EP0732723B1 - Ecran plat de visualisation à distance inter-électrodes élevée - Google Patents

Ecran plat de visualisation à distance inter-électrodes élevée Download PDF

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EP0732723B1
EP0732723B1 EP96410023A EP96410023A EP0732723B1 EP 0732723 B1 EP0732723 B1 EP 0732723B1 EP 96410023 A EP96410023 A EP 96410023A EP 96410023 A EP96410023 A EP 96410023A EP 0732723 B1 EP0732723 B1 EP 0732723B1
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EP
European Patent Office
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screen
substrate
plate
flat display
display screen
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Application number
EP96410023A
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German (de)
English (en)
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EP0732723A1 (fr
Inventor
Jean-Marc Sol
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Pixtech SA
Original Assignee
Pixtech SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0732723A1 publication Critical patent/EP0732723A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/241—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases the vessel being for a flat panel display
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group

Definitions

  • the present invention relates to the production of a flat display screen with inter-electrode distance important.
  • This is, for example, a fluorescent screen in which an electronic program is obtained by electron extraction from microtips or thin film, by example a carbon-diamond film.
  • the invention applies more particularly to a flat screen of the type comprising a microtip cathode of electron bombardment of an anode carrying elements phosphors.
  • This type of screen is commonly called a screen fluorescent to microtips.
  • Figure 1 shows the functional structure a flat screen with microtips.
  • Such a microtip screen essentially consists a cathode 1 with microtips 2 and a grid 3 provided of holes 4 corresponding to the locations of the microtips 2.
  • Cathode 1 is placed opposite a cathode-luminescent anode 5 of which a glass substrate 6 constitutes the surface screen.
  • Cathode 1 is organized in columns and is made up, on a substrate 10, for example made of glass, of conductors cathodes organized in mesh from a conductive layer.
  • the microtips 2 are made on a resistive layer 11 deposited on the cathode conductors and are arranged inside the meshes defined by the conductors of cathode.
  • Figure 1 partially showing the interior of a mesh, the cathode conductors do not appear on this figure.
  • Cathode 1 is associated with grid 3 which is it organized in lines, an insulating layer (not shown) being interposed between the cathode conductors and the grid 3. The intersection of a row in grid 3 and a column of cathode 1, defines a pixel.
  • This device uses the electric field created between cathode 1 and grid 3 so that electrons are extracts from microtips 2 to phosphor elements 7 of anode 5.
  • anode 5 is provided with strips alternating phosphor elements 7, each corresponding to a color (Blue, Red, Green). The bands are separated from each other by an insulator 8.
  • the phosphor elements 7 are deposited on electrodes 9, made up of corresponding bands a transparent conductive layer such as indium tin oxide (ITO). Tape sets blue, red, green are alternately polarized with respect at cathode 1, so that the electrons extracted from the microtips 2 of a pixel of the cathode / grid are alternately directed towards the phosphor elements 7 opposite each of the colors.
  • ITO indium tin oxide
  • the assembly of the two substrates 6 and 10, supporting respectively anode 5 and cathode 1, is carried out with provision of an internal space 12 for the circulation of electrons emitted by cathode 1.
  • Figure 2 illustrates, in a cross-sectional view an assembled screen, an example of conventional means used to define the inter-electrode space 12.
  • the inter-electrode space 12 is conventionally defined by means of spacers regularly distributed over the entire surface of the screen between the grid 3 and the anode 5. These spacers are, for example, made of glass balls 13.
  • the substrates 6 and 10 carrying the anode 5 and the cathode / grid respectively are assembled to one another by means of a peripheral seal, for example by means of a bead of fusible glass 14.
  • the use of spacers is related to the pressure difference between the interior and the exterior of the screen which tends to cause deformation of the substrates 6 and 10 due to their small thickness (of the order of a millimeter) relative to the surface of the screen (several hundred cm 2 ).
  • a disadvantage of using distributed spacers 13 in the useful area of the screen is that they constitute obstacles to the path of electrons emitted by microtips 2. These obstacles cause gray areas on the screen in the extent that the phosphors 7 with which they are in gaze can only receive electrons. Even if the spherical shape limits this effect by reducing the area of contact between a ball 13 and a phosphor element 7, this is only true for small diameter balls.
  • the anode-cathode voltage is directly related to the brightness of the screen. So the more we seeks to reduce the gray areas due to the spacers reducing their diameter, the more the anode-cathode voltage must be reduced, and the more the screen brightness is reduced.
