est définie par l'association entre chaque paire d'électrodes linéaires adjacentes de la porte 7 et chaque paire d'électrodes adjacentes de l'anode, comme décrit
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plus loin. Les sous-régions 8 ainsi définies sont disposées en
rangées et colonnes alignées, de manière à constituer une matrice.
Chaque groupe de sous-régions 8 groupées par quatre comporte une section de transistors de commande 10, faisant fonction de section de commande. Les sections de transistors de commande 10 comprennent chacune deux transistors Trl et Tr2 et un condensateur C. Les sous-régions 8 groupées par quatre sont associées aux sections de transistors de commande 10 correspondantes pour former les régions unitaires 9, constituant ainsi la cathode à émission de champ 3 qui est alors montée de
façon intégrée sur le substrat de cathode.
Les transistors Tr2 des sections de transistors de commande, disposées pareillement de façon matricielle, sont raccordées entre elles à une électrode de porte pour chaque colonne de la matrice et à une électrode de fuite pour chaque rangée de la matrice. Les rangées Y1 à Ym de la matrice, constituées d'une pluralité de sections de transistors de commande sont raccordées à un registre à décalage de balayage principal 21 et les colonnes X1 à Xn à un registre à décalage de balayage secondaire 22, de manière à pouvoir appliquer les données image d'un côté des rangées X1 à Xn, par l'intermédiaire d'un dispositif
de commande, aux sections de transistors de commande 10.
Dans la matrice de la première variante de réalisation décrite ci-dessus, et comme on le voit sur les FIGURES 2 et 3, le registre à décalage de balayage principal 21 soumet les rangées Y1 à Ym de la matrice au balayage principal l'une après l'autre et le registre à décalage de balayage secondaire 22 soumet les colonnes X1 à Xn de la matrice au balayage secondaire l'une après l'autre, en synchronisme avec la sélection de chaque rangée, de sorte que les condensateurs C des sections de transistors de commande 10 sélectionnées par le balayage de commande ainsi réalisé soient
chargés de données image.
La porte 7 de la cathode à émission de champ 3 montrée par les FIGURES 1 et 4 est divisée en une pluralité d'électrodes linéaires 7a, disposées de manière à être parallèles les unes aux autres dans la direction des rangées de la matrice. Les FIGURES 1 et 4 ne représentent que deux électrodes linéaires 7a par souci de
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clarté. Chacune des électrodes linéaires 7a de la porte 7, montrées par la FIGURE 4, est formée avec une largeur égale à chacune des sous- régions 8 groupées par quatre. Les électrodes linéaires 7a sont raccordées en alternance l'une à l'autre à chaque second intervalle ou plus pour constituer un ensemble de deux groupes d'électrodes linéaires G1 et G2 s'étendant dans la
direction des rangées de la matrice.
Le substrat d'anode 2 montré par la FIGURE i est formé sur une surface interne de celle-ci, une anode 15 faisant fonction de section d'affichage lumineux. L'anode 15 est constituée d'un conducteur d'anode perméable à la lumière 16 et d'une couche de phosphore 17 déposée sur le conducteur d'anode 16. La lumière émise par la couche de phosphore 17 peut être observée extérieurement au travers du conducteur d'anode perméable à la
lumière 16 et du substrat d'anode 2.
L'anode 15 formée sur le substrat d'anode 2, comme montré par les FIGURES i et 5, est divisée en une pluralité d'électrodes linéaires 15a, disposées adjacentes les unes aux autres. Les FIGURES 1 et 5 ne représentent que deux électrodes linéaires 15a par souci de clarté. Les électrodes linéaires 15a de l'anode 15 sont disposées de manière à courir parallèlement les unes aux autres dans la direction des colonnes de la matrice, chacune possédant une largeur égale à chacune des sous-régions 8 groupées par quatre comme montré par la FIGURE 5. Les électrodes linéaires 15a de l'anode 15 sont également raccordées en alternance l'une à l'autre à chaque second intervalle pour
constituer deux groupes d'électrodes linéaires A1 et A2.
