Brevet FR2468178A1 — publié le 19810430

Cette invention est relative d'une façon générale à un dis- positif d'affichage à panneau plat comportant une pluralité de canons électroniques délivrant des faisceaux électroniques à des guides de faisceau et elle vise plus particulièrement un dispo- sitif d'affichage dans lequel les guides de faisceaux comprennent des moyens pour moduler les faisceaux électroniques. Le Brevet américain n0 4 088 920 décrit un guide de fais- ceaux conçu pour être utilisé dans des dispositifs d'affichage cathodoluminescent à panneau plat. Le dispositif est constitué d'une enveloppe mise sous vide contenant une pluralité de parois de support interne qui divisent cette enveloppe en une pluralité de canaux parallèles. Chaque canal contient un guide de faisceau qui s'étend le long d'une paroi de l'enveloppe. Une structure de canons électroniques émet des électrons qui sont projetés dans les guides de faisceaux sous forme de faisceaux électroniques. Les guides comportent une paire de plaques parallèles espacées s'étendant le long de la paroi postérieure de l'enveloppe, ces plaques étant espacées de cette paroi. Les plaques comportent une pluralité d'ouvertures alignées, les traversant de part en part, ces ouvertures étant disposées en colonnes s'étendant lon- gitudinalement le long des trajectoires des faisceaux. Chaque colonne longitudinale d'ouvertures constitue un guide de faisceau séparé. Les ouvertures sont également disposées en rangées, trans- versalement aux guides. Une ligne de l'affichage optique est en- gendré en éjectant les faisceaux électroniques du guide au tra- vers des ouvertures d'une rangée unique. Un autre type connu de dispositif d'affichage à panneau plat comprend des canaux de faisceau multiples, chacun de ces canaux comprenant des mailles de guidage s'étendant le long de la longueur des canaux. Chacun des canaux comprend des électrodes de modulation et des moyens de cathode qui délivrent des faisceaux électroniques modulés aux mailles de guidage. Des pattes ou volets sont prévus sur les mailles de guidage afin de définir la zone dans laquelle les électrons quittent la cathode et pénètrent dans les guides de faisceaux. Les mailles de guidage s'étendent entre les électrodes de modulation de telle façon que les électrodes de modulation recouvrent partiellement les guides de faisceaux. Ce recouvrement élimine les effets nuisibles résultant des dif- férences dans le contour ou d'un défaut d'alignement des bords 2 2468178 des électrodes de modulation. Ce dispositif connu résoud donc les problèmes du maintien de la configuration précise de l'élec- trode de modulation, de ses dimensions ainsi que de l'espacement par rapport à la cathode. Cependant, le dispositif ne permet pas d'effectuer la sélection des conditions d'émission des élec- trons indépendamment des conditions exigées pour le fonctionne- ment de la cathode et des électrodes de modulation. Un dispositif d'affichage à panneau plat comprend une enve- loppe mise sous vide. L'enveloppe contient les guides de fais- ceau et des moyens de cathode qui délivrent des électrodes aux guides doe faisceaux. Les électrodes d'émission d'électrons défi- nissent les conditions dans lesquelles les électrons sont lancés ou projetés des moyens de cathode aux guides de faisceaux. Les guides de faisceaux comprennent des ouvertures au travers des- quelles passent les électrons. Les guides de faisceaux sont posi- tionnés de façon qu'une ouverture au moins soit située entre les électrodes d'émission. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé qui en illustre un exemple de réalisation non limi- tatif. Sur le dessin - la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement par- tiel d'un dispositif d'affichage selon l'état antérieur de la technique dans lequel peut être mise en oeuvre la présente invention, et - la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de réa- lisation préféré de l'invention. La figure 1 représente une forme de réalisation d'un dispo- sitif d'affichage à panneau plat dans lequel peut être utilisée la présente invention. Le dispositif d'affichage est désigné dans son ensemble par la référence 10 et il comporte une enve- loppe mise sous vide 11 munie d'une section d'affichage ou de visualisation 13 et une section de canons à électrons 14. L'en- veloppe 11 comprend une paroi frontale rectangulaire 16 et une paroi postérieure rectangulaire 18, parallèle à la paroi 16 et espacée de cette dernière. La paroi frontale 16 et la paroi pos- térieure 17 sont reliées l'une à l'autre par quatre parois laté- rales 