  • the diameter of the balls is limited to about 200 ⁇ m to avoid creating shadow areas
  • the voltage anode-cathode is then limited to about 500 to 1000 volts.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks by offering a flat display screen which presents a large inter-electrode distance allowing it to operate under high anode-cathode voltage, while being devoid of gray areas and for which, the definition of the inter-electrode space does not cause pollution of the internal surface of substrates.
  • Another object of the present invention is to provide a flat display screen in which the pumping tube no longer constitutes an area weakening the screen.
  • the present invention provides a flat display screen of the type comprising two electrodes separated by an internal space, at least a first electrode being carried by a thin substrate and by a thick stiffening plate, said internal space being defined by a peripheral frame interposed between said electrodes, outside their useful area.
  • a second electrode is carried by a thick plate stiffening constituting a thick substrate on one side internal of which this electrode is formed.
  • said second electrode is carried by a thin substrate and by a thick stiffening plate.
  • said plate associated with the first electrode is intended to form the bottom of the screen and has an orifice passage of a pumping tube which is associated with said substrate carrying the first electrode and which is intended to make the empty in internal space.
  • the assembly of a plate to the substrate to which it is associated is made by gluing this plate on one side external of the substrate, after formation of all the constituent elements of the electrode carried by this substrate on one side internal.
  • said first electrode consists of a cathode with electron bombardment microtips of an anode provided phosphor elements.
  • a stiffening plate which is intended to constitute the screen surface is transparent and grooved, from its internal face, according to a mesh pattern corresponding to the distribution of the screen pixels, these grooves being filled of an opaque material.
  • a metallic layer is deposited on the external face of the substrate associated with a stiffening plate which is intended to constitute the surface of the screen, by defining a pattern of meshes corresponding to the distribution of the pixels of the screen.
  • a stiffening plate which is intended to constitute the screen surface is assembled to the substrate to which it is associated by electrostatic bonding of a trellis metallic with a mesh corresponding to the distribution screen pixels and interposed between this plate and said substrate with which it is associated.
  • the thickness of a stiffening plate is included between 4 mm and 5 cm, the thickness of said frame being included between 0.5 and 5 mm.
  • the present invention plans to use rigid and thick plates, respectively 20 and 21, reported on the external faces of the screen to stiffen the structure. So the distance between electrodes 12 can be defined by a simple peripheral frame rigid 22 without the need for spacers internal to avoid deformation of the substrates 6 and 10 carrying, respectively, the anode and the cathode / grid.
  • the assembly substrates 6 and 10 is, for example, made at by means of two fusible glass cords (not shown) interposed between each face of the frame 22 and the substrate 6 or 10 with which this face is associated with.
  • the thickness of the plates 20 and 21 depends on the screen area.
  • the thickness of the plates 20 and 21 is, for example, with a given value between 4 mm and 5 cm and the thickness of the rigid frame 22 is, for example, of a value data between 0.5 and 5 mm.
  • stiffening 20 and 21 does not harm training cathode / grid and anode on the substrates, respectively 6 and 10.
  • this training uses deposition techniques in thin layers, the implementation of which generally requires the use of thin substrates, in particular due to inertia thermal of the glass of which they are generally made up. Employment thick substrates would slow the speeds of temperature rise and fall which are already very slow, for example, for chemical vapor deposition (CVD) of the resistive layer 11 generally made of silicon.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the invention thus makes it possible to use thicknesses of conventional substrates between, for example, between 0.5 and 1.5 mm.
  • the constraints of substrate thicknesses are particularly critics regarding the formation of the cathode / grid. Indeed, the substrate 10 carrying the cathode receives a significant number of layers whose formation requires high temperatures. So the thermal inertia of thick substrate would lead to manufacturing times too long due to the multiple ascents and descents in temperature.
  • the formation of anode 5 on the substrate 6 requires fewer deposits.
  • the grounds (conductor strips) are likely to be made by screen printing.
  • the substrate 6 has directly the thickness final necessary for the rigidity of the desired screen, the plate 20 then being merged with the substrate 6.
  • the plate 21 associated with this substrate has an orifice 23 allowing the passage of this tube 15.
  • this advantage is that the pumping tube 15 no longer constitutes, once the screen is finished, a projection perpendicular to the plane of the screen. Indeed, this projection of tube 15 which generally has, when closed, a length about 6 mm is, as shown in Figure 3, absorbed by the thickness of the plate 21. Thus, this projection fits into the overall size of the screen when finished and no longer constitutes a zone of weakness.
  • the choice of the constituent materials of the plates 20 and 21 depends, in particular, on the overall dimensions and weight we want to give to the screen and constraints assembly of each plate 20 or 21 with the substrate 6 or 10 with which it is associated.
