FR2809862A1 - Ecran plat de visualisation a memoire d'adressage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une plaque de cathode-grille d'un écran plat de visualisation a effet de champ comprenant un premier ensemble de conducteurs organisé en lignes, un deuxième ensemble de conducteurs organisé en colonnes et, pour chaque pixel de l'écran, définit par l'intersection d'une colonne et d'une ligne, un élément de stockage temporaire (26) de la consigne de luminance du pixel considéré.

Description

ÉCRAN PLAT <B>DE</B> VISUALISATION FOIRE D'ADRESSAGE La présente invention concerne le domaine des écrans plats de visualisation, et plus particulièrement des écrans dits à cathodoluminescence dont une anode porte des éléments lumines cents susceptibles d'être excités par bombardement électronique. L'invention s'applique plus particulièrement à des écrans de type à effet de champ dont le bombardement électronique provient de micropointes portées par une cathode de l'écran.

La figure 1 représente un exemple de structure clas sique d'un écran plat couleur à micropointes du type auquel se rapporte la présente invention. Un tel écran est essentiellement constitué d'une cathode 1 à micropointes 2 et d'une grille 3 pourvue de trous 4 correspondant aux emplacements des micro pointes. La cathode 1 est placée en regard d'une anode cathodoluminescente 5 dont un substrat 6, par exemple en verre, constitue par exemple la surface d'écran.

Le principe de fonctionnement et un mode de réalisation particulier d'un écran à micropointes sont décrits, par exemple, dans le brevet américain N 4940916 du Commissariat à l'Énergie Atomique.

La cathode 1 est généralement organisée en colonnes et est constituée, sur un substrat 10, par exemple en verre, de conducteurs de cathode organisés en mailles à partir d'une couche conductrice. Les micropointes 2 sont généralement réalisées sur une couche résistive 11 déposée sur les conducteurs de cathode et sont disposées à l'intérieur des mailles définies par ces conduc teurs de cathode. La figure 1 représente partiellement l'intérieur dune maille et les conducteurs de cathode n'apparaissent pas sur cette figure. La cathode 1 est associée à la grille 3 qui est organisée en lignes. Cette grille 3 est déposée sur la plaque de cathode avec interposition dune couche isolante 12. L'intersec tion dune ligne de la grille 3 et dune colonne de la cathode 1 définit généralement un pixel.

Ce dispositif utilise le champ électrique créé entre la cathode 1 et la grille 3 pour que des électrons soient extraits des micropointes 2. Ces électrons sont ensuite attirés par des éléments luminophores 7 de l'anode 5 si ceux-ci sont convenable ment polarisés. Dans le cas d'un écran couleur tel qu'illustré par la figure 1, l'anode 5 est, par exemple, pourvue de bandes alternées d'éléments luminophores 7r, 7g, 7b correspondant à chacune des couleurs (rouge, verte, bleue). Les bandes peuvent être séparées les unes des autres par un isolant 8. Les éléments luminophores sont déposés sur des électrodes 9, par exemple constituées de bandes correspondantes dune couche conductrice (transparente si l'anode constitue la surface de l'écran), par exemple, en oxyde d'indium et d'étain (ITO). Les ensembles de bandes rouges, vertes, bleues sont par exemple alternativement polarisés par rapport à la cathode 1, pour que les électrons extraits des micropointes 2 d'un pixel de la cathode-grille soient alternativement dirigés vers les éléments luminophores 7 en vis-à-vis de chacune des couleurs.

Dans le cas non représenté d,un écran monochrome, l'anode porte des éléments luminophores de même couleur organisés selon un plan unique ou selon deux ensembles de bandes alternées polarisés, le cas échéant, séparément.

D'autres structures de cathode-grille et d'anode que celles décrites ci-dessus peuvent être rencontrées. Par exemple, les éléments luminophores de l'anode peuvent être répartis en motifs élémentaires correspondant aux tailles des pixels de l'écran. L'anode peut en outre, tout en étant constituée de plusieurs ensembles de bandes ou de motifs élémentaires d'élé ments luminophores, ne pas être commutée par ensemble de bandes ou de motifs. Toutes les bandes ou motifs sont alors à un même potentiel, par exemple, en étant portés par un plan conducteur. On parle alors d'anode "non-comrnztée" par opposition aux anodes commutées où les couleurs sont polarisées alternativement.

Les bandes ou motifs d'anode portant des éléments lumi- nophores devant être excités sont polarisés sous une tension de plusieurs centaines, voire quelques milliers, de volts par rap port à la cathode. Dans le cas d'un écran à anode commutée ayant plusieurs ensembles de bandes, les autres bandes sont à un poten tiel nul. Le choix des valeurs des potentiels de polarisation est lié aux caractéristiques des éléments luminophores et des moyens émissifs côté cathode.

