Brevet FR2533729A1 — publié le 19840330

Cette invention concerne d'une façon générale des dispositifs d'affichage à panneau plat et elle vise plus particulièrement un système de guidage de faisceau électronique et de sélection de couleur. Le brevet américain N O 4117368 décrit un dispositif d'affichage à panneau plat dans lequel une plaque postérieure et une plaque frontale sont espacées dans des plans parallèles Une pluralité de volets s'étendent entre la plaque postérieure et la plaque frontale afin de diviser l'enveloppe en une pluralité de canaux et pour supporter la plaque frontal e et la plaque postérieure à l'en- contre des effets de la pression atmosphérique après mise sous vide de Il'eive- loppe Dans chacun des canaux est disposée une paire de mailles de guidage de faisceaux, parallèles et espacées, qui s'étendent longitudinalement le long des canaux et transversalement auxdits canaux Les mailles de guidage de faisceaux constituent des guides le long desquels se propagent les faisceaux électroniques, sur la longueur des canaux On peut produire des systèmes d'affichage en couleur à l'aide de trois faisceaux électroniques, un pour chacune des couleurs primaires, rouge, verte et bleue, qui se propagent dans chaque canal. La surface interne de la plaque frontale est pourvue d'un écran de lumi- nophores qui s'illumine lorsqu'il est frappé par des électrons Lorsqu'on veut produire un affichage en couleur, l'écran comporte trois luminophores de manière que chacun de ces luminophores émettee l'une des trois couleurs. On dispose une pluralité d'électrodes d'extraction le long de la plaque posté- rieure, ces électrodes servant à éjecter les faisceaux électroniques de l'es- pace situé entre les mailles de guidage de faisceaux, afin de diriger les faisceaux électroniques vers l'écran de luminophores Des électrodes de déviation sont prévues sur les c 6 tés des volets de support, ces électrodes étant électriquement excitées afin d'amener les faisceaux électroniques à balayer transversalement les canaux Par conséquent, chacun des canaux contribue à assurer une partie de l'affichage optique total du dispositif. Le brevet américain N O 4 131 823 décrit une structure pour faire conver- ger des faisceaux électroniques sur le masque d'ombre d'un dispositif d'affi- chage à panneau plat du type décrit dans le brevet américain N O 4 117 368 cité-dessus Dans le brevet américain 4 131 823, on prévoit des électrodes de convergence sur les parois de support afin que les trois faisceaux électro- niques convergent vers le masque d'ombre. Les inventions décrites dans les brevets mentionnés ci-dessus donnent satisfaction en ce qui concerne les buts qu'elles se sont fixées Cependant, la création d'un affichage optique nécessite que trois faisceaux électroniques se propagent dans chacun des canaux et, par conséquent, chaque canal doit comporter trois canons électroniques et les structures de propagation de faisceaux électroniques doivent être capables d'assurer simultanément la pro- pagation de trois faisceaux électroniques En outre, les faisceaux électroniques doivent converger sur un masque d'ombre de sélection de couleur et on doit assurer un balayage des faisceaux convergents, transversalement sur l'écran. 1 b Il en résulte qu'un dispositif d'affichage est d'une grande complexité Par conséquent, il serait particulièrement avantageux de réaliser un affichage en couleur en utilisant un faisceau électronique unique dans chacun des canaux de propagation. Cette invention se propose de répondre à cet objectif en apportant un système de guidage de faisceau électronique et de sélection de couleur dans lequel on produit un affichage en couleur en utilisant un faisceau électronique unique dans chaque canal du dispositif d'affichage. Selon la présente invention un système de guidage des faisceaux électro- niques pour un dispositif d'affichage à panneau plat, comportant un écran d'affichage multi-matériaux pour produire un affichage en couleur quand il est frappé par des électrons ainsi qu'une électrode de sélection de couleur, com- prend une maille d'accélération perfectionnée pour accélérer les électrons vers l'écran La maille d'accélération comprend une pluralité d'éléments conducteurs, électriquement séparés, disposés longitudinalement le long des canaux Les faisceaux électroniques passent entre les éléments conducteurs et les électrode S de déviation et simultanément, ils sont incurvé S et ils balayent transversalement les canaux, de manière à traverser l'électrode de sélection de couleur selon l'angle approprié afin de venir frapper un matériau choisi parmi l'un de ceux qui constituent l'écran, afin de produire des segments de ligne de couleur sur l'écran d'affichage. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent deux exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif Sur les dessins 2533 ? 29 la figure 1 est une vue simplifiée en perspective, avec arrachement partiel, illustrant les composants principaux d'un dispositif d'affichage à panneau plat auquel s'applique l'invention; la figure 2 est une vue en section droite d'un canal unique dans lequel on a mis en oeuvre un premier exemple de réalisation du système selon l'invention la figure 3 est une vue en section droite d'un canal unique illustrant un autre exemple de réalisation de l'invention la figure 4 a représente la forme d'onde de la tension qui peut être utilisée pour assurer le balayage transversal des faisceaux électroniques sur les canaux du dispo sitif d'affichage la figure 4 b représente l'angle de déviation de sélection de couleur pour la forme d'onde de la figure 4 a et, la figure 5 illustre une autre forme d'onde pour réaliser le balayage des faisceaux électroniques transversalement sur l'écran. Sur la figure 1 on a représenté un dispositif d'affichage à panneau plat 10 qui comprend une enveloppe mise sous vide 11 comportant une section d'affi- chage 13 et une section de canons à électrons 14 L'enveloppe 11 comporte une paroi frontale 16 et une plaque postérieure 17, maintenues en position espacée et parallèle par des parois latérales 18 Un écran d'affichage 12 est position- né le long de la paroi frontale 16 et il donne une sortie optique lorsqu'il est frappé par des électrons. Une pluralité de volets de support, parallèles et espacés 19 sont dispo- sés entre la paroi frontale 16 et la plaque postérieure 17 Les volets de sup- port 19 apportent le support interne désiré à l'encontre de l'action de la pression atmosphérique externe et ils divisent l'enveloppe 11 en une pluralité de canaux 21 Chacun des canaux 21 comporte une paire de mailles de guidage parallèles et espacées 22 et 23 qui s'étendent transversalement sur les canaux et longitudinalement le long des canaux depuis la section de canons 14 jusqu'à la paroi latérale opposée 18 Une cathode 26 est prévue pour émettre des électrons dans les espaces 24 entre les paires de mailles de guidage Les mailles de guidage 22 et 23 présentent des ouvertures 27 qui sont disposées longitudinalement en colonnes le long des canaux 21 Une maille de focalisa- tion 28 est espacée au-dessus de la maille de guidage supérieure 22, ces deux mailles 22 et 28 étant parallèles Une pluralité d'électrodes d'extraction 29 sont disposées le long de la plaque postérieure 17 et elles s'étendent transver- salement sur les canaux 21, sur toute la largeur du dispositif d'affichage 10. Les électrodes d'extraction 29 sont placées directement en dessous des ouver- tures 27 des mailles de guidage 22 et 23 On applique des tensions de polari sation appropriées à 1 'électrode,4 ocalisation 28 et à l'électrode d'extraction 29 pour que les électrons émis par la cathode 26 se propagent le long des colonnes d'ouverture 27, entre les mailles de guidage 22 et 23, dans les espaces 24, sur toute la longueur des canaux. Une électrode d'accélération comprenant deux parties 31 a et 31 b est disposée parallèlement à la maille de focalisation 28, en étant espacée de celle-ci Les parties de l'électrode d'accélération sont séparées par une fente longitudinale 33 qui est parallèle et espacée par rapport aux colonnes d'ouver- tures 27 des mailles de focalisation 28 Des électrodes 32 sont disposées sur les deux côtés des volets de support 19 de manière que chaque volet supporte une électrode pour deux canaux adjacents. En fonctionnement, les faisceaux électroniques se propagent dans les espaces 24 entre les mailles de -guidage 