  • the plate which constitutes the surface of the screen (generally the plate 20 associated with the substrate 6 carrying the anode 5) is however necessarily transparent for allow viewing.
  • the plate (for example 21) constituting the background of the screen can, however, be opaque.
  • a transparent plate is, for example, glass and thus has the same coefficient of thermal expansion as the glass substrate with which it is associated.
  • the thickness of plates 20 and 21 glass is about 4 mm for a rectangular screen 10 cm diagonal and about 2 cm for a 30 cm screen diagonal.
  • a transparent plate can also be produced made of a transparent organic material.
  • a transparent organic material are, for example, polycarbonate or plexiglass.
  • An advantage of using a organic material is that it is lighter than glass.
  • a transparent plate can also be formed of a laminated glass.
  • a laminated glass This is, for example, a sheet of polyvinyl butyral, polyurethane or silicone "sandwich" between two sheets of glass.
  • An opaque plate associated with the bottom of the screen can, for example, be ceramic, metal or some material opaque plastic. We can also confer, to a plate opaque, a honeycomb or mesh structure to make it lighter for equal resistance.
  • the substrate, bottom side of the screen (for example the substrate 10 carrying the cathode), can also be opaque by being, for example, ceramic.
  • the melting temperature of this layer of fusible glass 24 is chosen to be slightly higher than the temperature of melting of the fusible glass cords (not shown) used later for the assembly of substrates 6 and 10 with interposition of the frame 22.
  • the substrates 6 and 10 are assembled together under a controlled atmosphere, for example nitrogen, and are sealed at high temperature. Then, plates 20 and 21 are attached and cold bonded to substrates 6 and 10. The internal space 12 is then emptied by pumping by means of the tube 15 which is then closed at its end free.
  • a controlled atmosphere for example nitrogen
  • the invention makes it possible to obtain a screen devoid of from any gray area.
  • the invention makes it possible to increase the anode-cathode voltage and thus the brightness of the screen.
  • the plate 20 constituting the screen surface can now be treated by thermal quenching to be made more resistant and / or be tinted. This is not possible for screens conventional since thermal quenching techniques glass requires glass with a thickness of at least about 3 mm.
  • the plate 20 can be used for build or support a touch screen device.
  • Another advantage of the present invention is that it makes it possible, on the side of the plate constituting the screen surface (for example the plate 20 associated with the anode), a transparent matrix separated by an opaque mesh which corresponds to the distribution of the pixels.
  • An advantage of such a matrix is that it draws the pixels of the screen, on the side of its surface. This improves the quality of the display and, in particular, the outlines of the different subjects of a image by avoiding, with the glance, the perception of a fade between two neighboring pixels.
  • the opaque mesh reduces the stray reflections of the incident light on the screen, enhancing thus the contrast of the image.
  • Figure 4 illustrates, in a perspective view exploded view, a second embodiment of the present invention in which the plate (for example 20) contributes to the formation of such a matrix.
  • the assembly of the plate 20 to substrate 6 is carried out by means of a wire mesh opaque 25 whose mesh 26 corresponds to the distribution pixels on the screen.
  • a wire mesh opaque 25 whose mesh 26 corresponds to the distribution pixels on the screen.
  • the wire mesh 25 can also be replaced by a layer of opaque adhesive deposited according to the pattern of 26 mesh desired.
  • the trellis is consisting of a metallic deposit formed on the external face of the substrate 6 which is then bonded to the plate 20, as indicated in connection with the first embodiment.
  • the matrix is made in the thickness of the plate 20.
  • the plate 20 is ribbed, preferably from its face internal, according to the desired opaque mesh pattern.
  • the ribs are then filled with an opaque material, for example a epoxy resin.
  • the plate 20 is finally assembled to the substrate 6, as indicated in relation to the first embodiment, and the desired matrixing is obtained.
  • a microtip screen the invention also applies to a fluorescent screen of the type comprising a film, for example of carbon-diamond, of emission electronic.

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Description

La présente invention concerne la réalisation d'un écran plat de visualisation présentant une distance inter-électrodes importante. Il s'agit, par exemple, d'un écran fluorescent dans lequel une émission électronique est obtenue par extraction d'électrons de micropointes ou d'un film mince, par exemple un film de carbone-diamant.
L'invention s'applique plus particulièrement à un écran plat du type comportant une cathode à micropointes de bombardement électronique d'une anode portant des éléments luminophores. Ce type d'écran est communément appelé un écran fluorescent à micropointes.
La figure 1 représente la structure fonctionnelle d'un écran plat à micropointes.
