(57)【要約】本発明は、電子ビーム（１３２）を偏向させるための静電的偏向システムに、及び、このような静電的偏向システムが提供されたマトリックス表示デバイスに、関する。その偏向システムは、水平方向及び鉛直方向用の偏向器（１１２、１１４）並びにフォーカス電極（１１０）を有する。そのフォーカス電極（１１０）とそれら偏向器（１１２、１１４）の少なくとも一つとの間に例えば数キロボルトの十分に高い電圧の差を印加することによって、両電位型のフォーカシング電子レンズは、その偏向システムと統合される。それによって、そのシステムは、その電子ビーム（１３２）の同時の偏向及び走査される表面（１４０）上へのその電子ビームのフォーカシングを達成する。マトリックス表示デバイスにおいては、その電子ビーム（３３２）を、表示スクリーン（３４０）上に焦点が合った状態に保ってもよく、それによって相対的に小さいスポットの大きさ及び高い画像品質を得る。一般に、表示スクリーンは、多くの部分（３４４）に分割される。動作中に、各々の部分が、別個の電子ビーム（３３２）によって走査される。
2006527473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを偏向させる静電的偏向システムであって、
第一の方向において該電子ビームを静電的に偏向させる第一の偏向電極、
該第一の方向に垂直な第二の方向において該電子ビームを静電的に偏向させる第二の偏向電極、及び
動作中に、該フォーカス電極と該第一の偏向電極との間にフォーカシング電子レンズ場を構築するために、少なくとも該第一の偏向電極と協働する、フォーカス電極
を含み、
該フォーカシング電子レンズ場は、少なくとも該第一の方向において該電子ビームを集束させる、静電的偏向システム。
【請求項２】
前記フォーカス電極は、前記第一の方向及び前記第二の方向の両方において前記電子ビームを集束させるために、前記第一の偏向電極及び前記第二の偏向電極の両方と協働する、請求項１に記載の静電的偏向システム。
【請求項３】
前記電子ビームの進行の方向において見るとき、前記フォーカス電極は、電子源に対して最も近くに配置され、且つ、
前記第一の偏向電極及び前記第二の偏向電極は、前記フォーカス電極の後方に位置決めされる、請求項１又は２に記載の静電的偏向システム。
【請求項４】
前記電子ビームの進行の方向において見るとき、前記第一の偏向電極及び前記第二の偏向電極の一方は、電子源に対して最も近くに配置され、且つ、
前記フォーカス電極は、前記第一の偏向電極及び前記第二の偏向電極の両方の後方に位置決めされる、請求項１又は２に記載の静電的偏向システム。
【請求項５】
前記第一の偏向電極及び前記第二の偏向電極は、各々、静的な偏向器電圧及び動的な偏向電圧を受けるために配置され、
該動的な偏向電圧は、最大でも、該静的な偏向器電圧の１０％である、請求項１に記載の静電的偏向システム。
【請求項６】
前記フォーカス電極には、楕円の形状を有する開口が提供される、請求項１に記載の静電的偏向システム。
【請求項７】
電子ビームを発生させる電子源、及び
複数の画素を備えた表示スクリーン、
を含み、
該表示スクリーンには、陽極電圧が供給されると共に該電子ビームを受けるために配置され、
該電子ビームは、所定の数の該画素を含む該表示スクリーンの部分と関連させられ、
該電子ビームは、該表示スクリーンの該関連した部分にわたって該電子ビームを走査する、請求項１に記載の静電的偏向システムによって偏向可能であり、
該電子ビームは、該フォーカシング電子レンズによって該表示スクリーンに集束させられる、マトリックス表示デバイス。
【請求項８】
前記フォーカス電極、前記第一の偏向器電極、及び前記第二の偏向器電極は、少なくとも静的な電圧を受けるために配置され、
前記表示スクリーンに対して最も近くに位置決めされる前記電極の一方についての該静的な電圧は、前記陽極電圧の少なくとも５０％である、請求項７に記載のマトリックスディスプレイ。
【請求項９】