Pour une émission électronique par les micropointes de la cathode, celle-ci doit être soumise, par rapport à la grille 3, à une différence de potentiel suffisante. Classiquement, en dessous d'une différence de potentiel de l'ordre de 50 V entre la cathode et la grille, il n'y a pas d'émission électronique, et l'émission maximale utilisée correspond à une différence de potentiel de l'ordre de 80 V. Par exemple, les rangées de la grille 3 sont séquentiellement polarisées à un potentiel de l'ordre de 80 V tandis que les colonnes de la cathode 1 sont portées à des potentiels respectifs compris entre un potentiel d'émission maximal et un potentiel d'absence d'émission (par exemple, respectivement 0 et environ 40 V). On fixe ainsi la brillance de tous les pixels d'une ligne (par composante couleur, si l'anode comporte plusieurs ensembles de bandes polarisés sélectivement couleur par couleur).

La figure 2 représente le schéma électrique équivalent d'un pixel classique d'un écran couleur à micropointes. On consi dère arbitrairement qu'il s'agit d'un pixel mais on notera que ce schéma électrique équivalent correspond à celui de chaque micro- pointe émissive. Toutefois, comme les micropointes sont au nombre de plusieurs milliers par pixel d'écran, on simplifie la présente description en faisant référence à un pixel (ou à un sous-pixel dans le cas où les lignes de la grille sont subdivisées par couleur).

Les micropointes du pixel forment électriquement une source de courant 20 dont une première borne 21 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 22 symbolisant la couche résis- tive (11, figure 1), à une borne 23 d'application du potentiel V1 de cathode. L'autre borne 24 de la source de courant 20 correspond aux pointes des micropointes 2 dirigées vers l'anode symbolisée par une plaque 25 à laquelle est appliquée un potentiel V5 de polarisation. L'isolant (12, figure 1) entre la grille et la cathode peut être modélisé par un condensateur 26 reliant la borne 21 de la source de courant 20 à une ligne 28 de grille, donc à une borne 27 d'application d'un potentiel V3 de polarisa tion de la ligne de grille. En raison des trous (4, figure 1) pratiqués dans la grille, la ligne 28 de grille n'est pas reliée directement à la pointe (source de courant 20).

Les figures 3A et 3B illustrent schématiquement le maillage des conducteurs de cathode d'un écran à micropointes classique. La figure 3A représente partiellement et vue de dessus une plaque de cathode d'un écran plat, c'est-à-dire une cathode à micropointes associée à une grille, et la figure 3B est une vue en coupe selon la ligne B-B' de la figure 3A. Par souci de clarté, on a représenté, de façon décalée en figure 3A, les limites entre les différentes couches en vue de dessus pour les rendre visibles. On notera toutefois que, à l'exception des micropointes, les bords des différentes couches peuvent être considérés sensiblement verticaux, leurs inclinaisons étant essentiellement liées aux techniques de dépôt et de gravure utilisées, la fabrication des écrans à micropointes faisant appel aux techniques couramment utilisées dans la fabrication des circuits intégrés. Plusieurs micropointes 2, par exemple seize, sont dis posées dans chaque maille 31 définie par les conducteurs de cathode 32. Bien qu'un nombre réduit de mailles ait été repré senté pour chaque pixel 33 défini par l'intersection dune colonne 34 de la cathode 1 et dune ligne 35 de la grille 3, on notera que les micropointes sont généralement au nombre de plu sieurs milliers par pixel d'écran.

La cathode 1 est généralement constituée de couches déposées successivement sur le substrat 10. Une couche conductrice, par exemple constituée de niobium, est déposée sur le substrat 10. Cette couche est gravée selon le motif des colonnes 34, chaque colonne comportant des mailles 31 entourées de conduc teurs de cathode 32. Une couche résistive 11 est ensuite déposée sur les conducteurs de cathode 32. Cette couche résistive 11, constituée par exemple de silicium amorphe dopé au phosphore, a pour objet de protéger chaque micropointe 2 contre un excès de courant à son amorçage. Une telle couche résistive 11 vise à homogénéiser llémission électronique des micropointes 2 d'un pixel de la cathode 1 et à accroître sa durée de vie. La couche résistive est, le cas échéant, gravée selon le motif des colonnes et/ou ouverte au moins partiellement à l'aplomb des conducteurs de cathode. Une couche isolante 12, par exemple en oxyde de silicium (Si02), est déposée sur la couche résistive 11 pour isoler les conducteurs de cathode 32 de la grille 3. Une cathode à micropointes de ce type est décrite, par exemple, dans la demande de brevet européen N 0696045.