Chaque paire adjacente de groupes d'électrodes linéaires G1 et G2 de la porte 7 s'étendant dans la direction des rangées de la matrice et chaque paire adjacente de groupes d'électrodes linéaires A1 et A2 de l'anode 15 s'étendant dans la direction des colonnes de la matrice, disposées perpendiculairement les unes aux autres, ccopèrent afin de définir chaque groupe de quatre régions a, b, c et d correspondant à chacun des groupes de sous-régions 8 groupées par quatre, de manière à être adjacentes entre elles dans les directions des rangées et des colonnes de la matrice, comme montré à la FIGURE 6. Comme on le voit à la FIGURE 7, les groupes
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d'électrodes linéaires G1 et G2 de la porte 7 et les groupes d'électrodes linéaires A1 et A2 de l'anode 15 permettent la commande sélective des régions a, b, c et d de plusieurs groupes dans un ordre prédéterminé et un signal de validation de sortie est défini pour déterminer des conditions fines de non sélection entre les conditions de sélection des régions a à d, évitant ainsi
la sélection de régions qui se recouvrent.
La FIGURE 8 représente un exemple de circuit pour la commande des groupes d'électrodes linéaires G1 et G2 et des groupes d'électrodes linéaires A1 et A2. Dans le circuit de commande montré par la FIGURE 8, une section oscillation 20 génère une sortie oscillante, qui est comptée par la section de comptage 21. Ensuite, la section de comptage 21 délivre la valeur du comptée sous la forme d'un signal de référence. Ce signal de référence est alors appliqué à un dispositif de commande al dans la direction des colonnes, pour commander un groupe d'électrodes linéaires A1 dans la direction des colonnes et un signal d'inversion du signal de référence est appliqué à un dispositif de commande a2 dans la direction des colonnes, pour commander l'autre
groupe d'électrodes linéaires A1 dans la direction des colonnes.
La sortie de l'oscillateur et le signal de référence sont également appliqués à une section de verrou de décodeur 22 pour faire générer à celle-ci un signal de validation de sortie et le signal de référence est appliqué à une section bistable 23 pour
permettre la génération de deux sorties inverses l'une de l'autre.
Ensuite, ces deux sorties inverses et le signal de validation de sortie sont appliqués à des éléments logiques ET et les sorties de ces éléments logiques ET sont appliquées aux dispositifs de commandes g1 et g2 dans la direction des rangées, entraîinant la commande des groupes d'électrodes linéaires G1 et G2. Ainsi, la porte 7 et l'anode 15, réalisées comme décrit ci-dessus, permettent une sélection cyclique des régions unitaires 9 pour
chaque groupe de quatre régions a à d.
Ainsi, les sous-régions 8 immédiatement adjacentes aux sous-régions sélectionnées restent sombres. En même temps que les sous-régions 8 sont sélectionnées, la porte 7 et l'anode 15 adjacentes aux sous-régions 8 sélectionnées et perpendiculaires il 2712426 l'une à l'autre sont à un niveau nul de manière à les entourer et à générer un champ électrique de convergence ou de focalisation des électrons émis, faisant que les électrons émis frappent seulement les parties correspondantes de l'anode 15 sans diffusion, et permettant ainsi à ces parties d'émettre de la lumière. Ceci évite effectivement l'apparition de luminescence de fuite, même dans un dispositif d'affichage fluorescent à haute définition. Dans la mise en oeuvre illustrée, toutes les cellules image correspondant aux sous-régions 8 de la cathode sont constamment soumises à luminescence et il est donc inutile de faire coïncider la synchronisation du transfert des données image aux dispositif de commandes du circuit de commande de la cathode montré par la FIGURE 2 avec la synchronisation décrite ci-dessus de la commande de basculement (commande de synchronisation de
l'affichage) de la porte 7 et de l'anode 15.
La FIGURE 9 montre un circuit dans lequel la porte 7 et l'anode 15 sont disposées de manière à correspondre au circuit de commande de cathode de la FIGURE 2, et la FIGURE 10 montre la coincidence des synchronisations de commande dans la mise en
oeuvre selon la FIGURE 9.
Comme décrit ci-dessus, le balayage principal dans le circuit de commande de cathode est effectué dans la direction des
rangées, et le balayage secondaire dans la direction des colonnes.
Le transfert des données image est effectué pour chaque rangée après que chacune de ces rangées ait été balayée dans la direction des colonnes. Ce processus est répété à tour de rôle de la première rangée Y1 à la dernière rangée Ym, de sorte que les données d'affichage soient transférées à toutes les sections de transistors de commande 10, y compris au condensateur C faisant fonction de moyen de stockage. Ensuite, les groupes d'électrodes linéaires A1 et A2 de l'anode 15 et les groupes d'électrodes linéaires G1 et G2 de la porte 7 sont basculés à tour de rôle pour afficher un plan d'image pendant que le balayage est effectué de
la première rangée Y1 à la dernière rangée Ym.