Un tel écran à micropointes est essentiellement constitué d'une cathode 1 à micropointes 2 et d'une grille 3 pourvue de trous 4 correspondant aux emplacements des micropointes 2. La cathode 1 est placée en regard d'une anode cathodo-luminescente 5 dont un substrat de verre 6 constitue la surface d'écran.
Le principe de fonctionnement et le détail de la constitution d'un tel écran à micropointes sont décrits dans le brevet américain numéro 4 940 916 du Commissariat à l'Energie Atomique.
La cathode 1 est 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 réalisées sur une couche résistive 11 déposée sur les conducteurs de cathode et sont disposées à l'intérieur des mailles définies par les conducteurs de cathode. La figure 1 représentant partiellement l'intérieur d'une maille, les conducteurs de cathode n'apparaissent pas sur cette figure. La cathode 1 est associée à la grille 3 qui est elle organisée en lignes, une couche isolante (non représentée) étant interposée entre les conducteurs de cathode et la grille 3. L'intersection, d'une ligne de la grille 3 et d'une colonne de la cathode 1, définit 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 vers des éléments luminophores 7 de l'anode 5. Pour un écran couleur, l'anode 5 est pourvue de bandes alternées d'éléments luminophores 7, correspondant chacune à une couleur (Bleu, Rouge, Vert). Les bandes sont séparées les unes des autres par un isolant 8. Les éléments luminophores 7 sont déposés sur des électrodes 9, constituées de bandes correspondantes d'une couche conductrice transparente telle que de l'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Les ensembles de bandes bleues, rouges, vertes sont 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.
L'assemblage des deux substrats 6 et 10, supportant respectivement l'anode 5 et la cathode 1, est effectué avec ménagement d'un espace interne 12 de circulation des électrons émis par la cathode 1.
Un problème qui se pose est lié à la réalisation de cet espace 12. En effet, la distance entre la cathode 1 et l'anode 5 doit être constante pour que la brillance de l'écran soit régulière sur toute sa surface.
La figure 2 illustre, par une vue en coupe transversale d'un écran assemblé, un exemple de moyens classiques utilisés pour définir l'espace inter-électrodes 12.
Sur cette figure, les détails constitutifs de la cathode 1, de la grille 3 et de l'anode 5 n'ont pas été représentés pour des raisons de clarté.
L'espace inter-électrodes 12 est classiquement défini au moyen d'entretoises régulièrement réparties sur toute la surface de l'écran entre la grille 3 et l'anode 5. Ces entretoises sont, par exemple, constituées de billes 13 de verre. Les substrats 6 et 10 portant respectivement l'anode 5 et la cathode/grille sont assemblés l'un à l'autre au moyen d'un scellement périphérique, par exemple au moyen d'un cordon de verre fusible 14. Le recours aux entretoises est lié à la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'écran qui tend à provoquer une déformation des substrats 6 et 10 en raison de leur faible épaisseur (de l'ordre du millimètre) par rapport à la surface de l'écran (plusieurs centaines de cm2).
Un inconvénient de l'emploi d'entretoises 13 réparties dans la surface utile de l'écran est qu'elles constituent des obstacles au trajet des électrons émis par les micropointes 2. Ces obstacles entraínent des zones d'ombre sur l'écran dans la mesure où les luminophores 7 avec lesquels elles sont en regard ne peuvent recevoir d'électrons. Même si la forme sphérique permet de limiter cet effet en réduisant la surface de contact entre une bille 13 et un élément luminophore 7, cela n'est vrai que pour des billes de faible diamètre.
En effet, plus le diamètre des billes 13 est important, plus ces billes seront visibles depuis la surface de l'écran en créant des zones d'ombre. Cela conduit à ce que l'on est contraint d'utiliser des billes de faible diamètre, ce qui limite l'épaisseur de l'espace vide 12 et donc la distance entre l'anode 5 et la cathode 1. Or, plus la distance entre l'anode 5 et la cathode 1 est faible, plus la tension anode-cathode doit être basse pour éviter la formation d'arcs électriques qui détruiraient l'écran. Mais la tension anode-cathode est directement liée à la brillance de l'écran. Ainsi, plus on cherche à réduire les zones d'ombre dues aux entretoises en réduisant leur diamètre, plus on doit réduire la tension anode-cathode, et plus on réduit la brillance de l'écran.
Classiquement, le diamètre des billes est limité à environ 200 µm pour ne pas créer de zones d'ombre, la tension anode-cathode est alors limitée à environ 500 à 1000 volts.