Le cas échéant, les conducteurs de cathode 32 peuvent être déposés sur la couche résistive <B>il</B> qui peut, comme dans le cas précédent, être pleine plaque ou non. Une cathode à micro- pointes de ce type est décrite, par exemple, dans la demande de brevet français N 2722913.

La grille 3 est, par exemple, constituée à partir dune couche conductrice de niobium, déposée sur la couche isolante 12. Elle est gravée selon le motif des lignes 35 et est ouverte, ainsi que la couche isolante 12, pour former les trous 4 au droit de chaque micropointe 2.

L'adressage classique de la cathode et de la grille d'un écran plat à micropointes conduit à ce que chaque ligne de la grille 3 n'est adressée que pendant une courte durée. Par exemple, les lignes de la grille sont polarisées séquentiellement pendant un "temps de ligne" durant lequel chaque colonne 34 de la cathode 1 est portée à un potentiel qui est fonction de la brillance du pixel à afficher le long de la ligne courante. La polarisation des colonnes de la cathode change à chaque nouvelle ligne. Un "temps de ligne" correspond à la durée d'une trame divisée par le nombre de lignes de la grille 3. L'affichage d'une image s'effectue pendant un "temps d'image" (par exemple, 20 millisecondes pour une fréquence de 50 Hz). Pour un écran couleur à anode commutée, un "temps de trame" correspond approxi mativement au tiers du "temps d'image" diminué du temps nécessaire aux commutations éventuelles de l'anode.

L'adressage classique d'un tel écran de visualisation entraîne des problèmes de brillance que l'on cherche en perma nence à améliorer. La brillance de l'écran dépend de plusieurs facteurs parmi lesquels la tension de polarisation de l'anode par rapport à la cathode, le courant d'émission crête des micro pointes, le rendement lumineux des éléments luminophores, la surface d'émission d'un pixel et la durée d'émission.

La tension anode-cathode dépend essentiellement de la hauteur de l'espace inter- électrodes. Le courant d'émission dépend des caractéristiques des micropointes de même que le rendement lumineux dépend des éléments luminophores et peut évoluer sous l'influence du bombardement électronique. La surface d'émission dépend de la définition souhaitée pour l'écran, c'est- à-dire de la surface des pixels. Quant à la durée d'émission, celle-ci dépend du temps de ligne, c'est-à-dire de la durée pendant laquelle chaque ligne est adressée dans le balayage. Dans un écran classique, on profite de la rémanence de l'oeil humain pour contenter d'un faible rapport cyclique (durée d'adressage d'une ligne par rapport à la durée de trame).

La présente invention vise à améliorer la brillance d'un écran plat de visualisation du type à micropointes. L'invention vise, plus particulièrement à améliorer la quantité d'électrons emis par les micropointes d'un pixel de l'écran pendant chaque temps de trame.

L'invention vise également à ne pas nécessiter d'aug mentation de la différence de potentiel entre l'anode et la cathode.

L'invention vise également à proposer une solution qui ne nécessite pas d'augmenter la surface d'émission et préserve ainsi, voire améliore, la résolution de l'écran.

L'invention vise en outre à proposer une solution ne nécessitant pas de modifier le courant d'émission des micro pointes et préservant ainsi les procédés classiques de fabrication de ces micropointes.

Une caractéristique de la présente invention est de prévoir un allongement de la durée d'excitation des micropointes des pixels de l'écran par rapport aux cathodes classiques.

Une première solution serait de supprimer le balayage ligne et de maintenir les lignes adressées pendant une durée supérieure à un temps de ligne classique. Une telle solution n'est toutefois pas envisageable en pratique dans un écran clas sique. En effet, il serait alors impossible de sélectionner individuellement les consignes de luminance d'un pixel sauf à individualiser l'adressage des pixels d'une même colonne de cathode au niveau des micropointes, ce qui n'est pas envisageable pour des questions d'encombrements.

