Brevet FR2472801A1 — publié le 19810703

La présente invention est relative à un dispositif d'affichage électro- nique à panneau plat comportant une pluralité de canons électroniques pour délivrer des faisceaux électroniques vers des guides de faisceaux, et elle vise plus particulièrement des structures de modulation pour un tel dispositif d'af- fichage. Le brevet américain n0 4 128 784 décrit un guide de faisceaux conçu de façon à être utilisé dans un dispositif d'affichage cathodoluminescent à panneau plat. Ce dispositif d'affichage se compose d'une enveloppe mise sous vide contenant une pluralité de parois de support internes qui divisent l'enve- loppe en une pluralité de canaux parallèles. Chacun de ces canaux contient un guide de faisceaux qui s'étend le long d'une paroi de l'enveloppe. Une struc- ture de canons électroniques émet des électrons qui sont projetés dans les guides de faisceaux sous la forme de faisceaux électroniques. Les guides de faisceaux comportent une paire de mailles parallèles et espacées qui s'étendent le long de la paroi postérieure de l'enveloppe, en étant espacées de cette der- nière. Les mailles comprennent une pluralité de perforations ou d'ouvertures alignées, ces ouvertures étant disposées en colonnes s'étendant longitudinale- ment le long des trajectoires des faisceaux. Chaque colonne longitudinale d'ou- vertures constitue un guide séparé de faisceaux. Les ouvertures ou perfora- tions peuvent également être disposées en rangées transversalement aux guides. Une ligne de l'affichage optique est engendrée en éjectant du guide les faisceaux d'électrons, au travers des ouvertures, dans une rangée unique. Un autre type connu de dispositif d'affichage à panneau plat comprend des canaux de faisceaux multiples qui comprennent chacun des mailles de guidage s'étendant le long des canaux. Chacun de ces canaux comprend des électrodes de modulation et des moyens de cathode qui délivrent des faisceaux électroniques modulés vers les mailles de guidage. Ces mailles de guidage s'étendent entre les électrodes de modulation, et les faisceaux électroniques se propagent le long des canaux, dans l'espace compris entre les mailles. Une pluralité de paires d'électrodes de projection des électrons sont dispo- sées de façon à recouvrir les mailles de guidage des faisceaux. Les condi- tions dans lesquelles les électrons sont projetés dans l'espace entre les mailles peuvent être choisies en appliquant divers potentiels de polarisation aux paires d'électrodes de projection. En conséquence, les conditions dans ú472801 lesquelles les électrons sont projetés dans l'espace de propagation peuvent être choisies sensiblement indépendamment des conditions nécessaires au fonctionnement des électrodes de modulation et de la cathode. La présente invention concerne un dispositif d'affichage à panneau plat qui comprend une enveloppe mise sous vide. L'enveloppe comprend des guides de faisceaux et des moyens de cathode qui délivrent des électrons aux guides de faisceaux. Une pluralité de paires d'électrodes sont disposées entre la cathode et les guides de faisceaux. L'application de combinaisons diverses de potentiels de polarisation aux paires d'électrodes permet d'obtenir une focalisation des faisceaux électroniques avant leur injection entre les guides de faisceaux, et elle permet en outre d'utiliser des potentiels plus élevés pour attirer les électrons à partir de la cathode. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en-référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la Figure 1 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un exemple de réalisation préféré d'un dispositif d'affichage selon l'invention - la Figure 2 est une vue en perspective d'une partie constitutive de ce mode de réalisation préféré; - la Figure 3 est une vue en section droite de l'exemple préféré re- présenté sur la Figure 2; et, - la Figure 4 illustre les lignes d'équipotentiels développés, par différents potentiels de polarisation, sur les paires d'électrodes. La Figure 1 illustre une forme d'exécution d'un dispositif d'affichage électronique à panneau plat qui comprend un dispositif selon cette invention. Ce