Un autre inconvénient est que ces entretoises 13 ne peuvent être rapportées sur un des substrats, généralement le substrat de cathode, que par collage, soudage ou analogue. De telles techniques entraínent une pollution de la surface de la cathode et obligent à effectuer des traitements thermiques sous vide, de dégazage des colles ou produits de soudure. Ces dégazages sont effectués au moyen d'un tube de pompage 15 mettant en communication, par l'intermédiaire d'un perçage 16 réalisé dans un des substrats (par exemple le substrat 10), l'espace interne 12 avec des moyens de pompage (non représentés). Le tube 15, généralement en verre, est assemblé au substrat 10, par exemple, en reposant sur la face externe de ce substrat 10 par une collerette 17 qui est collée au moyen d'un verre fusible (non représenté). Ce tube 15 est fermé, après dégazage, lorsque l'espace interne 12 a été vidé ou rempli d'un gaz à faible pression.
Un autre inconvénient des écrans classiques est que le tube de pompage 15, une fois fermé, forme une saillie perpendiculaire au plan de l'écran qui constitue une zone de fragilisation.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un écran plat de visualisation qui présente une distance inter-électrodes importante lui permettant de fonctionner sous haute tension d'anode-cathode, tout en étant dépourvu de zones d'ombre et pour lequel, la définition de l'espace inter-électrodes n'entraíne pas de pollution de la surface interne des substrats.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un écran plat de visualisation dans lequel le tube de pompage ne constitue plus une zone fragilisant l'écran.
Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un écran plat de visualisation du type comportant deux électrodes séparées par un espace interne, au moins une première électrode étant portée par un substrat mince et par une plaque épaisse de rigidification, ledit espace interne étant défini par un cadre périphérique interposé entre lesdites électrodes, hors de leur surface utile.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, une seconde électrode est portée par une plaque épaisse de rigidification constituant un substrat épais sur une face interne duquel est formée cette électrode.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite seconde électrode est portée par un substrat mince et par une plaque épaisse de rigidification.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite plaque associée à la première électrode est destinée à constituer le fond de l'écran et comporte un orifice de passage d'un tube de pompage qui est associé audit substrat portant la première électrode et qui est destiné à faire le vide dans l'espace interne.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'assemblage d'une plaque au substrat auquel elle est associée est effectué par collage de cette plaque sur une face externe du substrat, après formation de tous les éléments constitutifs de l'électrode portée par ce substrat sur une face interne.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite première électrode est constituée d'une cathode à micropointes de bombardement électronique d'une anode pourvue d'éléments luminophores.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, une plaque de rigidification qui est destinée à constituer la surface de l'écran est transparente et rainurée, depuis sa face interne, selon un motif de mailles correspondant à la répartition des pixels de l'écran, ces rainures étant remplies d'un matériau opaque.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, une couche métallique est déposée, sur la face externe du substrat associé à une plaque de rigidification qui est destinée à constituer la surface de l'écran, en définissant un motif de mailles correspondant à la répartition des pixels de l'écran.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, une plaque de rigidification qui est destinée à constituer la surface de l'écran est assemblée au substrat auquel elle est associée par collage électrostatique d'un treillis métallique présentant un maillage correspondant à la répartition des pixels de l'écran et interposé entre cette plaque et ledit substrat auquel elle est associée.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur d'une plaque de rigidification est comprise entre 4 mm et 5 cm, l'épaisseur dudit cadre étant comprise entre 0,5 et 5 mm.
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 :
  • les figures 1 et 2 qui ont été décrites précédemment sont destinées à exposer l'état de la technique et le problème posé ;
  • la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'un écran plat de visualisation selon l'invention ; et
  • la figure 4 est une vue partielle en perspective éclatée illustrant un deuxième mode de réalisation d'un écran plat de visualisation selon l'invention.
    • Pour des raisons de clarté, les représentations des figures ne sont pas à l'échelle et les mêmes éléments ont été désignés aux différentes figures par les mêmes références.
    Comme l'illustre la figure 3, la présente invention prévoit d'utiliser des plaques rigides et épaisses, respectivement 20 et 21, rapportées sur les faces externes de l'écran pour rigidifier la structure. Ainsi, la distance inter-électrodes 12 peut être définie par un simple cadre périphérique rigide 22 sans qu'il soit nécessaire de prévoir des entretoises internes pour éviter une déformation des substrats 6 et 10 portant, respectivement, l'anode et la cathode/grille.