La présente invention vise donc à proposer une solution permettant d'allonger la durée d'émission des pointes d'un pixel de la cathode-grille sans nuire à la capacité de commande de l'écran dans un système de balayage ligne ou colonne. Plus précisément, la présente invention prévoit une plaque de cathode-grille d'un écran plat de visualisation à effet de champ du type comprenant un premier ensemble de conducteurs organisé en lignes et un deuxième ensemble de conducteurs orga nisé en colonnes, l'intersection d'une colonne et d'une ligne définissant l'emplacement d'un pixel de l'écran, et la plaque de cathode-grille comportant, pour chaque pixel de l'écran, un élément de stockage temporaire de la consigne de luminance du pixel considéré.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la plaque de cathode-grille comporte, pour chaque pixel de l'écran, un commutateur propre à isoler l'élément de stockage du pixel considéré en dehors d'un temps d'adressage de ce pixel.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, une cathode est constituée de régions de micropointes d'émission électronique, une grille d'extraction étant constituée de régions individualisées par pixel et pourvues de trous aux emplacements des micropointes, et des conducteurs de cathode de polarisation des micropointes étant organisés dans le sens des colonnes de conducteurs.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque commutateur est formé d'un transistor à déplétion compor- tant un premier contact dans un même niveau conducteur que les conducteurs de polarisation des micropointes, et un deuxième contact dans un niveau conducteur dans lequel sont réalisées les régions de grille d'extraction.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la zone de déplétion de chaque transistor est réalisée dans un niveau semiconducteur constitutif d'une couche résistive de polarisation des micropointes.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'oxyde de grille de commande de chaque transistor est réalisé dans une couche isolante séparant les conducteurs de cathode des conducteurs de grille des zones émissives. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les micropolntes sont reliées à un potentiel fixe, la consigne de luminance étant appliquée sur la grille d'extraction.

La présente invention prévoit également un écran plat de visualisation du type comportant une cathode à micropointes de bombardement dune anode cathodoluminescente, la capacité des éléments de stockage associés à chaque pixel étant fonction du nombre de lignes de l'écran et de la tension entre l'anode et la cathode.

La présente invention prévoit également un procédé de commande d' écran plat de visualisation consistant à effectuer un balayage ligne de polarisation successive des conducteurs organisés en lignes et, pour chaque ligne, à appliquer consigne de luminance sur chaque conducteur de colonne.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le procédé consiste à décharger tous les éléments de stockage de l'écran entre deux trames d'affichage.

Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 est une vue partielle en perspective et schématique d'un écran plat à micropointes classique ; la figure 2 représente un schéma électrique équivalent d'un pixel d'un écran classique à micropointes ; les figures 3A et 3B représentent partiellement, respectivement vu de dessus et en coupe selon la ligne B-B' de la figure 3A, un exemple classique dune plaque de cathode-grille d'un écran à micropointes ; la figure 4 représente un schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation d'un pixel d'écran à micropointes selon la présente invention ; la figure 5 est un schéma électrique équivalent d'un groupe de pixels d'un mode de réalisation de la présente inven tion illustrant l'adressage de ces pixels ; les figures 6A et 6B représentent partiellement, respectivement vu de dessus et en coupe selon la ligne B-B' de la figure 6A, un mode de réalisation d'une plaque de cathode-grille selon la présente invention ; et la figure 7 est une vue partielle, en coupe et en pers pective, d'une variante de réalisation d'une plaque de cathode- grille selon l'invention.

Les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes réfé rences aux différentes figures. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments qui sont nécessaires à la compréhension de l'inven tion ont été représentés aux figures et seront décrits par la suite. En particulier, on notera qu'un écran plat de visualisa tion est associé à un circuit de commande externe destiné à polariser les lignes et colonnes de la cathode-grille ainsi que les conducteurs d'anode. Ce circuit de commande fait appel aux techniques classiques des circuits électroniques et ne sera pas détaillé, sa structure et son fonctionnement étant à la portée de l'home du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-après et du fonctionnement souhaité pour l'écran.

Une caractéristique de la présente invention est de prévoir, au niveau de chaque pixel de l'écran (ou sous-pixel), un élément de stockage d'énergie propre à conserver, au moins par tiellement, une consigne de luminance du pixel considéré alors même que celui-ci n'est plus adressé. Le fait de stocker de l'énergie au sein de chaque pixel lors de son adressage permet, lorsque la ligne courante n'est plus adressée, de préserver l'allumage du pixel précédent.

Pour tirer profit de l'existence de l'élément de stockage au niveau de chaque pixel, on prévoit également, pour chaque pixel, un élément de commutation propre à isoler le pixel consi déré de la consigne de luminance imposée, par exemple, sur les conducteurs en colonne de la cathode. Ainsi, chaque pixel reçoit une consigne de luminance pendant l'adressage de la ligne à laquelle il appartient. Lors de la fin d'adressage de cette ligne, le pixel est isolé du conducteur apportant la consigne de luminance tout en restant allumé grâce à la consigne maintenue par son élément de stockage.