La FIGURE 11 montre le résultat d'une simulation sur ordinateur de l'analyse de champ effectuée dans la direction de
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l'anode 15, pour obtenir la distribution des électrons pendant le fonctionnement du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la mise en oeuvre illustrée. La FIGURE 11 montre clairement qu'un champ électrique généré en réduisant à 0 V le potentiel des électrodes linéaires adjacentes de la porte 7 permet une convergence ou une focalisation effective des faisceaux d'électrons émis, évitant ainsi l'apparition de luminescence de fuite. La FIGURE 12(A) montre le résultat d'une simulation sur ordinateur de l'analyse de champ effectuée selon une direction perpendiculaire à celle de la FIGURE 11, ou dans la direction de la porte 7. La FIGURE 12(A) montre qu'un champ électrique généré en réduisant à 0 V le potentiel de l'anode adjacente 15 permet une convergence ou une focalisation effective des faisceaux d'électrons émis, évitant ainsi l'apparition de luminescence de fuite, bien que ceci repousse la plupart des électrons en direction de la porte, ce qui se traduit par la formation d'un courant réactif par un pourcentage significatif de l'ensemble des
électrons émis.
La FIGURE 12(B) montre qu'un champ électrique généré par la charge d'une couche isolante 25 prévue à chaque emplacement des électrodes linéaires 7a de la porte 7, correspondant aux deux bords des électrodes linéaires 15a de l'anode 15 comme montré par la FIGURE 13, permet une convergence plus effective des électrons émis. On notera qu'un tel mode de construction assure une focalisation plus efficace des électrons émis, à un degré suffisant pour éviter toute luminescence de fuite et réduire de
façon substantielle le courant réactif mentionné ci-dessus.
Dans la première mise en oeuvre décrite ci-dessus, la porte 7 et l'anode 15 sont respectivement divisées en groupes d'électrodes linéaires G1 et G2 et en groupes d'électrodes linéaires A1 et A2. La porte 7 et l'anode 15 peuvent être soumises, l'une ou l'autre en alternance, à une division telle que
décrite ci-dessus en fonction de la densité des points lumineux.
Lorsque les points lumineux sont disposés à une densité très élevée, la porte 7 et l'anode 15 peuvent être chacune divisée en trois groupes ou plus. Ceci s'applique également aux sous-régions
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8 de chacune des régions unitaires 9. Ainsi, par exemple, la première mise en oeuvre de cette invention peut être construite de sorte que seule l'anode 15 soit divisée en deux groupes d'électrodes linéaires et que chacune des régions unitaires 9 soit subdivisée en deux sous-régions 8. En variante, il est possible de réaliser la construction de manière telle que la porte 7 et l'anode 15 soient divisées en trois groupes d'électrodes linéaires et chaque région unitaire 9 en neuf sous-régions 8. Chacun de ces types de construction offre substantiellement les mêmes possibilités fonctionnelles et
avantages que ceux décrits ci-dessus.
En règle générale, un dispositif d'affichage fluorescent dont la cathode à émission de champ est soumise à une commande matricielle par des éléments de stockage et des transistors est généralement caractérisé par un taux de fonctionnement défini à 1/1 tout au long du fonctionnement des éléments de stockage. Une telle commande séparée, appliquée dans la premièere mise enoeuvre de l'invention, provoque une réduction du taux de fonctionnement du dispositif d'affichage fluorescent à une valeur située entre 1/2 et 1/4, entraînant une réduction de la luminescence produite sous une même tension de commande. Cependant, sachant que la commande classique par matrice simple classique entraîne une réduction du taux de fonctionnement à un niveau se situant entre 1/240 et 1/480, il est clair que le taux de fonctionnement de la première variante de réalisation de l'invention est augmenté de façon suffisante par rapport à l'art antérieur. De plus, la première variante de réalisation de l'invention permet de réguler la distribution des électrons émis par la cathode, conduisant à une amélioration de la qualité de l'affichage et une augmentation substantielle du confort d'utilisation de celle-ci. La réduction de luminescence décrite ci-dessus pour la première variante de réalisation de l'invention peut être facilement éliminée en multipliant la tension d'entrée à l'anode 15 d'un facteur de deux
à quatre.
Ainsi, la première variante de réalisation du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon l'invention
offre un bon nombre d'avantages significatifs.