18. Une pluralité de lames de support espacées et parallèles 19 3 2468178 sont fixées entre la paroi frontale 16 et la paroi postérieure 17 et elles s'étendent depuis la section de canons 14 jusqu'à la paroi latérale opposée 18. Les lames de support 19 assurent le support interne désiré à l'encontre de l'action de la pression atmosphérique externe et elles divisent l'enveloppe 11 en une pluralité de canaux 21. Chacun de ces canaux 21 contient un sys- tème de guide de faisceaux du type décrit dans le brevet améri- cain nO 4 088 920. Les systèmes de guide de faisceaux comportent une paire de réseaux ou de mailles de guide de faisceaux paral- lèles et espacés 22 et 23 s'étendant transversalement sur le ca- nal 21 et longitudinalement le long du canal depuis la section de canon 14 jusqu'à la paroi latérale opposée 18. La réalisation et le mode de fonctionnement du dispositif d'affichage 10 repré- sentés sur la figure 1 sont décrits en détail dans le brevet américain 4 088 920. L'exemple de réalisation préféré du dispositif selon l'in- vention représenté sur la figure 2 comprend des mailles ou ré- seaux de guidage de faisceaux 22 et 23 parallèles les uns aux autres et espacés de façon à délimiter entre eux un espace 24. La maille de guidage 25 comprend une pluralité d'ouvertures 26a, 26b et 26c. Bien que celà ne soit pas représenté, la maille de guidage 22 contient également des ouvertures qui sont alignées avec les ouvertures de la maille 23. Les ouvertures désignées par la référence 26a sont disposées longitudinalement le long de la maille 23 de façon à former une colonne s'étendant longitu- dinalement le long de la maille 23. De manière similaire les ou- vertures désignées par les références 26b et 26c forment deux colonnes supplémentaires d'ouvertures le long de la maille 23. Les trois colonnes d'ouvertures forment trois trajectoires de faisceaux électroniques de façon que trois faisceaux électro- niques puissent passer entre les mailles de guidage sur toute la longueur du canal 21. Les ouvertures sont également disposées en rangées s'étendant transversalement sur les mailles 22 et 23. En conséquence, chaque rangée contient trois ouvertures désignées par les références 26a, 26b, 26c. Une cathode 27 est positionnée de façon à coîncider sensi- blement avec le centre de l'espace 24 compris entre les mailles de guidage 22 et 23. La cathode 27 est positionnée entre une paire d'électrodes de modulation 28 et 29 qui sont supportées 2468 1 78 par un bottier isolant 31 de manière que les électrodes de modu- lation 28 et 29 soient maintenues parallèles et espacées. Les extrémités des mailles de guidage 22 et 23 par lesquelles les électrodes pénètrent dans l'espace 24 s'étendent également entre les électrodes de modulation 28 et 29. Une électrode de lancement ou de projection d'électrons 32a est supportée par la partie supérieure du bottier de support 31, de façon à être espacée de la maille de guidage 23, directement au dessus de la rangée d'ouvertures la plus proche de la cathode 27. Une seconde électrode de lancement ou de projection d'élec- trons 32 b est supportée par la partie du fond du support iso- lant 31, de façon à être espacée de la maille de guidage, immé- diatement en dessous de l'électrode 32a. Les deux électrodes de lancement et de projection d'électrons 32a et 32b sont espacées d'une façon sensiblement égale de l'axe central de l'espace 24 entre les mailles 22 et 23. Les deux électrodes 32a et 32b for- ment une première paire d'électrodes de lancement ou de projec- tion qui enjambe la première rangée d'ouvertures des guides 22 et 23. Pour cette raison les tensions sur les électrodes 32a et 32b créent un champ électrique qui s'étend au travers des ouver- tures 26a, 26b et 26c dans les mailles de guidage 22 et 23 pour former une lentille électrostatique qui est utilisée pour régler les conditions de projection (lancement) du faisceau électro- nique 34. Une seconde électrode de projection ou de lancement d'élec- trons 36a est supportée par la partie supérieure du support 31 dans une position située directement au dessus de la seconde rangée d'ouvertures dans la maille de guidage 23. Une électrode de lancement au d'émission 36b est positionnée directement en- dessous de l'électrode 36a et de la seconde rangée d'ouvertures dans les mailles de guidage 22 et 23. Ces deux électrodes de projection ou de lancement d'électrons forment une seconde paire et elles permettent une autre sélection des conditions de lance- ment des électrons. Une troisième paire d'électrodes de lancement ou de projec- tion composée des électrodes 37a et 37b, est positionnée de ma- nière que la troisième rangée d'ouvertures dans les mailles de guidage 22 et 23 soit directement située entre les deux élec- trodes 37a et 37b qui forment la troisième paire. 