    Selon l'invention, on préfère avoir recours à un cadre périphérique rigide 22 d'une épaisseur correspondant à l'épaisseur souhaitée pour l'espace interne, ou inter-électrodes, 12. En effet, comme il n'y a plus d'entretoises réparties dans la surface de l'écran, l'emploi d'un simple cordon de verre fusible risque, en raison de son écrasement lors de sa fusion, de rendre difficile la prédétermination de la distance inter-électrodes 12. Ainsi, selon l'invention, l'assemblage des substrats 6 et 10 est, par exemple, réalisé au moyen de deux cordons de verre fusible (non représentés) interposés entre chaque face du cadre 22 et le substrat 6 ou 10 avec lequel cette face est associée.
    On peut donc, selon l'invention, augmenter la distance inter-électrodes 12 de l'écran en augmentant l'épaisseur du cadre 22 et dimensionner les plaques 20 et 21 pour qu'elles apportent à l'écran une rigidité suffisante évitant toute déformation sous l'effet de la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de l'écran. Il n'est donc plus nécessaire d'avoir recours à des entretoises à l'intérieur de l'espace inter-électrodes qui se trouve ainsi dégagé de tout effet d'ombrage par ces entretoises. En outre, l'absence d'entretoises supprime toute pollution de la surface interne des substrats par les moyens de collage, soudage ou analogue des entretoises.
    L'épaisseur des plaques 20 et 21 est fonction de la surface de l'écran. L'épaisseur des plaques 20 et 21 est, par exemple, d'une valeur donnée comprise entre 4 mm et 5 cm et l'épaisseur du cadre rigide 22 est, par exemple, d'une valeur donnée comprise entre 0,5 et 5 mm.
    Le fait d'avoir recours à des plaques supplémentaires de rigidification 20 et 21 permet de ne pas nuire à la formation de la cathode/grille et de l'anode sur les substrats, respectivement 6 et 10.
    En effet, comme il a été indiqué en relation avec la figure 1, cette formation fait appel à des techniques de dépôts en couches minces dont la mise en oeuvre requiert généralement l'emploi de substrats minces, notamment en raison de l'inertie thermique du verre dont ils sont généralement constitués. L'emploi de substrats épais conduirait à ralentir les vitesses de montée et de descente en température qui sont déjà très lentes, par exemple, pour le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) de la couche résistive 11 généralement en silicium.
    De plus, l'emploi de substrats épais entraínerait des risques de déformation, lors des différents traitements thermiques (par exemple de dégazage ou de dépôt) auxquels sont soumis ces substrats.
    En outre, la mise en oeuvre de certaines étapes du processus de réalisation des électrodes, en particulier de la cathode, requiert l'emploi de substrats minces, notamment en raison d'une mise en rotation de ces substrats (dépôt à la tournette).
    L'invention permet ainsi d'utiliser des épaisseurs de substrats classiques comprises, par exemple, entre 0,5 et 1,5 mm.
    Les contraintes d'épaisseurs des substrats sont particulièrement critiques pour ce qui concerne la formation de la cathode/grille. En effet, le substrat 10 portant la cathode reçoit un nombre important de couches dont la formation requiert des températures élevées. Ainsi, l'inertie thermique d'un substrat épais conduirait à des temps de fabrication trop longs en raison des multiples montées et descentes en température.
    Par contre, la formation de l'anode 5 sur le substrat 6 requiert un nombre moindre de dépôts. De plus, les motifs (les bandes de conducteurs) sont susceptibles d'être réalisés par sérigraphie. Ainsi, on peut prévoir, selon une variante de l'invention, que le substrat 6 présente directement l'épaisseur finale nécessaire à la rigidité de l'écran souhaitée, la plaque 20 étant alors confondue avec le substrat 6.
    Dans le cas où un des substrats (généralement le substrat 10 portant la cathode 1) est pourvu d'un tube de pompage 15, la plaque 21 associée à ce substrat comporte un orifice 23 permettant le passage de ce tube 15.
    On voit apparaítre ici un avantage supplémentaire de la présente invention. Cet avantage est que le tube de pompage 15 ne constitue plus, une fois l'écran terminé, une saillie perpendiculaire au plan de l'écran. En effet, cette saillie de tube 15 qui présente généralement, une fois fermée, une longueur d'environ 6 mm se trouve, comme le montre la figure 3, absorbée par l'épaisseur de la plaque 21. Ainsi, cette saillie s'inscrit dans l'encombrement global de l'écran une fois terminé et ne constitue plus une zone de fragilisation.
    Le choix des matériaux constitutifs des plaques 20 et 21 dépend, notamment, des caractéristiques d'encombrement et de poids que l'on souhaite donner à l'écran et des contraintes d'assemblage de chaque plaque 20 ou 21 avec le substrat 6 ou 10 auquel elle est associée.