22 et 23 dans tous les canaux 21, jusqu'à ce que l'obtention d'une ligne de l'affichage optique nécessite que les faisceaux soient dirigés vers l'écran 12 L'extraction des faisceaux électro- niques des espaces 24 est effectuée en appliquant une tension négative à l'une des électrodes d'extraction 29 La tension négative amène les faisceaux élec- troniques à traverser les ouvertures 27 des mailles de guidage et de focalisa- tion et la fente 33 entre les parties d'électrode d'accélération 31 a et 31 b Les faisceaux électroniques extraits subissent un balayage transversalement - aux canaux entre les deux volets de support 19 si bien que chaque canal contri- bue à assurer une partie de chaque ligne de l'affichage optique sur la plaque frontale 16. Dans la figure 2, le faisceau électronique est extrait de la propagation dans l'espace 24 entre les mailles de guidage 22 et 23 et il suit la trajectoire 26 au travers des ouvertures 27, à l'intérieur des mailles de guidage 22 et 23 et des mailles de focalisation 28, vers la fente 33 entre les parties d'électrodes d'accélération 31 a et 31 b De façon typique, les parties d'électrodes d'accélé- ration 31 a et 31 b sont polarisées à l'aide d'une haute tension positive V de l'ordre de 10 KV Lorsque les parties 31 a et 31 b sont polarisées à la même tension V, le faisceau électronique suit la trajectoire 36 G et il se déplace selon une trajectoire sensiblement rectiligne vers l'écran 12 Lorsque les parties 31 a et 31 b sont polarisées différemment, par exemple en ajoutant la tension d'incrément + AV à la tension V sur la partie 31 a et la tension d'in- crément -4 V à la tension V sur la partie 31 b, le faisceau électronique s'in- curve le long de la trajectoire 36 R De la même manière, lorsque la partie 31 a est polarisée à V-A V et que la partie 31 b est polarisée à V + A V, le faisceau électronique s'incurve le long de la trajectoire 36 B Le faisceau électronique après sa courbure le long de l'une des trajectoires 36 R ou 36 B tend à se déplacer selon un trajet rectiligne vers l'écran 12 comme on l'a re- présenté par le trait interrompu qui constitue le prolongement de la trajectoire incurvée 36 R Cependant, étant donné qu'un affichage optique doit être produit sur l'écran 12, le faisceau électronique doit être balayé transversalement sur l'écran Ce balayage est obtenu en polarisant en tension les électrodes 32, à l'aide d'une tension variable dont on donnera des exemples ci-après La ten- sion de polarisation a également pour résultat 4 u'un faisceau électronique se déplaçant selon l'une ou l'autre des trajectoires 36 R ou 36 B, s'incurve vers le centre du canal si bien que le faisceau suit l'une des trajectoires incurvées représentée sur la figure 2. Une électrode de sélection de couleur 37, 'par exemple un masque d'om- bre, est supportée à une distance 9 de l'écran 12 Comme le faisceau électro- nique subit un balayage sur le masque d'ombre 37, le faisceau traverse les ouvertures ou perforations 38 du masque d'ombre et il vient frapper l'écran 12. L'angle selon lequel le faisceau traverse le masque d'ombre 37 détermine le luminophore particulier qui vient frapper le faisceau 'Cet angle est déterminé par les tensions sur les parties d'électrode d'accélération 31 a et 31 b Lorsque les parties 31 a et 31 b sont également polarisées, le faisceau électronique suit la trajectoire rectiligne 36 G et il traverse le centre du masque d'ombre pour venir frapper l'écran La tension de balayage sur les électrodes 32 dévie le faisceau de manière qu'il vienne balayer une ligne transversale sur le canal, mais le même luminophore est frappé pendant le balayage complet Lorsque le faisceau électronique s'incurve le long de la trajectoire 36 R, sous l'action combinée de la tension d'accélération et de la tension de balayage, le faisceau traverse le masque d'ombre selon un angle 4 p et il vient frapper l'écran 12 en un emplacement qui est décalé d'une distance d par rapport au point d'impact non dévié L'angle de déviation de sélection de couleur 4 est donc jtg 1 d + 1 Lorsque le faisceau électronique suit la trajectoire 36 B, l'écart d est situé sur l'autre côté de l'emplacement non dévié (faisceau sans courbure) et l'angle ') est