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L'un de ces avantages est que cette première mise en oeuvre permet de réaliser un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ dont le conducteur de cathode de la cathode d'émission de champ est soumis à une commande par matrice active permettant une réduction substantielle de la luminescence de fuite et du mélange des couleurs, afin de fournir une meilleure qualité de l'affichage tout en offrant un avantage tel qu'une augmentation
de la luminance sous faible tension.
Un autre avantage est la minimisation du courant réactif
s'écoulant vers la porte et l'anode.
La première variante de réalisation du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ offre l'avantage complémentaire d'une structure simplifiée à un degré tel que la fabrication en soit grandement facilitée. Par exemple, l'anode et la porte peuvent être formées directement par attaque
photochimique ou procédé similaire.
Un autre avantage de la première variante de réalisation est qu'elle élimine la nécessité de disposer d'une électrode supplémentaire entre l'anode et la porte, ce qui permet de disposer à une plus forte densité les groupes d'électrodes
linéaires de la porte et de l'anode.
De plus, la première variante du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ peut être pilotée par une opération simple, impliquant seulement la sélection à tour de rôle
des groupes d'électrodes linéaires de l'anode et/ou de la porte.
Les FIGURES 14 à 16 représentent une deuxième variante de réalisation du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la présente invention. Un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la seconde variante, généralement désigné sous le numéro de référence 1, tel que montré par la FIGURE 14, comprend un substrat d'anode permeable à la lumière 2 et un substrat de cathode (non représenté) disposé de manière à être situé à une distance prédéterminée du substrat d'anode 2 tout en lui faisant face, comme dans la première variante décrite ci-dessus. Ces deux substrats sont reliés l'un à l'autre et scellés par des écarteurs interposés entre eux de
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manière à constituer une enveloppe, qui est alors placée sous vide poussé. Le substrat de cathode, tel que montré par les FIGURES 14 et 15, est formé sur une surface interne de celle-ci, avec une cathode à émission de champ 3. La cathode 3 comprend un conducteur de cathode 4, des émetteurs de forme conique 5 formés sur la cathode 4 et une porte 7 située au dessus des émetteurs 5 et comportant des ouvertures 6 disposées de manière à correspondre à la position des émetteurs 5, comme dans la première variante
décrite ci-dessus.
La deuxième variante du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la présente invention comporte une première couche isolante 31, constituée de SiO2 ou matériau similaire, disposée sur le conducteur de cathode 4. La première couche isolante 31 comporte des trous 32. Les émetteurs 5 décrits ci-dessus sont réalisés par dépôt sous vide de métal à point de fusion élevé tel que Mo ou similaire sur les parties du
conducteur de cathode 4 situées dans les trous 32.
La deuxième variante de réalisation du dispositif d'affichage fluorescent peut également comporter une couche résistive placée, par exemple, entre le conducteur de cathode 4 et les émetteurs 5, suivant la forme de la cathode 4. Cette couche résistive peut être réalisée dans un matériau adéquat comme, par exemple, le silicium amorphe, SnO2, In203, Fe203, ZnO ou similaire. Cette couche résistive aura, de préférence, une valeur
de résistance de 101 à 106 ohm.cm, par exemple.
Dans la cathode à émission de champ 3 montrée par la FIGURE 14, le conducteur de cathode 4 est divisé en une pluralité de régions unitaires 9, comportant chacune une pluralité d'émetteurs 5. Les régions unitaires 9 sont juxtaposées selon des directions de rangées et de colonnes perpendiculaires entre elles,
ce qui se traduit par la définition d'une matrice.
Chaque région unitaire 9 comporte une section de transistors de commande 10, comprenant deux transistors Trl et Tr2 et un condensateur C. Chacune des régions unitaires 9 du conducteur de cathode 4 est raccordée à une des électrodes (électrode de fuite ou électrode de source) d'un transistor Trl de
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chacune des sections de transistors de commande 10, dont chacune est intégrée au substrat de cathode avec la cathode à émission de
champ 3.
Les transistors Tr2 des sections de transistors de commande, disposées de façon matricielle, sont raccordés entre eux à une électrode de porte pour chaque colonne de la matrice et à
une électrode de fuite pour chaque rangée de la matrice.
Dans la matrice réalisée selon la deuxième variante, les rangées sont soumises au balayage principal et les colonnes au balayage secondaire en synchronisme avec la sélection de chacune des rangées, de sorte que les condensateurs C des sections de transistors de commande 10 sélectionnées par ce balayage soient
chargés de données image.