dispositif est désigné dans son ensemble par la référence 10, et il com- prend une enveloppe sous vide 1 1 ayant une section d'affichage 1 3 et une sec- tion de canons à électrons 14. L'enveloppe 11 comprend une paroi frontale rectangulaire 16 et une paroi postérieure rectangulaire 17, espacée de la paroi frontale et parallèle à celle-ci. Les parois frontale 16 et postérieure 17 sont connectées par quatre parois latérales 18. Un écran d'affichage 32 est positionné le long de la paroi frontale 16, et il donne des signaux de sor- tie visuels lorsqu'il est frappé par des électrons. Une pluralité de volets de support, parallèles et espacés 19, sont fixés entre les parois frontale.16 et postérieure 17, et ils s'étendent depuis la section de canons 14 jusqu'à la paroi latérale opposée 18. Les volets de support 19 procurent le support interne désiré contre la pression atmosphé- rique externe, et ils divisent l'enveloppe en une pluralité de canaux 21. Cha- cun de ces canaux 21 contient un système de guidage de faisceaux du type décrit dans le brevet américain n0 4 1Z8 784. Les systèmes de guidage de faisceaux comprennent une paire de mailles de guidage de faisceaux paral- lèles et espacés 22 et 23, qui s'étendent transversalement sur les canaux et longitudinalement le long de ces canaux, depuis la section de canons 14 jus- qu'à la paroi latérale opposée 18. Une grille de focalisation 30 est position- née entre la maille de guidage 22 et l'écran d'affichage 32. Cet écran 32 s'illumine lorsqu'il est frappé par les électrons. La Figure 2 montre, en plus grand détail, la section de canons élec- troniques. Les mailles de guidage 22 et 23 sont parallèles à la paroi posté- rieure 1 7, et elles sont séparées par un espace 24 dans lequel se propagent les électrons émis par la cathode 26 entre les deux mailles de guidage. Ces deux mailles de guidage comportent une pluralité d'ouvertures 27 qui sont disposées longitudinalement en colonnes, et transversalement en rangées. Une pluralité d'électrodes d'extraction 28, disposées parallèlement aux ran- gées transversales d'ouvertures 27, sont positionnées sur la paroi postérieure 17. Des électrons émis par la cathode 26 sont injectés dans l'espace 24 entre les mailles de guidage 22 et 23, et ils se propagent le long des colonnes d'ouvertures 27, chacune de ces colonnes constituant un guide de faisceau. Les électrodes d'extraction 28 jouent un double rôle, en ce qu'elles sont pola- risées positivement, par exemple à + 350 volts, de telle manière que les potentiels de polarisation positive coopèrent avec un potentiel de polarisation placé sur la grille de focalisation 30, afin de créer des champs électrosta- tiques. Ces champs électrostatiques pénètrent dans les ouvertures 27 pour focaliser les faisceaux électroniques au voisinage du centre de l'espace 24, entre les mailles de guidage 22 et 23. Les électrodes d'extraction 28 servent également à extraire les faisceaux électroniques d'entre les mailles de; gui- dage. Par conséquent, lorsque les faisceaux électroniques doivent être ex- traits d'entre les mailles et dirigés vers l'écran d'affichage 32, une tension négative, par exemple - 100 volts, est appliquée sur l'une des électrodes d'extraction 28. Cette tension négative repousse les faisceaux électroniques au travers des ou vertures 27 de la maille de guidage. Les faisceaux électro- niques traversent ensuite les ouvertures 31 de l'électrode de focalisation 30, et ils se déplacent vers l'écran d'affichage 32 pour former une ligne de l'af- fichage visuel. La cathode 26 est disposée entre une paire Go d'électrodes, désignée par les références 29a et 29b. Une pluralité de paires d'électrodes G1, G2, G3 et G4 sont disposées longitudinalement entre la paire d' électrodes Go et les mailles de guidage 22 et 23. Les paires d'électrodes G0 à G4 s'étendent transversalement sur les canaux 21, et les électrodes de chaque paire sont espacées d'une distance qui est égale à l'écart 24 entre les mailles de guidage 22 et 23. En conséquence, les paires d'électrodes Go- G et les o 4 mailles de guidage 22 et 23 sont coplanaires, et elles sont parallèles à l'écran d'affichage 32. Comme on le voit