前記静的な電圧の最小は、前記陽極電圧の少なくとも１０％である、請求項８に記載のマトリックスディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを偏向させるための静電的偏向システムに関する。本発明は、さらに、このような静電的偏向システムを組み込む陰極線発光性マトリックス表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電的偏向は、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、リソグラフィーの機械、走査電子顕微鏡、及び他の分析機器におけるある表面にわたって電子ビームを走査するために、使用される。静電的偏向は、一般に、間をその電子ビームが通過する一対の電極に電圧の差（偏向電圧）を印加することによって、達成される。前記の電極間における、結果として生じる電場は、その電子ビームを偏向させる。その表面にわたってその電子ビームを走査するために、動的な偏向電圧が、使用される、即ち、それら電極にわたる電圧の差は、時間依存性の成分を有する。
【０００３】
静電的偏向の典型的な利点は、その電子ビームを偏向させることができる（高い走査周期を可能にする）高速の及び相対的に単純な且つ安価な構造である。
【０００４】
あるいは、電子ビームを、磁場を使用して、偏向させることができる。これは、磁気偏向システムの構造をより複雑にするとはいえ、本質的に高い偏向感度の利点を有する。
【０００５】
静電的偏向を使用して高い偏向角を得るために、相対的に高い偏向電圧の使用が、一般に、要求される。結果として、それら偏向電極間の強い電場は、それら電極間を通過する電子ビームにおける顕著なデフォーカシングの効果を有する。走査される表面におけるその電子ビームのスポットの大きさは、それによって、比較的大きくなる。
【０００６】
表示の用途には、静電的偏向は、従来、オシロスコープ用の陰極線管のような、その偏向角が約４５度よりも大きくはない用途にのみ、使用される。テレビジョン又はモニター用のＣＲＴにおいては、磁場偏向システムが、今まで使用されてきた。
【０００７】
静電的偏向を使用しない表示デバイスの例は、特許文献１から知られたマトリックス表示デバイスである。このマトリックス表示デバイスは、複数の電子ビームを使用するが、ここで各々のビームは、表示スクリーンの一部分と関連させられる。静電的偏向システムは、それら電子ビームの各々について、提供される。偏向電極を通過する前に、その電子ビームは、単一電位の電子レンズを定めるフォーカシング電極によって、集束させられる。
【０００８】
重ねて、偏向デフォーカシングは、大きい。これを阻止するために、特許文献１においては、フォーカス電極には、動的なフォーカス電圧が供給され、且つ、その電子ビームは、偏向器の一つの中で交差した線に形成される。そのスポットの大きさが、この設計において均質であるとはいえ、それは、まだ相対的に大きく、乏しい画像品質及び鮮明度をもたらす。
【特許文献１】米国特許第５，１８９，３３５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、走査される表面における電子ビームの減少したスポットの大きさを可能にする、静電的偏向システムを提供することである。
【００１０】
この目的は、独立請求項１に記したような本発明に従った静電的偏向システムによって、達成されてきた。さらに好都合な実施形態は、従属請求項２〜６に記される。
【００１１】
本発明に従った静電的偏向システムは、動作中に、偏向電極の組みの少なくとも一つと統合されたフォーカシング電子レンズを形成する。両電位の電子レンズの場が、フォーカス電極と少なくとも第一の偏向電極との間に形成される。この電子レンズは、電子ビームに相対的に強いフォーカシングの作用を提供する。適切な電子レンズの場を形成するために、一又は数ｋＶの電圧の差が、一般に、それぞれの電極の間に印加される。
【００１２】
一般に、両電位型のフォーカシングレンズは、負のレンズ部分及び正のレンズ部分を含み、各々は、本来、その電子レンズの場を構成するそれぞれの電極の一つに位置決めされる。本事例においては、これは、そのフォーカシングレンズの場が、そのフォーカス電極から第一の偏向点まで、すなわち、第一の偏向電極の偏向作用が実質的に生じる点まで、分布させられることを意味する。
【００１３】
結果として、今、第一の偏向電極の偏向デフォーカシングの効果を、そのフォーカシングレンズによって、補償してもよい。それによって、本発明に従った静電的偏向システムは、走査される表面におけるその電子ビームのスポットの大きさにおける減少を達成する。好ましくは、その収束させる効果は、その電子ビームが、走査される表面において焦点にもたらされるようなものである。