2 2468178 Des électrodes d'extraction 38 sont également supportées par la partie inférieure du boîtier isolant 31 dans des positions situées directement en dessous de la quatrième rangée et des ran- gées suivantes d'ouvertures dans les mailles 22 et 23. Lors du fonctionnement la cathode 27 est excitée à une tem- pérature élevée de manière qu'un courant d'électrons 34 soit émis par la cathode et pénètre dans l'espace 24 compris entre les mailles de guidage 22 et 23. Le réglage des tensions sur les paires d'électrodes de lancement ou de projection 32a - 32b, 36a - 36b et 37a - 37b modifie les conditions de lancement ou de projection des électrons, de manière que l'épaisseur, la largeur du faisceau et la vitesse transversale des faisceaux électroni- ques. Après circulation entre les mailles de guidage 22 et 23 sur la distance nécessaire pour passer devant toutes les paires d'électrodes de lancement, les faisceaux électroniques passent sur la première électrode d'extraction 38 et le fonctionnement du dispositif est ensuite le même que celui décrit dans les pu- blications de l'art antérieur. Le dispositif représenté sur la figure 2 peut être considéré comme comportant trois sections: - la première section constitue la section de canons électroni- ques et elle comprend la cathode 27 et les plaques modulatrices 28 et 29. La cathode délivre des électrons pour constituer les faisceaux électroniques 34 et les électrodes de modulation mo- dulent les faisceaux avec l'information devant être affichée - la seconde section constitue la section de lancement ou de projection des électrons et elle comprend les paires d'électro- des de lancement 32a - 32b, 36a - 3615 et 37a - 37b qui sont ali- gnées et chevauchent les premières rangées transversales d'ouver- tures 26a, 26b et 26c faisant partie des mailles de guidage 22 et 23; - la troisième section constitue la section de guide de faisceaux et elle comprend les mailles de guidage 22 et 23 ainsi que les électrodes d'extraction 38 qui sont positionnées directement sous les rangées transversales d'ouvertures d'extraction. Dans les systèmes actuellement connus, la configuration des faisceaux électroniques dépend du diamètre de la cathode, de la distance entre la cathode et les mailles de guidage et des ten- sions sur les mailles de guidage et les électrodes de modulation. Le choix de ces paramètres dépend largement des caractéristi- ques opérationnelles exigées des différentes sections du sys- tème. Par exemple, les dimensions de la cathode sont déterminées par un compromis entre la puissance de chauffage et la chute de tension produite par l'émission d'électrons et la résistance de la cathode. L'espacement entre la cathode et les mailles de gui- dage est déterminé par la nécessité de maintenir un écart suf- fisant afin d'empêcher les grilles de guidage d'être affectées, de façon nuisible, par la chaleur émise par la cathode et par l'obtention de la relation désirée entre le courant de faisceau, les tensions des électrodes de modulation et les grilles de gui- dage. Les tensions d'électrode de modulation doivent être choi- sies de manière à mettre le canon électronique en action et hors d'action. La tension de grille de guidage doit co-agir avec la tension d'électrode d'extraction et les autres tensions, comme décrit dans le brevet américain 4 088 920 afin de focaliser les faisceaux électroniques pendant la propagation entre les mailles de guidage. Pour ces raisons, il existe une très faible aptitude en ce qui concerne le choix des conditions dans lesquelles sont lancés ou projetés les électrons. L'invention surmonte cette dif- ficulté en apportant des lentilles additionnelles, chacune de ces lentilles pouvant être choisie de façon à focaliser et con- former les faisceaux électroniques et à améliorer le rendement de transmission du système. Comme le savent les spécialistes, les lentilles électrostatiques qui focalisent les faisceaux élec- troniques dépendent en premier lieu des différences de tension sur les électrodes adjacentes qui supportent les deux tensions. Plus grande est la différence de tension, plus importante est l'influence des lentilles sur le faisceau électronique. Dans le système décrit ici.une lentille Einzel est établie à l'emplace- ment de la paire d'électrodes de lancement 32a - 32b en appli- quant un potentiel de + 375 volts aux électrodes 