Le substrat d'anode 2 montré par la FIGURE 14 est formé sur une surface interne de celle-ci, une anode 35 faisant fonction de section d'affichage lumineuse. L'anode 35 comporte trois types d'électrodes linéaires comportant des phosphores des trois couleurs R, V et B, ainsi qu'un conducteur d'anode perméable à la lumière 36 et des couches de phosphore 37 déposées sur le conducteur d'anode 36. La lumière émise par les couches de phosphore 37 peut être observée extérieurement au travers du conducteur d'anode perméable à la lumière 36 et du substrat
d'anode 2.
Une section à décharge ou émission d'électrons de la cathode à émission de champ 3 est divisée en une pluralité de régions unitaires 9, qui font l'objet d'une commande matricielle par les sections de transistors de commande 10 correspondantes. De plus, dans l'anode 35, chacune des régions lumineuses correspondant aux régions unitaires 9 est commandée de façon sélective de manière à agir comme un point lumineux d'une unité, ce qui se traduit par la réalisation de l'affichage graphique voulue. Dans cette deuxième variante, la porte 7 de la cathode à émission de champ 3, montrée aux FIGURES 14 et 15, comporte sur sa surface supérieure, à travers une deuxième couche isolante 33, une électrode de focalisation 34 constituée selon une configuration en échelle de manière à entourer les régions unitaires 9 disposées
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selon une configuration matricielle. L'électrode de focalisation 34 est intégrée structurellement et électriquement aux régions unitaires 9 et reçoit une tension négative d'un niveau prédéterminé pendant la commande du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ 1. Le reste de la deuxième variante peut être réalisé de façon substantiellement identique à la première variante décrite ci-dessus. Le mode de fonctionnement du dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ ainsi réalisé selon la deuxième variante va être décrit ci-après: La commande du dispositif i est effectuée par balayage principal dans le sens des rangées et balayage secondaire dans le
sens des colonnes, au moyen du circuit de commande de cathode.
Dans la deuxième variante réalisée comme décrit ci-
dessus, le balayage principal et le balayage secondaire sont réalisés respectivement dans le sens des rangées et des colonnes au moyen du circuit de commande de cathode, de manière à commander le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ 1. Ceci entraîne le transfert des données image pour chaque rangée car un balayage total est réalisé dans la direction des colonnes pour chaque balayage d'une rangée. Ce fonctionnement est répété tour à tour de la première à la dernière rangée, de sorte que les données d'affichage soient transférées à l'ensemble des sections de transistors de commande 10 y compris au condensateur C qui fait fonction de moyen de stockage. L'anode 35 est ensuite commandée pour exécuter l'affichage d'un plan image pendant l'exécution du
balayage principal d'un côté de la cathode.
Pendant la commande, des électrons sont émis par les régions unitaires 9 de la cathode à émission de champ 3 sélectionnée. Ensuite, les électrons sont concentrés ou focalisés par l'électrode de focalisation 34, ce qui les fait frapper l'anode 35 sans diffusion. Ainsi, seules les régions lumineuses sélectionnées de l'anode 35 émettent de la lumière, ce qui évite
l'apparition de luminescence de fuite.
La FIGURE 16 montre le résultat d'une simulation sur ordinateur de l'analyse de champ effectuée pour mesurer la
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distribution des électrons pendant le fonctionnement du dispositif d'affichage fluorescent selon la deuxième variante. Pour cette analyse, un potentiel de -80 V a été appliqué à l'électrode de focalisation 34 qui entoure les régions unitaires 9 de la cathode à émission de champ 3. La FIGURE 16 montre que l'électrode de focalisation 34 assure la fonction de focalisation des électrons de façon satisfaisante. Ainsi, les régions lumineuses de l'anode adjacentes aux régions lumineuses sélectionnées restent sombres,
ce qui évite toute apparition de luminescence de fuite.
Dans la deuxième variante du dispositif, la commande matricielle de la cathode à émission de champ 3 est réalisée en soumettant les régions unitaires 9 du conducteur de cathode 4 à une commutation commandée par la section de transistors de commande 10. En variante, il est également possible de réaliser cette deuxième mise en oeuvre du dispositif en divisant la porte 7 en une pluralité de régions unitaires, qui sont alors soumises à commande matricielle par l'intermédiaire d'un moyen de commutation
comme un transistor de commande ou similaire.