【００１４】
動作中に、そのフォーカス電極は、一般に、フォーカス電圧を受ける。第一及び第二の偏向電極は、それぞれ好ましくは、通過する電子ビームの反対側に位置決めされる一対の電極の形態で提供される。一対の偏向電極は、両方とも、動的な（ＡＣ）偏向電圧が加えられる、静的な（ＤＣ）偏向器電圧を受ける。その動的な偏向電圧は、その対の単一電極の間における電圧の差として印加される。
【００１５】
このように、電気的な偏向の場は、その電子ビームが通過することを通じて形成され、その場の成分は、実質的に、その電子ビームの進行の方向に垂直である。その電子ビームが偏向させられることもある、第一及び第二の方向は、このように、その電子ビームの進行の方向に垂直である。
【００１６】
本発明に従って、動的な偏向電圧が、百又は数百ボルト程度である一方で、キロボルトの程度の一般に静的な電圧が、その電極に供給される。それら動的な偏向電圧は、それら静的な偏向電圧と比較して、小さいと共に、結果として、偏向デフォーカシングは、比較的小さいと共に、それら偏向電極によって発散させられたビームを、減少させてきた。
【００１７】
そのフォーカス電極は、一般に、第一の方向において作用するフォーカシング電子レンズを構成するために、第一の偏向電極と協働する。好ましくは、そのフォーカス電極は、そのフォーカシング電子レンズもまた第二の方向において作用するように、さらに、第二の偏向電極と協働する。この場合には、フォーカシングが、今、両方の方向において可能であると、そのスポットの大きさは、特に小さくてもよい。
【００１８】
好適な実施形態において、そのフォーカス電極並びに第一及び第二の偏向電極は、その電子ビームの進行の方向に見られるように、そのフォーカス電極が、その電子ビームを形成する手段に対して最も近くに、配置されるように、位置決めされ、且つ、第一及び第二の偏向電極は、そのフォーカス電極の後方に位置決めされる。
【００１９】
この場合には、そのフォーカシングレンズの正の部分は、本来、第一の電極に位置させられ、第一の方向について、そのフォーカシングレンズの負の部分は、本来、第一の偏向電極に位置させられると共に、第二の方向について、そのフォーカシングレンズの負の部分は、本来、第二の偏向電極に位置させられる。その通過する電子ビームは、第一に、収束させられ、且つ、それら偏向電極の場所で、それは、再度、より少ない程度に発散させられる。
【００２０】
この実施形態は、そのスポットの大きさが、一方の方向において、他方におけるよりも小さいものであるべきであるとすれば、最も好都合である。第一及び第二の偏向電極について静的な偏向器電圧を適切に設定することによって、その負のレンズ部分の強さを、第一及び第二の方向について調整することができる。すなわち、その負のレンズ部分は、二つの方向について、約等しいものであり得るか、あるいは、その負のレンズは、一方の方向について相対的に強いと共に他方の方向について相対的に弱いものであり得る。
【００２１】
後者の場合において、それら静的な偏向器電圧を、偏向電極の両方の対について同じ値に設定すると、そのフォーカシングレンズの場を、そのフォーカス電極に対して最も近いそれら偏向電極において有効に切り取ることができる。結果として、そのフォーカシング電極は、実質的に、偏向電極の他の対について、負の部分を有さない。
【００２２】
例えば、第一の偏向電極が、そのフォーカス電極に対して、第二の偏向電極よりも近いものであるとすれば、第二の方向についてのフォーカシングレンズは、そのフォーカシング電極に本来位置させられた正の部分のみからなると共に、切り取られる場のために、事実上、負の部分を有さない。このように、そのフォーカシングレンズの収束させる効果は、第二の方向において、できるだけ高いものであり得る。さらには、負のレンズ部分の欠如は、第二の方向における特に小さいスポットの大きさに寄与する、レンズの収差の顕著な減少を起こす。
【００２３】
第二の好適な実施形態において、そのフォーカス電極並びに第一及び第二の偏向電極は、その電子ビームの進行の方向に見られるように、第一及び第二の偏向電極の一方が、その電子ビームを形成する手段に対して最も近くに配置されるように、位置決めされ、且つ、そのフォーカス電極は、第一及び第二の偏向電極の両方の後方に位置決めされる。