Une première solution consiste à prévoir un stockage d'énergie côté anode en associant chaque motif élémentaire de l'anode à un condensateur de stockage. Une telle solution, si elle apporte déjà un mieux par rapport aux écrans classiques, ne constitue pas une solution préférée. En effet, la consigne de brillance et la charge de ce condensateur côté anode sont polluées par le courant d'émission.

La figure 4 représente un schéma électrique équivalent d'un premier mode de réalisation d'un pixel d'écran à micro- pointes selon la présente invention. Cette figure 4 est â rapprocher de la figure 2 décrite précédemment.

Un pixel d'écran de l'invention peut encore être modé lisé sous la forme d'une source de courant 20 représentant les micropointes du pixel et dont une première borne 21 est reliée à une ligne de grille 28 par l'intermédiaire d'un condensateur 26 représentant la capacité de l'isolant (12, figures 1 et 3B) entre la cathode et la grille. Une deuxième borne 24 de la source de courant 20 représente la pointe de la micropointe dirigée vers l'anode 25. La borne 21 de la source 20 est reliée, par l'inter médiaire d'une résistance 22 symbolisant la couche résistive (11, figures 1 et 3B) a, selon ce mode de réalisation de la présente invention, une première borne d'un commutateur 40 dont une deuxième borne est reliée à une borne 23 d'adressage de la colonne considérée. La réalisation du commutateur 40 pourra, par exemple, s'inspirer de la structure décrite dans le brevet américain N 5 210 472.

Sans modifier le principe d'adressage en balayage ligne et en consigne de luminance sur les colonnes de l'écran, on voit que le mode de réalisation de la figure 4 souffre encore d'une pollution de l'énergie stockée dans le condensateur 26 par le courant d'émission.

Pour éviter que le stockage de la consigne de luminance soit perturbé par l'émission électronique, la présente invention prévoit, selon un mode de réalisation préféré, de stocker l'information de luminance depuis la grille de l'écran et non depuis sa cathode. Ainsi, une autre caractéristique de l'inven tion est que, bien que l'information de luminance reste fournie par les colonnes de la cathode, elle est individualisée au niveau de la grille du pixel considéré qui comporte des régions loca lisées de grille dite "pixelisée".

La figure 5 représente le schéma électrique équivalent d'un deuxième mode de réalisation préféré de l'invention. La représentation de la figure 5 illustre quatre pixels de l'écran pour mieux faire apparaître les conducteurs coitmiuns à ces pixels. Comme précédemment, chaque pixel comprend une source de courant 20 correspondant aux micropointes dont les pointes respectives 24 sont dirigées vers l'anode (non- représentée). La base des micro pointes constitue une borne 21 de la source de courant reliée, par l'intermédiaire de la résistance 22, à une borne 50 de réfé rence de potentiel propre à l'invention qui sera décrit par la suite.

Selon le mode de réalisation préféré de la figure 5, la borne du condensateur 26, qui est opposée à la borne 21, est reliée directement à une région 28' de la grille "pixelisée" et, par l'intermédiaire d'un commutateur 40', à un conducteur 51 de la cathode de l'écran. Toujours selon ce mode de réalisation préféré, les commutateurs 40' alignés dans une direction perpen diculaire aux conducteurs 51 sont commandés simultanément en ayant leurs bornes de commande respectives reliées à une ligne 52 de la grille.

Toutefois, selon l'invention, conducteur 51 de cathode servant à amener la polarisation de luminance est dissocié des conducteurs 50 organisés en mailles et polarisant la base des micropointes. Les conducteurs 51 sont organisés en colonnes et sont intercalés entre deux colonnes 50 de conducteurs maillés de référence.

Selon l'invention, toutes les bornes 50 des résistances 22 sont polarisées en permanence à un potentiel de référence propre permettre l'émission électronique lorsque le pixel est adressé.

Ainsi, quand un commutateur 40' d'un pixel est ferme, la grille (la région 28' individualisée) de ce pixel se trouve portée à un potentiel fixé d'après la consigne de brillance imposée sur les conducteurs de colonne 51 tandis que la base des micropointes de ce pixel est à un potentiel fixe. A la fin temps de ligne d'adressage du conducteur 52, l'interrupteur 40' est ouvert de sorte qu'une des bornes du condensateur 26 se trouve en l'air. La charge maintenue aux bornes de ce conden sateur (c'est-à-dire le potentiel de grille maintenu sur le pixel considéré) maintient l'émission électronique par la micropointe dans la mesure où le potentiel de la borne 50 est fixe.