On notera donc que le dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la deuxième mise en oeuvre minimise la diffusion ou l'étalement des électrons émis par les régions unitaires de la cathode, permettant ainsi d'obtenir un affichage à haute définition très distinct grâce à l'augmentation du nombre de cellules image. Ainsi, cette deuxième variante permet d'obtenir une luminance élevée sous une faible tension, qui est une caractéristique des dispositifs d'affichage fluorescents à émission de champ o les régions unitaires constituant la section d'émission d'électrons de la cathode à émission de champ sont soumis à une commande matricielle pour assurer leur affichage à un degré maximum tout en minimisant la luminescence de fuite et le mélange des couleurs, se traduisant par une meilleure qualité d'affichage. Bien que des variantes de réalisation préférées de la présente invention aient été décrites de façon quelque peu
spécifique en référence aux dessins joints, les observations ci-
dessus montrent que des modifications et variations évidentes
restent possibles.
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Claims (7)
- REVENDICATIONS...............................................CLMF: 1. - Dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ, comprenant: une cathode à émission de champ (3) comprenant un conducteur de cathode (4), des émetteurs (5) et une porte (7), une anode (2) à dépôts de phosphore, disposée de manière à faire face à ladite cathode à émission de champ (3), ladite cathode à émission de champ (3) comportant une région d'émission d'électrons divisée en une pluralité de régions unitaires (ç) disposées selon une configuration matricielle, lesdites régions unitaires (9) étant soumises à une commande matricielle, se traduisant par l'obtention d'un affichage sélectif, lesdites régions unitaires (9) étant chacune divisée en une pluralité de sous-régions (8), au moins une desdites porte (7) et anode (2) étant subdivisée en une pluralité d'électrodes linéaires, lesdites électrodes linéaires étant disposées de manière à correspondre auxdites sous-régions et étant raccordées en alternance l'une à l'autre à chaque second intervalle ou plus pourconstituer une pluralité de groupes d'électrodes linéaires.
- 2. - Dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite porte (7) comporte une pluralité de groupes d'électrodes linéaires et ladite anode (2) comporte une pluralité de groupes d'électrodes linéaires, lesdits groupes d'électrodes linéaires de ladite porte et lesdits groupes d'électrodes linéaires de ladite anode étantdisposés de manière à être perpendiculaires entre eux.
- 3. - Dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la revendication i ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites électrodes linéaires de ladite porte sont pourvues d'une couche isolante sur chacune de leurs partiescorrespondant auxdites électrodes linéaires de la dite anode.
- 4. - Méthode de commande d'un dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ comprenant une cathode à émission2712426de champ (3) comprenant un conducteur de cathode (4), des émetteurs (5) et une porte (7), une anode (2) à dépôts de phosphore disposée de manière à faire face à ladite cathode à émission de champ, dans lequel ladite cathode à émission de champ (3) comporte une région d'émission d'électrons divisée en une pluralité de régions unitaires (9) disposées selon une configuration matricielle, lesdites régions unitaires étant soumises à une commande matricielle, se traduisant par l'obtention d'un affichage sélectif, chacune desdites régions unitaires (9) étant divisée en une pluralité de sous-régions (8), au moins une desdites porte (7) et anode (2) étant divisée en une pluralité d'électrodes linéaires, et lesdites électrodes linéaires étant disposées de sorte à correspondre auxdites sous-régions (8) et étant raccordées en alternance l'une à l'autre à chaque second intervalle ou plus pour constituer une pluralité de groupes d'électrodes linéaires, caractérisée en ce qu'elle est constituée des étapes suivantes: - soumission dudit conducteur de cathode (4) à une commande matricielle active, - application d'un signal de commande à ladite pluralité d'électrodes linéaires à tour de rôle, - commande desdites sous-régions (8) de chacune desditesrégions unitaires(9) de façon répétitive à tour de rôle.
- 5. - Dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ comprenant: une cathode à émission de champ (32)comprenant un conducteur de cathode (4), des émetteurs (5) et une porte (7), une anode (2) à dépôts de phosphore, disposée de manière à faire face à la dite cathode à émission de champ (3), ladite cathode à émission de champ (3) comportant une région d'émission d'électrons divisée en une pluralité de régions unitaires (9) disposées selon une configuration matricielle, lesdites régions unitaires étant soumises à une commande matricielle, se traduisant par l'obtention d'un affichage sélectif,21 2712426une électrode de focalisation (34) disposée entre ladite porte (7) et la dite anode (2) de manière à entourer lesditesrégions unitaires.
- 6. - Dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite électrode de focalisation (34) est soumise à une tensioninférieure à celle appliquée à ladite porte.
- 7. - Dispositif d'affichage fluorescent à émission de champ selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que ladite électrode de focalisation (34) est réalisée defaçon intégrée.
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