32a et 32b. Une lentille Einzel est une lentille bipotentielle, telle que celle décrite par J.R. PIERCE dans "Theory and Design of Elec- tron Beams", D. Van Nostrand Co. Inc. New York 1954, pages 98 - 101. La lentille' Einzel est formée par la pénétration du po- tentiel d'électrode de lancement au travers des ouvertures 26a, 26b et 26c dans les mailles de guidage 22 et 23 et par les poten- tiels établis sur l'un ou l'autre des cotés des ouvertures par 2468 178 le potentiel des mailles de guidage. La lentille Einzel converge le faisceau électronique émis par la cathode. Une région de dé- rive est créée entre la lentille Einzel et l'état de fonctionne- ment normal du guidage, en fixant- le potentiel de la paire d'élec- trodes 36a - 36b au potentiel de maille de + 70 volts. La paire d'électrodesde lancement 37a - 37b, si on l'utilise, sera égale- ment polarisée au potentiel de mailles de guidage de + 70 volts. Les électrodes d'extraction 38 sont polarisées à un potentiel de + 350 volts pour permettre le fonctionnement normal des mailles de guidage 22 et 23. En raison de l'existence de la lentille Einzel et de la région de dérive, les faisceaux électroniques pénètrent dans l'espace compris entre les mailles, en étant foca- lisés de manière à rester "compact" au travers des guides, ce qui entraîne une diminution du nombre d'électrons perdus dans les mailles de guidage 22 et 23 et améliore la qualité du spot ex- trait. Outre l'exemple de réalisation préféré décrit ci-dessus qui comprend une lentille Einzel suivie par une région de dérive, on peut obtenir des performances sensiblement équivalentes par d'autre choix de potentiels pour les paires d'électrodes 32a - 32b, 36a - 36b et 37a - 37b. Par exemple, la paire d'électrodes 32a - 32b peut être polarisée à - 20 volts, la paire d'électro- des 36a - 36b à + 70 volts et la paire d'électrodes 37a - 37b à + 350 volts. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas li- mitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 8 246 8 17 8 REVENDICATI ONS 1.- Dispositif d'affichage à panneau plat comportant une enveloppe sous vide divisée en une pluralité de canaux, ces ça- naux comprenant une section de canons à électrons et une section de guides de faisceau électronique, ladite section de canons électroniques comprenant des moyens pour délivrer des faisceaux électroniques et des moyens pour délivrer" des faisceaux électro- niques et des moyens pour moduler lesdits faisceaux électroniques, ladite section de guides de faisceaux comprenant des guides de faisceaux parallèles et espacés pour recevoir les faisceaux élec- troniques dans l'espace situé entre lesdits guides et comportant une pluralité d'ouvertures disposées en colonnes longitudinale- ment le long desdits guides et en rangées transversalement aux dits guides, ce dispositif d'affichage étant caractérisé en ce qu'il comprend une section de lancement ou de projection de fais- ceaux électroniques, positionnée entre la section de canons à électrons (27 - 28- 29) et la section de guides de faisceaux électroniques (22- 23 38), en ce que les guides de faisceaux (22 - 23) s'étendent dans ladite section de lancement de fais- ceaux électroniques et en ce que la section de lancement com- porte au moins une paire d'électrodes (32a - 32b) s'étendant sur les guides d'onde et sensiblement alignées,avec l'une des ran- gées d'ouvertures (26a - 26b - 26c). 2.- Dispositif d'affichage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que des rangées successives desdites ouvertures (26a - 26b 26c) sont disposées entre des paires successives des électrodes (32a - 32b, 36a - 36b et 37a - 37b) de ladite sec- tion de lancement. 3.- Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux paires d'électrodes dans ladite section de lancement de façon qu'au moins deux des rangées d'ouvertures soient situées entre des paires différentes desdites électrodes dans la section de lance- ment. 4à- Dispositif selon la Revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux paires desdites électrodes dans la section de lancement de telle façon que les première et seconde rangées d'ouvertures respectivement, soient situées entre la première et la seconde paire d'électrodes dans la section de lancement. 5.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte trois paires (32a - 32b, 36a - 56b et 37a - 37b) desdites électrodes dans la section de lancement de façon que les première, seconde et troisième rangées d'ouvertures respective- ment soient situées entre la première, seconde et troisième paires d'électrodes dans la section de lancement.