bien sur la Figure 3, des paires d'électrodes G, à G4 sont incorporées dans la section de canons à électrons 14, et elles sont positionnées à l'extérieur de la section d'affichage 13 (Figure 1). En consé- quence, la rangée transversale d'ouvertures 27, qui est la plus proche de la paire d'électrodes G4, est la première rangée d' ouvertures qui peut con- tribuer à assurer l'affichage visuel du dispositif. Pour cette raison, les élec- trodes G1 à G4 ne sont sensiblement pas affectées par le potentiel de polari- sation appliqué sur la grille de focalisation 30, qui est positionnée entre l'écran 32 et les mailles de guidage de la section d'affichage 13. L'utilisation des paires d'électrodes G1 à G4 permet d'obtenir une souplesse sensible dans les techniques de modulation utilisées pour injecter des électrons dans l'espace 24 entre les mailles de guidage 22 et 23, et de produire des vitesses d'électrons plus élevées dans le guide lors de l'injec- tion. Cette caractéristique est désirable., étant donné que les électrons sont exposés à des variations de structure mécanique pendant des périodes de temps très courtes, ce qui diminue les conséquences néfastes de tels défauts. Un type de modulation qui peut être utilisé ici est appelé modulation G1. Lorsqu'on utilise cette technique de modulation, la paire d'électrodes G0 est polarisée à un potentiel négatif fixe, alors que la paire d'électrodes G2 est polarisée à un potentiel positif fixe. Le contrôle des électrons émis par la cathode 26 est ensuite effectué en faisant varier le potentiel de polarisa- tion appliqué à la paire G1 d'électrodes de modulation. Avec les potentiels de polarisation fixes appliqués aux paires d'électrodes G et G2, respective- ment réglés à - 100 volts et à + 300 volts, les lentilles électrostatiques entre les paires d'électrodes G - G et G - G changent lorsque le O 1 1 2 potentiel de polarisation appliqué à la paire d'électrodes de modulation G1 varie entre 0 et - 100 volts. Ainsi qu'on peut le voir sur la Figure 4, avec un potentiel de 0 volt sur la paire d'électrodes G1., un potentiel de - 100 volts sur la paire d'électrodes G provoque une pénétration relativement profonde du champ résultant dans la paire d'électrodes Go0 comme indiqué par la courbe d'équipotentiels 32a, donnée à titre d'exemple. La lentille électrosta- tique entre les électrodes G1 - G2 est relativement forte, et il existe aussi une pénétration du champ entre les deux paires d'électrodes, comme indiqué par la courbe d'équipotentiels 33a, donnée sur la Figure 4 à titre d'exemple. Lorsque le potentiel de polarisation appliqué à la paire d'électrodes G1 ap- proche de la valeur de - 100 volts, les équipotentiels entre les paires d'élec- trodes changent profondément. Les potentiels sur les paires d'électrodes G0 et G1 approchent de l'egalité, de telle façon qu'il se produit une très faible pénétration dans la paire d'électrodes Go0 ce qui, sur la Figure 4, a été in- diqué par la courbe d'équipotentiels 32b. Lorsque le potentiel de polarisation sur la paire d'électrodes G1 atteint - 100 volts, une région exempte de champ existe entre les paires d'électrodes G et G1 Cependant, en raison de la différence de tensions augmentée entre les paires d'électrodes G1 et G2, il existe une pénétration accrue entre ces paires d'électrodes, comme indiqué par la courbe d'équipotentiels 33b, sur la Figure 4. Evidemment, lorsque le potentiel, sur la paire d'électrodes G1, change de 0 à - 100 volts, les courbes d'équipotentiels varient entre les configurations représentées sur la Figure 4. Les variations de potentiel sur la paire d'électrodes G1 provoquent des modifications de trajectoire des électrons provenant de la cathode 26. Pour cette raison, le potentiel de polarisation appliqué à la paire d'électrodes G3 est utilisé pour focaliser les électrons en un emplacement qui est sensi- blement situé à mi-chemin entre les mailles de guidage 22 et 23. Ce résultat est obtenu en réglant le potentiel V3,sur la paire d'électrodes G3 à une valeur: V3 = \/ 72 4, dans laquelle V2 et V4 sont les valeurs des potentiels de polarisation appliqués respectivement aux paires d'électrodes G2 et G4. Le