【００２４】
この実施形態において、それら偏向電極は、そのフォーカス電極より前に、置かれる。従来の設計においては、これは、そのビームが、フォーカシングレンズに入射する前に予め偏向させられることを引き起こし、偏心した且つそのレンズの主軸に関してある角度でフォーカシングレンズに入射するビームに帰着するであろう。これは、大きいレンズの収差、及びこのように、乏しいスポットの品質に帰着し、且つ、そのフォーカシングレンズの作用としての低い偏向の感度は、そのビームが、その光軸に向かって逆戻りに曲げられることを引き起こす。
【００２５】
このような予めの偏向の問題点は、第二の好適な実施形態において克服されてきた。そのフォーカシングレンズは、偏向器と統合され、特に、それら偏向器電極と同じ位置に本来位置させられたそのレンズの正の部分である。従って、そのビームは、そのフォーカシングレンズに入射する前には、偏向させられない。その統合されたフォーカシングレンズは、良好なスポットの品質及び良好な偏向の感度を可能にする。
【００２６】
好ましくは、その動的な（ＡＣ）偏向電圧は、最大でも、その静的な（ＤＣ）偏向電圧の１０％である。結果として、それら偏向電極によるその電子ビームの発散は、特に、小さいと共に、スクリーンにおける特に小さいスポットの大きさが、得られる。
【００２７】
好ましくは、フォーカス電極における開口は、非対称的な形状を、より好ましくは、楕円の形状を有する。この場合には、そのフォーカス電極に又はそのフォーカス電極の付近に位置させられるフォーカシングレンズ部分の強さを、第一及び第二の方向について独立に、調整することができる。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、静電的偏向システムを有する表示デバイスを提供することであるが、ここで画像品質は、相対的に高い。
【００２９】
この目的は、独立請求項７に記されたようなマトリックスディスプレイによって達成されてきた。さらなる好都合な実施形態は、従属請求項８及び９に与えられる。
【００３０】
このように、本発明に従ったマトリックス表示デバイスは、電子ビームを発生させるための手段及び複数の画素を備えた表示スクリーンを含み、前記の表示スクリーンには、陽極の電圧が供給されると共に前記の電子ビームを受けるために配置され、その電子ビームは、所定の数の画素を含む前記の表示スクリーンの一部分と関連させられる。
【００３１】
その電子ビームは、上に述べたような静電的偏向システムの実施形態によって、偏向可能なものである。その偏向システムは、その表示スクリーンの表面にわたって、特に、その電子ビームと関連させられる表示スクリーンの部分にわたって、その電子ビームを走査する。両電位のフォーカシング電子レンズによって、その電子ビームは、その表示スクリーンにおけるその電子ビームのスポットの大きさが特に小さいように、その表示スクリーンにおいて焦点にもたらされる。同時に、偏向デフォーカシングは、そのレンズの部分がその偏向器と一致するので、たいてい予防される。
【００３２】
これらの効果は、静電的偏向システムが備え付けられた先行技術の表示デバイスと比較すると、比較的高い画像の鮮明度及び品質をもたらす。
【００３３】
そのマトリックス表示デバイスは、一般に、複数の電子ビームの使用に依存し、各々は、その表示スクリーンの一部分と関連させられる。その静電的偏向システムは、それが、それら電子ビームの各々について動作することができるような方式に、構築される。
【００３４】
好適な実施形態において、その表示スクリーンに対して最も近くに位置決めされる前記の電極の一つについての静的な電圧は、その陽極の電圧の少なくとも５０％である。すなわち、そのフォーカス電極が、その表示スクリーンに対して最も近いものであるとすれば、そのフォーカス電極は、その陽極の電圧の少なくとも５０％であり、且つ、それら偏向電極の一つが、その表示スクリーンに対して最も近いものであるとすれば、対応する静的な偏向器電圧は、その陽極の電圧の少なくとも５０％である。
【００３５】
この場合には、最後の電極とその表示スクリーンとの間の加速場は、相対的に弱いものである。これは、後方散乱電子に関連する問題を予防する。
【００３６】