I1 est donc possible d'adresser le conducteur 52 sui vant et d'appliquer des consignes différentes aux conducteurs 51 pour la ligne suivante. on notera que le courant d'émission est fourni par la borne 50 au potentiel fixe, de sorte que la consi gne de luminance n'est pas affectée par l'émission.

De préférence, en fin de trame (ou de sous-trame cou leur), tous les conducteurs 52 sont polarisés simultanément dans un état où ils ferment l'ensemble des commutateurs 40'. Pendant ce temps, tous les conducteurs 51 sont adressés à la masse de façon à décharger, pendant la période de retour-trame, tous les condensateurs 26 et des pixels de l'écran et replacer celui-ci dans un état initial pour la trame suivante.

Un avantage de la présente invention est qu'en pré voyant un élément de stockage de la consigne de luminance, on améliore considérablement la brillance de l'écran dans la mesure où il est désormais possible qu'un pixel de l'écran subisse une excitation de ses éléments luminophores pendant toute la durée de la trame d'affichage. La mise en oeuvre de l'invention requiert d'associer, à chaque pixel (ou sous-pixel), un commutateur et un élément de stockage. A cet égard, la présente invention tire profit du fait que la plaque de cathode-grille est réalisée à partir de techniques dérivées de la fabrication des circuits intégrés pour utiliser des procédés de fabrication en couches minces afin de former les commutateurs. Ceux-ci sont, de préférence, réalisés sous la forme de transistors à effet de champ (MOS). L'élément de stockage (condensateur 26) associé à chaque pixel est quant à lui réalisé à laide de la couche isolante séparant la cathode de la grille.

On a déjà proposé, par exemple dans le brevet américain W 5 814 924, d'intégrer des transistors dans la cathode-grille de l'écran, pour permettre l'adressage d'un écran dont les pointes ne sont pas organisées en colonnes.

On notera que, bien quelle nécessite des constituants supplémentaires individualisés par pixel, la présente invention n'accroît pas l'encombrement en surface d'un pixel de l'écran. En effet, comme l'invention améliore considérablement la capacité démission de chaque pixel en autorisant une émission durant tout le temps de trame, la surface d'émission des pixels peut être réduite pour un éclairement donné. Par conséquent, le commutateur et le condensateur peuvent être logés dans la surface ainsi économisée.

Les figures 6A et 6B représentent, respectivement vu de dessus et en coupe selon la ligne B-B' de la figure 6A, un exemple de réalisation d'une plaque de cathode-grille mettant en oeuvre la présente invention selon son mode de réalisation pré féré. Pour faciliter la ccxnparaison entre la représentation des figures 6A et 6B de l'invention et la représentation classique des figures 3A et 3B, la figure 6A a été présentée dans la même orientation que la figure 3A, c'est-à-dire que les conducteurs (51) réalisés dans le niveau conducteur de la cathode sont verti caux tandis que les conducteurs (52) réalisés dans le niveau conducteur de grille sont horizontaux. Comme l'illustre la figure 6B, on commence par déposer sur un substrat 10 (par exemple, en verre) une couche conductrice (par exemple, de niobium) dans laquelle on réalise non seulement des pistes conductrices parallèles 51 mais également un maillage 67 de formation des conducteurs 50 de polarisation des bases des micropointes 2. Pour faciliter la représentation de la coupe de la figure 6B, on a réduit arbitrairement le nombre de micro pointes 2 par pixel de l'écran à huit en supposant la présence d'une seule micropointe par maille 31 (figure 6A). Bien entendu, le tracé des mailles 31 peut respecter le tracé classique (figure 3A) à l'exception du fait que la surface occupée par un pixel émissif 60 d'un écran selon l'invention peut désormais être inférieure à celle d'un pixel d'un écran classique. L'épaisseur de la couche de niobium dans laquelle sont formés les conducteurs 50 et 51 est, par exemple, de l'ordre de 2000 A.

On dépose ensuite une couche senicarnductrice (par exenple, de silicium amorphe). Cette couche a pour objet de constituer, sur le maillage 67 des conducteurs 50, des plots résistifs 61 ayant approximativement la taille d'un pixel, ainsi que la zone de déplétion 62 (de canal) des transistors 40' associés à chaque pixel. Dans le mode de réalisation préféré illustré par les figures 6A et 6B, l'un des contacts (correspondant à la colonne 51) du transistor est sous la couche de silicium constitutif de la zone de déplétion 62. L'autre contact du transistor est réalisé, sur cette zone de déplétion, dans un métal servant à former la région 28' de grille du pixel. En variante, les plots 61 et les zones 62 pourront être en des matériaux différents.