    La plaque qui constitue la surface de l'écran (généralement la plaque 20 associée au substrat 6 portant l'anode 5) est cependant nécessairement transparente pour permettre la visualisation. La plaque (par exemple 21) constituant le fond de l'écran peut, par contre, être opaque.
    Une plaque transparente est, par exemple, en verre et présente ainsi le même coefficient de dilatation thermique que le substrat de verre à laquelle elle est associée.
    A titre d'exemple particulier, pour une distance inter-électrodes de l'ordre de 1 mm, l'épaisseur de plaques 20 et 21 en verre est d'environ 4 mm pour un écran rectangulaire de 10 cm de diagonale et d'environ 2 cm pour un écran de 30 cm de diagonale.
    Une plaque transparente peut également être réalisée en un matériau organique transparent. Il s'agit, par exemple, de polycarbonate ou de plexiglas. Un avantage de l'emploi d'un matériau organique est qu'il est plus léger que le verre.
    Une plaque transparente peut encore être constituée d'un verre feuilleté. Il s'agit, par exemple, d'une feuille de polyvinylbutyral, de polyuréthane ou de silicone prise en "sandwich" entre deux feuilles de verre. Un avantage de l'emploi d'un verre feuilleté est qu'il est plus léger et qu'il présente une meilleure résistance aux chocs que le verre.
    Une plaque opaque associée au fond de l'écran peut, par exemple, être en céramique, en métal ou en une matière plastique opaque. On pourra également conférer, à une plaque opaque, une structure en nid d'abeilles ou maillée pour la rendre plus légère à résistance égale. Le substrat, côté fond de l'écran (par exemple le substrat 10 portant la cathode), peut également être opaque en étant, par exemple, en céramique.
    On veillera cependant à ce que la face des plaques destinée à être assemblée à un substrat soit en un matériau compatible avec le matériau constitutif de ce substrat, du point de vue de l'assemblage. En particulier, l'assemblage des plaques 20 et 21 aux substrats, respectivement 6 et 10, doit être compatible avec la température d'assemblage des substrats entre eux. En d'autres termes, l'assemblage des plaques aux substrats ne doit pas nuire à l'assemblage des substrats entre eux, par exemple, au moyen des cordons périphériques de verre fusible, et inversement.
    A titre d'exemple de réalisation, on peut assembler les plaques 20 et 21 à leur substrat respectif 6 ou 10 par interposition d'une couche de verre fusible 24 (transparent). La température de fusion de cette couche de verre fusible 24 est choisie pour être légèrement supérieure à la température de fusion des cordons de verre fusible (non représentés) utilisés ultérieurement pour l'assemblage des substrats 6 et 10 avec interposition du cadre 22.
    Selon une variante de réalisation, les substrats 6 et 10 sont assemblés l'un à l'autre sous une atmosphère contrôlée, par exemple d'azote, et sont scellés à haute température. Puis, les plaques 20 et 21 sont rapportées et collées à froid aux substrats 6 et 10. L'espace interne 12 est alors vidé par pompage au moyen du tube 15 qui est ensuite fermé à son extrémité libre.
    Ainsi, l'invention permet d'obtenir un écran dépourvu de toute zone d'ombre. De plus, l'invention permet d'augmenter la tension anode-cathode et ainsi la brillance de l'écran.
    Un autre avantage de la présente invention est que la plaque 20 constituant la surface de l'écran peut désormais être traitée par trempe thermique pour être rendue plus résistante et/ou être teintée. Cela n'est pas possible pour les écrans classiques dans la mesure où les techniques de trempe thermique du verre nécessitent un verre d'une épaisseur d'au moins environ 3 mm.
    Le cas échéant, la plaque 20 peut être utilisée pour constituer ou supporter un dispositif d'écran tactile.
    Un autre avantage de la présente invention est qu'elle permet de réaliser, du côté de la plaque constituant la surface de l'écran (par exemple la plaque 20 associée à l'anode), une matrice transparente séparée par un maillage opaque qui correspond à la répartition des pixels. Un avantage d'une telle matrice est qu'elle dessine les pixels de l'écran, du côté de sa surface. Cela améliore la qualité de l'affichage et, en particulier, les contours des différents sujets d'une image en évitant, au regard, la perception d'un fondu entre deux pixels voisins. De plus, le maillage opaque réduit les réflexions parasites de la lumière incidente sur l'écran, améliorant ainsi le contraste de l'image.
    La figure 4 illustre, par une vue en perspective éclatée, un second mode de réalisation de la présente invention dans lequel la plaque (par exemple 20) contribue à la formation d'une telle matrice.