d'amplitude égale et de sens opposé à l'angle suivi par la trajec- toire 36 R Par exemple 4 peut être égal à 3 8 Par conséquent, il est possible de produire un affichage en couleur en positionnant les luminophores sur l'écran 1 Z de façon que le luminophore 6 mettant la lumière rouge subisse un impact lorsque le faisceau électronique suit la trajectoire 36 R et que les couleurs verte et bleue soient produites, lorsque le faisceau suit les trajec- toires 36 G et 36 B respectivement L'espacement des bandes de luminophores est choisi de façon à être égal à la distance d. La production d'un affichage en couleur nécessite que le faisceau élec- tronique frappe de façon séquentielle les luminophores produisant les trois couleurs différentes Par conséquent, le faisceau électronique est tout d'abord incurvé le long de la trajectoire 36 R pour venir frapper le luminophore émet- tant la lumière rouge Après balayage de toute la largeur du canal transver- salement par le faisceau électronique, les tensions sur les parties de la maille d'accélération 31 a et 31 b sont rendues égales et le faisceau électronique suit la trajectoire 36 G pour venir frapper le luminophore émettant la lumière verte afin de produire des lignes vertes On change alors les tensions sur les parties de maille d'accélération 3 la et 31 b de manière que le faisceau élec- tronique suive la trajectoire 36 B et produise les lignes bleues Par conséquent, tous les canaux 21 sont simultanément polarisés pour produire la même cou- leur de lumière et ils subissent simultanément un balayage transversal de manière que chacun des canaux contribue à l'obtention d'une partie de chaque ligne complète de l'affichage. La figure 4 représente une forme d'onde de tension en dent de scie 41 qui peut être utilisée pour assurer un balayage transversal des faisceaux électroniques sur les canaux La dent 42 de la forme d'onde 41 est utilisée pour réaliser le balayage du faisceau électronique lorsque la trajectoire rouge 36 R est suivie par les faisceaux L'angle de sélection de couleur t, repré- -N7 O 2533729 senté sur la figure 4 b, est constant et sa valeur peut être par exemple de + 3, 8 Lorsque le faisceau suit la trajectoire 36 R, il se rapproche de l'un des côtés du canal et, en conséquence, l'amplitude positive maximale de la dent 42 est inférieure à son amplitude négative maximale La dent 43 de la forme d'onde en dent de scie 41 est utilisée pour réaliser le balayage des faisceaux électro- niques lorsque la trajectoire verte 36 G est suivie Dans cet exemple, l'angle de sélection de couleur est 00 Le faisceau électronique est normalement centré dans le canal et par conséquent, les amplitudes positive -et négative sont égales et la dent 43 traverse la tension O à mi-chemin de l'intervalle de balaya- ge Lorsoue le faisceau électronique suit la trajectoire bleue 36 b, la dent 44 est utilisée comme tension de déviation Le faisceau électronique se déplace ensuite initialement vers le coté droit du canal et l'amplitude positive maxi- male est supérieure à l'amplitude négative maximale Lorsque l'on utilise la forme d'onde de déviation de la figure 4 a, le faisceau électronique est balayé de la gauche vers la droite pour les trois couleurs. La figure 5 illustre une forme d'onde de-balayage 46 dans laquelle on a utilisé les dents 47, 48 et 49 comme tensions de balayage pour les trajec- toires de faisceau électronique 36 R, 36 G et 36 B respectivement La diffé- rence primordiale qui existe entre les forn-les d'onde des figures 4 a et 5 réside dans l'inversion de sens des pentes des dents 43 et 48 Par conséquent, lorsque la couleur verte est en cours de production, le faisceau électronique est balayé de droite à gauche pour réaliser l'orientation illustrée sur la figure 2 L'inver- sion du sens du balayage entraîne une économie substantielle de l'énergie qui est consommée lors du balayage des canaux par les faisceaux Quelle que soit la forme d'onde utilisée (figure 4 a ou figure 5) on peut utiliser la technique de balayage de canaux adjacents selon des directions opposées, décrite dans le brevet américain n 4 117 368. La figure 3 constitue un exemple de réalisation préféré dans lequel l'élec- trode d'accélération