On dépose ensuite une couche d'isolant (par exemple, d'oxyde de silicium Si02) que l'on grave selon le motif, pour chaque pixel, d'une zone 63 de séparation de la cathode et de la grille de la zone d'émission 28' du pixel, et d'une zone 64 destinée à former l'oxyde de grille des transistors 40'.

Une couche conductrice (couche de grille 3) est ensuite déposée selon un motif où elle recouvre les zones isolantes 63 et 64. Cette couche conductrice (par exemple en niobium d'une épais- seur de 4000 A), forme la grille 65 au-dessus de la zone émissive du pixel (région 28', figure 5) ainsi que la grille 66 du tran sistor 40' de ce pixel. Dans le mode de réalisation préféré illustré par la figure 6B, le dépôt de cette couche conductrice forme une marche entre la zone d'émission et le transistor de manière à contacter la zone de déplétion 62 du transistor. Cela revient à connecter une des électrodes 28' du condensateur 26 formé par la zone isolante 63, son autre électrode étant consti tuée par le maillage conducteur 67.

On notera que, en dehors de la surface de chaque pixel, les grilles 66 des différents<B>.</B> transistors 40' sont interconnectées dans le sens des lignes à la figure 6A par les conducteurs 52. De même, dans le sens des colonnes à la figure 6A, les conducteurs 51 se prolongent sur toute la surface de l'écran et les maillages 67 sont interconnectées par des tronçons de liaison 68. Cela permet de raccorder toutes les colonnes à l'une des extrémités de l'écran sans qu'il soit nécessaire de prévoir un niveau d1inter- connexion supplémentaire.

On notera également que, étant constitués préférentiel lement de transistors à déplétion, les commutateurs 40' d'un écran selon l'invention sont dans un état normalement fermé. C'est pourquoi il est alors nécessaire de les polariser à un potentiel plus négatif que le potentiel minimal d'adressage des conducteurs 51 pour les bloquer hors des temps de ligne qui leur sont destinés.

En reprenant l'exemple précédent de potentiels de fonc tionnement de l'écran micropointes, le potentiel Vr de référence des bases des micropointes (conducteurs 50) est de -40 V. Le potentiel d'adressage des conducteurs 51 est alors compris entre 0 V (noir) et +40 V (blanc) selon la consigne de brillance du pixel. Avec ce choix de potentiels, les conducteurs 52 de grille (de sélection) sont adressés, dans un balayage ligne, c'est-à-dire pendant un "temps de ligne", avec un poten tiel V1 de 0 V, le potentiel de repos des lignes 52 non-adressées étant, dans cet exemple, de -40 V ou moins, pour que le commuta- teur 40' soit ouvert.

La figure 7 représente, par une vue en perspective et en coupe partielle, une variante de réalisation d'un pixel de cathode-grille selon la présente invention. Selon cette variante, on prévoit un contact 70 spécifique pour l'électrode du condensa teur 26 destinée à être reliée à la borne 50 d'interconnexion des résistances 22 de polarisation des bases des micropointes. Dans ce cas, la zone isolante 63 est plus large dans la mesure où il est nécessaire de prévoir un tronçon conducteur supplémentaire dans le maillage 67 par rapport au mode de réalisation de la figure 6B. Le choix entre le mode de réalisation des figures 6B et 7 dépendra, notamment, de la capacité souhaitée pour les condensateurs 26 formant les éléments de stockage des consignes de luminance.

La figure 7 illustre également une variante dans laquelle l'épaisseur de la couche d'isolement 12 servant à former l'oxyde de grille 64 et le condensateur 26 diffère dans ces deux zones pour individualiser les dimensionnements de l'oxyde de grille et du condensateur.

Les dimensionnements respectifs du condensateur 26 et du transistor 40' de chaque pixel d'écran seront fonction, notam ment, du besoin de stockage pour ce qui concerne le condensateur et des tensions de commande pour ce qui concerne le transistor. Ces dimensionnements sont à la portée de l'homme du métier en fonction des caractéristiques souhaitées pour le fonctionnement de l'écran, de la surface des pixels des niveaux de tension mis en jeu. De plus, on tiendra bien entendu compte de la durée de trame de l'écran en fonctionnement. Cette durée fixe, selon l'invention, la constante de temps souhaitée pour la cellule RC du pixel formée par son élément de stockage (condensateur 26) et sa résistance de polarisation de base de micropointe (résistance 22).

on notera que la présente invention est parfaitement compatible avec les procédés actuels de la fabrication des écrans plats de visualisation. En particulier, la mise en oeuvre de l'invention ne nécessite pas d'augmentation de surface des pixels de l'écran et est compatible avec les largeurs de pistes utili sées aujourd'hui, notamment, dans le cas des écrans couleur prévoyant une colonne de cathode par couleur, ce qui constitue le cas le plus contraignant en terme de largeur de colonne.