    Selon ce mode de réalisation, l'assemblage de la plaque 20 au substrat 6 est effectué au moyen d'un treillis métallique opaque 25 dont le maillage 26 correspond à la répartition des pixels dans l'écran. Pour ce faire, on interpose le treillis métallique 25 entre le substrat 6 et la plaque 20. On polarise alors le treillis, par exemple à 500 volts, et on porte l'ensemble à une température élevée, par exemple de l'ordre de 450 °C, pendant environ 10 minutes de façon à provoquer un collage électrostatique.
    Le treillis métallique 25 peut également être remplacé par une couche de colle opaque déposée selon le motif de mailles 26 souhaité.
    Selon une variante non représentée, le treillis est constitué d'un dépôt métallique formé sur la face externe du substrat 6 qui est ensuite collé à la plaque 20, comme indiqué en relation avec le premier mode de réalisation.
    On pourra prévoir de connecter le treillis métallique 25 à la masse pour bénéficier d'un effet de blindage électrostatique.
    Selon une autre variante non représentée, la matrice est réalisée dans l'épaisseur de la plaque 20. Pour ce faire, la plaque 20 est nervurée, de préférence depuis sa face interne, selon le motif du maillage opaque souhaité. Les nervures sont alors remplies d'un matériau opaque, par exemple une résine époxy. La plaque 20 est enfin assemblée au substrat 6, comme indiqué en relation avec le premier mode de réalisation, et on obtient le matriçage souhaité.
    Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaítront à l'homme de l'art. En particulier, chacun des éléments décrits pourra être remplacé par un ou plusieurs éléments remplissant la même fonction et les dimensions données à titre d'exemple pourront être modifiées en fonction, notamment, de la rigidité intrinsèque des plaques utilisées.
    De plus, bien que l'on ait cité, en exemple, des écrans rectangulaires, l'invention s'applique à des écrans de forme quelconque, qu'elle soit carrée, circulaire, polygonale ou autres.
    En outre, bien que l'on ait fait référence dans la description qui précède à un écran à micropointes, l'invention s'applique également à un écran fluorescent du type comportant un film, par exemple de carbone-diamant, d'émission électronique.

    Claims (10)

    1. Ecran plat de visualisation du type comportant deux électrodes (1, 5) séparées par un espace interne (12), caractérisé en ce qu'au moins une première électrode (1) est portée par un substrat mince (10) et par une plaque épaisse de rigidification (21), ledit espace interne (12) étant défini par un cadre périphérique (22) interposé entre lesdites électrodes (1, 5), hors de leur surface utile.
    2. Ecran plat de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une seconde électrode (5) est portée par une plaque épaisse de rigidification constituant un substrat épais sur une face interne duquel est formée cette électrode (5).
    3. Ecran plat de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde électrode (5) est portée par un substrat mince (6) et par une plaque épaisse de rigidification (20).
    4. Ecran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite plaque (21) associée à la première électrode (1) est destinée à constituer le fond de l'écran et comporte un orifice (23) de passage d'un tube de pompage (15) qui est associé audit substrat (10) portant la première électrode (1) et qui est destiné à faire le vide dans l'espace interne (12).
    5. Ecran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'assemblage d'une plaque (20, 21) au substrat (10, 6) auquel elle est associée est effectué par collage de cette plaque (20, 21) sur une face externe du substrat (6, 10), après formation de tous les éléments constitutifs de l'électrode (5, 1) portée par ce substrat (6, 10) sur une face interne.
    6. Ecran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première électrode est constituée d'une cathode (1) à micropointes (2) de bombardement électronique d'une anode (5) pourvue d'éléments luminophores (7).
    7. Ecran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une plaque de rigidification (20) qui est destinée à constituer la surface de l'écran est transparente et rainurée, depuis sa face interne, selon un motif de mailles (26) correspondant à la répartition des pixels de l'écran, ces rainures étant remplies d'un matériau opaque.
    8. Ecran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une couche métallique est déposée, sur la face externe du substrat (6) associé à une plaque de rigidification (20) qui est destinée à constituer la surface de l'écran, en définissant un motif de mailles (26) correspondant à la répartition des pixels de l'écran.
    9. Ecran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une plaque de rigidification (20) qui est destinée à constituer la surface de l'écran est assemblée au substrat (6) auquel elle est associée par collage électrostatique d'un treillis métallique (25) présentant un maillage (26) correspondant à la répartition des pixels de l'écran et interposé entre cette plaque (20) et ledit substrat (6) auquel elle est associée.
    10. Ecran plat de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur d'une plaque de rigidification (20, 21) est comprise entre 4 mm et 5 cm, l'épaisseur dudit cadre (22) étant comprise entre 0,5 et 5 mm.
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