電子ビームが、その表示スクリーンと衝突するとき、入射電子の概略約３０％が、後方散乱される。その加速場が、十分なものであるとすれば、それら後方散乱電子は、そのスクリーンへ逆戻りに偏向させられることもあり、そこで、それらは、所望されてない位置で光を発生させ、相対的に明るい画像の背景及び、このように、不十分に暗い黒レベルをもたらす。そのコントラスト比は、おそらく、表示の用途には許容できない１０：１より下までさえ、減少させられる。最後の電極に十分に高い電圧（即ち、陽極の電圧の少なくとも５０％）を提供することによって、この問題は、たいてい予防される。
【００３７】
さらには、相対的に強い加速場は、また、そのビームの偏向に影響する。そのビームは、偏向の感度を減少させるように、その加速場によって、それの進行の元来の方向に向かって逆戻りに曲げられる。さらには、そのスポットの品質は、第一にそのビームの逆戻りの曲がりが収差を生じさせると、劣化させられ、且つまた、追加の偏向デフォーカシングを引き起こす、それら偏向電極でのより大きい偏向角が、要求される。重ねて、これらの効果は、最後の電極についてその静的な電圧を十分に高い値に設定することによって、予防されるか又は少なくとも減少させられる。
【００３８】
好ましくは、前記の静的な電圧の最も小さいものは、その陽極の電圧の少なくとも１０％である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
今、本発明を、添付する図面を参照して説明すると共に解明することにする。それら図面は、概略的なものであると共にいずれも実物大に描かれない。
【００４０】
本発明に従った静電的偏向システムの第一の実施形態を図１に示す。これは、単純な構造を有する、統合された電子ビームのフォーカシングを備えた小型の偏向システムである。そのシステムは、三つの電子光学素子、すなわち、電子源１３０から見ると、フォーカス電極１１０、一対の水平偏向電極（ｘ偏向器）１１２、及び一対の鉛直偏向電極（ｙ偏向器）１１４を含む。このように、フォーカス電極１１０は、電子源１３０に対して最も近く、且つ、偏向電極の対の一方、すなわち、ｙ偏向器１１４は、走査される表面１４０に対して最も近い。一般に、ドリフト空間１４４は、ｙ偏向器１１４と表面１４０との間に提供される。
【００４１】
動作中に、フォーカス電極１１０は、数キロボルトの、例えば４ｋＶの、フォーカス電圧を受ける。偏向電極１１２、１１４は、好ましくはフォーカス電圧、例えば１１ｋＶ、よりも数キロボルト大きい静的な偏向器電圧を受ける。さらには、偏向電極１１２、１１４は、例えば約１ｋＶの振幅を備えた動的な偏向電圧を受ける。
【００４２】
これらの電子光学素子は、電子ビーム１３２を偏向させるために、協働する。電子ビーム１３２は、電子源１３０によって発生させられる。偏向電極１１２、１１４に、時間依存性の成分を有する動的な偏向電圧を印加することによって、電子ビーム１３２を、表面１４０にわたって走査することができる。偏向させられる前に、電子ビーム１３２は、電子光学的な主軸１３４に沿って進行する。
【００４３】
フォーカシング電子レンズは、その偏向システムと統合される。この実施形態におけるその電子レンズは、電子ビーム１３２を、それが、本来、一つの方向で、この場合には鉛直方向で、表面１４０において焦点があった状態にあるように、集束させる。そのフォーカシング電子レンズは、水平方向における等電位線１２０によって及び鉛直方向における等電位線１２１によって暗示される、フォーカシングレンズの場によって、構成される。
【００４４】
そのフォーカシングレンズの場は、フォーカス電極１１０とｘ偏向器１１２との間に実質的に制限される。前記の電極間における電圧の差は、十分に強い両電位型のフォーカシングレンズが形成されるように、かなり大きいもの、即ち数キロボルト、である。ｘ偏向器及びｙ偏向器が、同じ又は類似の静電的な電圧を受けると、その偏向器とそのｙ偏向との間における空間１２８は、本来、電場の無いものである。
【００４５】
そのフォーカシングレンズの正の部分１２６は、そのフォーカシングレンズの場の低電圧側に、このように、フォーカス電極１１０の場所に、形成される。水平方向において、そのフォーカシングレンズの負の部分１２７は、そのフォーカシングレンズの場の高電圧側に、このように、ｘ偏向器１１２の場所に、形成される。鉛直方向において、水平偏向電極１１２は、鉛直偏向電極１１４からそのフォーカシングレンズの場を遮蔽する。結果として、そのフォーカシングレンズは、実質的に、鉛直方向に負の部分を有さない。鉛直方向における負のレンズ部分のこの欠如は、レンズの収差の顕著な減少を、且つ、このように、表面１４０にスポット１４２の特に小さい鉛直の直径を生じさせる。