On notera également que la mise en oeuvre de l'inven tion nécessite, par rapport à un procédé de fabrication actuel, aucune étape de dépôt supplémentaire au moins dans le mode de réalisation préféré des figures 6 et 7. Le cas échéant, on pré voira simplement un masque supplémentaire pour graver la couche isolante 12 permettant la réalisation des grilles des transistors et qui n'est aujourd'hui gravée que pour réaliser les trous (4) des micropointes. C'est là un des avantages de prévoir un tran sistor à déplétion pour commander le fonctionnement du pixel. En effet, quand la tension augmente sur la grille de ce transistor, les électrons ne passent plus que sous cette ligne dans le sili cium amorphe constitutif de sa zone de déplétion.

Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, dans le cas où la réalisation d'une étape de dépôt supplémentaire ne gêne pas, on pourra prévoir la réali sation de commutateurs individualisés pour chaque pixel sous la forme de transistors normalement ouverts. De plus, le gain d'éclairement apporté par la mise en oeuvre de l'invention peut être mis à profit de différentes façons. Par exemple, on peut en profiter pour faire fonctionner l'écran sous des tensions plus faibles en diminuant le nombre de pointes. On peut également diminuer la tension d'émission maximale des pixels. On peut encore prévoir une diminution du nombre de pointes servant à diminuer la surface de chaque pixel et améliorer ainsi la résolu tion de l'écran. Pour la réalisation des transistors, on prévoira de préférence une largeur de grille importante et une faible longueur de grille de façon à réduire les temps de charge et de décharge des condensateurs respectifs des pixels.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Plaque de cathode-grille d'un écran plat visuali sation effet de champ du type comprenant un premier ensemble de conducteurs (52) organisé en lignes; et un deuxième ensemble de conducteurs (51) organisé en colonnes, l'intersection d'une colonne et d'une ligne définissant l'emplacement d'un pixel de l'écran, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour chaque pixel de l'écran, un élément de stockage temporaire (26) de la consigne de luminance du pixel considéré.

2. Plaque de cathode-grille selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour chaque pixel de l'écran, un commutateur (40, 40') propre à isoler l'élément de stockage (26) du pixel considéré en dehors d'un temps d'adressage de ce pixel.

3. Plaque de cathode-grille selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une cathode est constituée de régions de micropointes (2) d'émission électronique, une grille d'extraction (3) étant constituée de régions (28') individualisées par pixel et pourvues de trous (4) aux emplacements des micropointes, et des conducteurs de cathode (50) de polarisation des micropointes (2) étant organisés dans le sens des colonnes de conducteurs (51) .

4. Plaque de cathode-grille selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque commutateur (40') est formé d'un transistor à déplétion comportant un premier contact dans un même niveau conducteur que les conducteurs (50) de polarisation des micropointes, et un deuxième contact dans un niveau conducteur dans lequel sont réalisées les régions (28') de grille d'extrac tion.

5. Plaque de cathode-grille selon la revendication 4, caractérisée en ce que la zone de déplétion (62) de chaque tran sistor est réalisée dans un niveau semiconducteur constitutif d'une couche résistive (61) de polarisation des micropointes (2).

6. Plaque de cathode-grille selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'oxyde de grille (64) de commande de chaque transistor (40') est réalisé dans une couche isolante séparant les conducteurs de cathode des conducteurs de grille des zones émissives.

7. Plaque de cathode-grille selon 'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les micropointes sont reliées à un potentiel fixe, la consigne de luminance étant appliquée sur la grille d'extraction.

8. Écran plat de visualisation du type comportant une cathode à micropointes de bombardement d'une anode cathodolumi- nescente, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de cathode- grille conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7.

9. Écran selon la revendication 8, caractérisé en ce que la capacité des éléments de stockage (26) associés à chaque pixel est fonction du nombre de lignes de l'écran et de la ten sion entre l'anode et la cathode.

10. Procédé de commande d'un écran plat de visualisation conforme à la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer un balayage ligne de polarisation successive des conducteurs organisés en lignes et, pour chaque ligne, à appliquer une consigne de luminance sur chaque conducteur de colonne.

11. Procédé de commande selon revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à décharger tous les éléments de stockage (26) de l'écran entre deux trames d'affichage.