potentiel V2 est à une valeur de + 300 volts, comme expliqué ci-dessus. Le potentiel, sur la paire d'électrodes G4, est choisi en fonction de la géométrie du système, et avec un espacement de l'ordre de 1,27 mm; ce potentiel est typiquement de + 350 volts. Par conséquent, le potentiel de polarisation V3, sur la paire d'électrodes G3, est déterminé par les poten- tiels sur les paires d'électrodes G et G4, et il focalise le faisceau électro- nique au voisinage du centre de l'espace 24, entre les grilles de guidage 22 et 23. Les faisceaux électroniques, par conséquent, pénètrent à l'état focalisé dans l'espace 24 entre les mailles de guidage. Cette focalisation est mainte- nue par l'interaction des potentiels de polarisation positive appliqués aux grilles de guidage 22 et 23, aux électrodes d'extraction 28, et à la grille de focalisation 30, sur l'autre côté des grilles de guidage. Un autre type de modulation, qui peut être utilisé avec la structure de modulation décrite ici, est appelé modulation G 2 Dans ce type de modula- tion, les paires d'électrodes G et G1 sont toutes les deux à un potentiel sensiblement nul. Avec un exemple d'espacement entre les mailles 22 et 23 de l'ordre de 1,27 mm, un potentiel de polarisation de + 100 volts, sur la paire d'électrodes, donne lieu à un courant de faisceaux électroniques qui as- sure un fonctionnement approprié. Par conséquent, le courant de faisceau peut être commandé et contrôlé en faisant varier le potentiel de polarisation entre 0 et + 100 volts. Ce type de modulation est préférable, étant donné que le potentiel, sur la paire d'électrodes de modulation G2, est le seul potentiel dans la ré- gion de la cathode, et, par conséquent, des modifications de la tension V2 ne modifient pas les trajectoires des électrons provenant de la cathode 26. Par conséquent, la focalisation du faisceau électronique ne change pas. Ce- pendant, les vitesses des électrons augmentent lorsque augmente le potentiel V., et donc des variations de structure mécanique du système ont un effet nuisible diminué pour les niveaux de courant plus élevés, pour lesquels une tolérance améliorée est désirable, étant donné que la vitesse accrue expose les faisceaux électroniques à des variations pendant une période de temps plus courte. Cependant, le potentiel V3 qui polarise la paire d'électrodes de modulation G3 doit être changé lorsque V2 change, afin d'être certain que les faisceaux électroniques demeurent sensiblement parallèles. Ce poten- tiel focalise les faisceaux électroniques à mi-chemin entre les électrodes G3, de telle façon que les faisceaux électroniques soient injectés entre les grilles de guidage Z2 et 23, sensiblement au centre de l'espace 24. Les potentiels de focalisation appliqués sur les grilles de guidage 22 et 23, les électrodes d'extraction 28 et la grille de focalisation 30, coopèrent pour maintenir cette focalisation lorsque les faixceaux électroniques se propagent le long de la longueur des mailles de guidage. Quelle que soit la technique de modulation utilisée, de type G1 ou de type G2, comme expliqué ci-dessus, on obtient un avantage essentiel, étant donné que le niveau d'émission maximal d'électrons, sur la cathode 26, peut être contrôlé indépendamment de la valeur du potentiel choisi pour les mailles de guidage 22 et 23. En outre, la focalisation initiale entre les électrodes de modulation est indépendante des potentiels fixes qui sont appliqués aux élec- trodes d'extraction et à la maille de focalisation. Par conséquent, les poten- tiels qui assurent la focalisation des électrons dans l'espace compris entre les mailles de guidage peuvent être choisis sensiblement indépendamment de ceux qui sont utilisés pour focaliser périodiquement le faisceau vers le guide, ou pour extraire ce faisceau du guide. De même, les tolérances de positionnement des électrodes à proximité de la cathode sont excellentes, étant donné que ces électrodes sont déposées sur des surfaces de haute qua- lité. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux di- vers exemples de réalisation décrits et représentés ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVEN DICATIONS 1 - Dispositif d'affichage électronique à panneau plat (10), qui com- prend une enveloppe sous vide (11) dans laquelle est logée une section d'affi- chage (13) et une section de canons électroniques (14), ladite section d'affi- chage (13) comprenant une surface d'affichage (32) et des moyens de guidage de faisceaux électroniques (22, 23) pour assurer la propagation des faisceaux électroniques le long de ladite surface d'affichage (32), ladite section de canons électroniques (14) comportant des moyens de cathode (26) pour déli- vrer des électrons aux moyens de guidage de faisceaux électroniques (2223), ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de paires d'électrodes (Go - G 4)qui sont disposées entre lesdits moyens de cathode (26) et lesdits moyens de guidage de faisceaux électroniques (22, 23) pour recevoir les électrons provenant des moyens de-cathode, pour focaliser ces électrons en un faisceau, pour moduler le faisceau, et pour injecter les élec- trons dans les guides de faisceaux électroniques. 2 - Dispositif d'affichage électronique selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il existe au moins trois paires d'électrodes (G0 - G2), et en ce que les moyens de cathode (26) sont disposés entre la première paire (G0) desdites électrodes (G - G). 3 - Dispositif d'affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une quatrième paire (G3) et une cinquième paire (G4) d'élec- trodes, disposées entre la troisième paire (G2) d'électrodes et les moyens de guidage de faisceaux électroniques (22, 23). 4 - Dispositif d'affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de guidage de faisceaux électroniques (22, 23) comprennent deux mailles de guidage parallèles et espacées (22-23), et en ce que les électrodes desdites paires d'électrodes (G - G4) sont espacées les unes des autres d'une distance sensiblement égale à l'espacement entre lesdites mailles (22-23). 5 - Dispositif d'affichage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les paires d'électrodes (G - G4) sont situées dans les mêmes plans que les mailles de guidage (22-23). 6 - Procédé pour assurer la modulation d'un dispositif d'affichage (10) qui comprend une section d'affichage (13) et une section de canons élec- troniques (14), ladite section d'affichage (13) comprenant une paire de mailles de guidage parallèles et espacées (22-23) pour assurer la propagation des électrons, la section de canons électroniques comprenant une cathode (26) pour émettre lesdits électrons, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir une pluralité de paires d'électrodes (Go - G 4) disposées entre ladite cathode (26) et les mailles de guidage (22-23), cette cathode étant positionnée entre la première paire d'électrodes (G0); à appliquer un potentiel de polarisation négative fixe à la première paire d'électrodes (G), à appliquer un potentiel de polarisation positive à la troisième paire (G2) d'électrodes, et à appliquer un potentiel variable à la seconde paire (G1) d'électrodes. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on polarise une quatrième paire desdites électrodes avec un potentiel V3 ôV2. V4 formule dans laquelle V2 est le potentiel de polarisation sur la troisième paire (G2) d'électrodes, et V4 est le potentiel de polarisation d'une cin- quième paire (G4) d'électrodes. 8 - Procédé pour assurer la modulation d'un dispositif d'affichage (10) comportant une section d'affichage (13) et une section de canons élec- troniques (14), la section d'affichage (13) comprenant une paire de mailles de guidage parallèles et espacées (22-23) pour propager les électrons, la section de canons à électrons (14) comprenant une cathode (26) pour l'émis- sion desdits électrons, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir une pluralité de paires d'électrodes (G - G4) disposées entre ladite cathode (26) et les mailles de guidage (22-23),ladite cathode (26) étant posi- tionnée entre la première paire (G) d'électrodes; à appliquer un potentiel fixe à la première paire d'électrodes (G); à appliquer un potentiel de pola- risation fixe à la seconde paire (G1) d'électrodes, et à appliquer un potentiel variable à la troisième paire (G2) d'électrodes.