【００４６】
導入として述べたように、偏向電極１１２、１１４による静電的偏向は、電子ビーム１３２の偏向デフォーカシングを引き起こす。しかしながら、偏向デフォーカシングは、それら（動的な）偏向電圧が、その（静的な）偏向電圧よりも大幅に小さいと、本発明の実施形態においては、小さい問題点である。
【００４７】
フォーカス電極１１０は、電子ビーム１３２を通過させるための開口を含み、その開口は、非対称的に形作られてもよく、好ましくは楕円形に形作られる。このように、この実施形態において、その開口の直径は、水平方向においては、鉛直方向におけるものよりも小さい。そのフォーカシングレンズの正の部分１２６は、水平方向においては、鉛直方向におけるものよりも強い。これは、水平方向に存在するのみである負のレンズ部分１２７を補償する。また、これは、水平方向においても、表面１４０におけるスポット１４２の直径を減少させることを助ける。
【００４８】
ｘ偏向器１１２の単一電極の分離を、（小さい分離を要求する）高い偏向感度と（大きい分離を要求する）高いフォーカシングレンズの品質との間でその偏向システムを調整するために、変動させることができる。ｙ偏向器１１４の単一電極の分離は、レンズの品質がそこで問題点ではないとすると、できるだけ小さいものであり得る。この第一の実施形態においては、そのフォーカシングレンズの場からのｙ偏向器１１４の効率的な遮蔽を確保するために、ｘ偏向器１１２の厚さは、それの分離の程度のものであるべきである。一般に、それら偏向器の厚さ及び分離は、数ミリメートルの程である。
【００４９】
ドリフト空間１４４は、一般には、電場の無いものであり、それは、走査される表面１４０が、好ましくは、偏向電極１１２、１１４と同じ静的な電圧にあるべきであることを意味する。これは、好都合であり、仮に電場が、ドリフト空間１４４に存在したとすれば、電子ビーム１３２は、電子光学的な主軸１３４の方向に向かって逆戻りに曲げられるであろう。このように、場の無いドリフト空間１４４を備えた静電的偏向システムは、比較的高い偏向感度を有する。
【００５０】
静電的偏向システムの第一の実施形態が、その走査される表面におけるその電子ビームの効率的なフォーカシング及び無視してよい偏向のデフォーカシングを可能にするとはいえ、欠点は、約１０ｋＶの相対的に高い静的な偏向器電圧が、場の無いドリフト空間１４４を得るために、偏向電極１１２、１１４へ供給されることである。結果として、十分に高い偏向角を維持するために、それら動的な偏向電圧は、比較的高いものである必要があり、より高価な駆動電子機器を要求する、及び／又は、それら偏向電極は、それら自体、相対的に厚いものである必要がある。
【００５１】
図２に示す第二の実施形態は、数キロボルトの、例えば約３ｋＶの、より低い静的な偏向器電圧の使用を可能にすると共に、その結果として、より低い動的な偏向電圧を使用することができる。これは、そのフォーカス電極及びそれら偏向電極の順序を変化させることによって、可能である。今、フォーカス電極２１０は、表面２４０に対して最も近くに、配置され、且つ、偏向電極２１２、２１４は、電子源２３０とフォーカス電極２１０との間に配置される。一般に、ドリフト空間２４４は、フォーカス電極２１０と表面２４０との間に提供される。
【００５２】
その電子ビームは、それが、ｙ偏向器２１４と表面２４０との間の鉛直偏向軸２３７に沿って進行するように、ｙ偏向器２１４によって偏向させられる。さらには、それは、それが、ｘ偏向器２１２と表面２４０との間の水平偏向軸２３６に沿って進行するように、ｘ偏向器２１２によって偏向させられる。
【００５３】
この目的のために、ｘ偏向器２１２は、水平偏向電圧を受ける。水平偏向場２２２は、ｘ偏向器２１２の単一電極の間に構成される。同様に、ｙ偏向器２１４は、鉛直偏向電圧を受け、且つ、鉛直偏向場２２４は、ｙ偏向器２１４の単一電極の間に構成される。
【００５４】