comprend deux parties 5 la et 51 b, formant un angle de 90 et qui s'étendent-vers le haut vers l'écran 12 Dans l'exemple de réalisa- tion selon la figure 2, la tension de sélection de couleur AV est typiquement de l'ordre de 1 KV lorsque la tension de grille V est 10 KV La tension de sélection de couleur ^V peut être diminuée jusqu'à environ 500 volts, par exemple, lorsqu'on utilise les parties de grille d'accélération 51 a, 51 b conformée de la manière représentée sur le dessin. Les parties d'électrode d'accélération 3 Ma et 31 b ont été décrites ci- dessus comme constituant des électrodes de sélection de couleur et les élec- trodes 32 sont décrites comme étant les électrodes de balayage Le rôle de ces électrodes peut être inversé si on le désire L'utilisation des parties d'électrode d'accélération 31 a et 31 b, séparées par la fente 33, permet de réaliser un affichage en couleur en utilisant un faisceau électronique unique. Par conséquent, chaque canal comporte un canon électronique, au lieu des trois canons nécessaires aux dispositifs selon la technique antérieure En outre, les mailles de guidage 22 et 23 et la maille de focalisation 27 ne com- portent qu'une seule colonne longitudinale d'ouvertures et elles sont donc moins complexes et plus simples à réaliser On obtient d'autres avantages résultant de la présence de la fente longitudinale 33 au lieu d'une colonne longitudinale d'ouvertures étant donné que l'absence de nervures transversales entre les ouvertures élimine un positionnement longitudinal critique de l'électrode d'ac- célération et des aberrations de lentille qui pourraient être produites par la présence de ces nervures. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les va- riantes. L REVENDICATIONS 1 Système de guidage de faisceau électronique pour un dispositif d'affichage à panneau plat comportant une paroi frontale qui supporte un écran d'affichage multi-matériaux pour émettre une lumière colorée lorsqu'il est frappé par des électrons; une électrode de sélection de couleur, une plaque postérieure, une pluralité de canaux de propagation de faisceaux électroniques pour émettre et diriger des faisceaux électroniques parallèlement audit écran, des moyens d'extraction pour diriger lesdits faisceaux vers ledit écran et des moyens de déviation pour dévier lesdits faisceaux transversalement auxdits canaux, ce système de guidage étant caractérisé en ce qu'il comporte une maille d'accélération perfectionnée pour accélérer les électrons vers l'écran qui comprend: une pluralité d'éléments conducteurs électriquement séparés ( 31 a, 31 b; 51 a, 51 b) disposés longitudinalement le long desdits canaux ( 21), lesdits faisceaux passant entre lesdits éléments de manière que les moyens de déviation ( 32) et les éléments conducteurs ( 31 a, 31 b; 51 a, 51 b) incurvent simultanément les faisceaux pour leur faire traverser ladite électrode de sélection de couleur ( 37), afin qu'ils viennent frapper l'un de sdits matériaux constituant l'écran et pour balayer lesdits faisceaux transversalement aux canaux ( 21) afin de produire des segments linéaires sur l'écran d'affichage. 2 Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments conducteurs ( 31 a, 31 b; 51 a, 51 b) sont des éléments individuels disposés sur les côtés opposés de l'axe longitudinal des canaux. 3 Système de guidage selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments conducteurs ( 31 a, 31 b; 51 a, 5-1 b) sont positionnés à distances égales par rapport audit axe. 4 Système de guidage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits éléments conducteurs ( 51 a, 51 b) ont une section droite angulaire. Système de guidage selon là revendication 4, caractérisé en ce que ladite section droite fait un angle de 900 et l'un de ses côtés est dirigé vers l'écran ( 12). 6 Système de guidage selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que lesdits éléments conducteurs incurvent lesdits faisceaux et en ce que lesdits moyens de déviation ( 32) balayent lesdits fais- ceaux. 7 Système de guidage selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que lesdits moyens conducteurs balayent lesdits faisceaux et en ce que les moyens de déviation incurvent les faisceaux.