先に述べたように、第二の実施形態の偏向システムは、スポットの品質を劣化させる予めの偏向の問題点を欠点として持たない又はほとんど持たない。これは、そのフォーカシングレンズの正の部分２２６が、それぞれの偏向器と一致するという事実によって引き起こされる。このように、水平方向において、正の部分２２６は、水平偏向電極２１２に位置させられ、且つ、鉛直偏向において、正の部分２２６は、鉛直偏向電極２１４に位置させられる。
【００５５】
それら偏向電極におけるそれの場所それ自体のおかげで、そのフォーカシングレンズの正の部分２２６は、たいてい、偏向デフォーカシングの効果を相殺する。さらには、そのビームは、そのフォーカシングレンズに入射する前に、偏向させられない。結果として、統合されたフォーカシングレンズは、良好なスポットの品質及び高い偏向感度を可能にする。
【００５６】
この実施形態においては、そのフォーカシングレンズの正の部分２２６は、その偏向器と一致する。鉛直方向におけるフォーカシングレンズの場２２１は、ｙ偏向器２１４とフォーカス電極２１０との間に分布させられ、且つ、水平方向におけるフォーカシングレンズの場２２０は、フォーカス電極２１０とｘ偏向器２１２との間に分布させられる。
【００５７】
これを達成するために、それら二対の静的な偏向器電圧に供給された静的な偏向器電圧は、一般には、この実施形態におけるものと同じではない。例えば、ｘ偏向器２１２には、２．５ｋＶが供給されてもよく、且つ、ｙ偏向器２１４には、３．５ｋＶが供給されてもよい。重ねて、それら偏向電極とフォーカス電極２１０との間の電圧の差は、十分に強い両電位型のフォーカシングレンズを得るために、数キロボルトである。フォーカス電極２１０は、例えば、７ｋＶが供給される。
【００５８】
ｙ偏向器２１４は、表面２４０により近いものであるが、しかしながら、そのフォーカシングレンズの正の部分２２６は、鉛直方向におけるフォーカシングレンズの場２２１のより強い電場の強さのおかげで、鉛直方向において、水平方向におけるよりも強い。このように、そのフォーカシングレンズを、電子ビーム２３２が、両方の方向で、走査される表面２４０において焦点が合った状態にあり得るように、設計することができる。
【００５９】
今、そのフォーカシングレンズは、フォーカス電極２１０の位置で、両方の方向について負の部分２２７を有する。しかしながら、そのレンズの強さが、そのフォーカス電極とそれら偏向電極との間における電圧の差に依存したものであると共にこの電圧の差が、十分に大きいものであると、そのレンズのフォーカシングの作用は、妥協されない。この実施形態においては、負のレンズ部分２２７が、それが、電子光学的な主軸２３４からさらに離れて電子ビーム２３２を偏向させることができるものであると、その偏向の感度を増加させることに寄与することさえある。
【００６０】
また、それら減少した静的な偏向器電圧は、それら偏向電極へ供給される動的な偏向電圧における減少を可能にする。例えば、最高の水平偏向角でｘ偏向器２１２の電極の間に印加された電圧の差は、（２．５Ｖの静的な電圧に重ねられた）１２５Ｖであり、且つ、最高の鉛直偏向角でｙ偏向器２１４の電極の間に印加された電圧の差は、（３．５ｋＶの静的な電圧に重ねられた）３００Ｖである。
【００６１】
フォーカス電極２１０には、例えば、６．５ｋＶが供給され、且つ、走査される表面２４０は、例えば、１１ｋＶが供給される。この場合には、小さい加速場は、ドリフト空間２４４に存在する。しかしながら、このような場が、偏向させられた電子ビーム２３２を、電子光学的な主軸２３４の方向において逆戻りに、顕著には曲げないことは、シミュレーションで示されてきた。
【００６２】
本発明に従った静電的偏向システムは、好ましくは、陰極線発光性表示デバイスにおいて応用される。このような表示デバイスにおいて、その走査される表面は、発光体の材料が提供された画素（ピクセル）３４６を含む表示スクリーン３４０である。その発光体の材料は、それが、電子ビームによってたたかれるとき、照明する。表示スクリーン３４０のピクセル３４６にわたって一つ以上の電子ビームを走査することによって、画像を、スクリーン３４０に表示することができる。それによって、その（それらの）電子ビームのビーム電流は、その表示デバイスへ供給される映像の情報と一致して変調される。
【００６３】
図３において、先に述べたような第二の実施形態に従った静電的偏向システムを組み込むマトリックス表示デバイスは、示される。
【００６４】
表示スクリーン３４０におけるピクセル３４６は、タイル３４４に分類され、且つ、各々のタイルは、電子源３３０と関連させられる。電子源３３０は、半導体陰極又は電解放出型の陰極のような、熱電子陰極、線陰極、又は、冷陰極であってもよい。最後の場合には、その電解放出型の陰極は、多くのＳｐｉｎｄｔ型の放出体又は炭素ナノチューブを含んでもよい。あるいは、電子源３３０は、例えば国際公開第２００３／０４１０３９号パンフレットに開示されるような電子ビーム誘導キャビティーのような電子圧縮機を含んでもよく、その圧縮機は、相対的に明るい且つ均質な電子ビームが、電子源３３０の射出の開口によって提供されるという利点を有する。別の代替の実施形態において、電子源３３０は、出願人の未公開の欧州特許出願第０２０７７５２３．５に記載されたような電子ビームを誘導するチャネルの抽出開口である。
【００６５】
表示スクリーン３４０と電子源３３０との間で、静電的偏向システム３００は、上で述べた第二の実施形態のものと同様に、配置される。このように、電子ビーム３３２は、表示スクリーン３４０に衝突する前に、第一に、ｘ偏向器３１２、３１３、ｙ偏向器３１４、３１５を、そして、フォーカス電極３１０を通過する。動作中に、それら偏向器は、電子源３３０を起源とする電子ビーム３３２を、前記の電子源３３０と関連したタイル３３４の全表面にわたって、走査する。
【００６６】
ｘ偏向器３１２、３１３は、例えば、０．２ｍｍの厚さを有し、且つ、ｙ偏向器３１４、３１５は、例えば、０．６ｍｍの厚さを有する。ｓ偏向器３１２、３１３とｙ偏向器３１４、３１５との間の間隔ｄ１は、例えば、０．５ｍｍであり、且つ、ｙ偏向器３１４、３１５とフォーカス電極３１０との間の間隔ｄ２は、例えば、１ｍｍである。
【００６７】
それら偏向器及びフォーカス電極３１０は、動作中に、フォーカス電子レンズを構成するが、そのレンズは、表示スクリーン３４０に電子ビーム３３２を集束させる。フォーカス電極３１０における開口３１１を通過した後、その電子ビームは、本来電場の無いものであるドリフト空間３２８に入射する。
【００６８】
ドリフト空間３２８が、本来、電場の無いものであるので、後方散乱電子は、ほとんど、そのスクリーンに向かって逆戻りに偏向させられないが、フォーカス電極３１０に向かって進行すると共にそれによって捕らえられる。さらには、その電子光学的な主軸方向に向かって逆戻りに曲げられる、偏向させられた電子ビーム３３２に関連する問題は、このような電場の無いドリフト空間３２８によって予防される。また、ドリフト空間３２８におけるビームの収差は、たいてい、予防される。
【００６９】
述べたように、ドリフト空間３２８は、本来、電場の無いものである、即ち、小さい加速電場は、許容可能である。これは、フォーカス電極３１０へ供給されたフォーカシング電圧を減少させる可能性を開く。一般には、表示スクリーン３４０とフォーカス電極３１０との間の電位差は、後方散乱電子の大多数の（電子ボルトでの）エネルギー未満であるべきである。ドリフト空間３２８の長さｄ３が、例えば、２ｃｍであるとすれば、フォーカシング電圧が、表示スクリーン３４０へ供給された陽極電圧の少なくとも半分であるべきであることを、計算することができる。例えば、そのフォーカス電圧は、６．５ｋＶであり、且つ、その陽極電圧は、１１ｋＶである。
【００７０】
動作中に、その動的な偏向電圧が、隣り合う偏向電極３１２、３１３と３１４、３１５との間に電圧の差として印加される。図３に示された設計において、これは、隣接した電子ビームが対向して偏向させられることを引き起こす。結果として、電子ビーム３３２が、画素３４６をアドレス指定するとき、隣り合うタイル３４４において、３４７、３４８、及び３４９によって暗示された画素が、アドレス指定される。従って、ピクセルを駆動する電子機器は、異なるスクリーンのタイル３４４について異なる走査の手順を考慮に入れる特別な駆動スキームを組み込むことを必要とする。
【００７１】
代替の設計は、各々のタイル３４４について水平偏向電極３１２、３１３及び鉛直偏向電極３１４、３１５の二つの別個の組みを有する。これは、より単純な駆動スキームが使用されることを可能にするとはいえ、より多くの電極及び電気接続が、この代替の設計がより複雑な構造を有するように、要求される。
【００７２】
その表示デバイスは、例えば、平坦な表示スクリーンを備えた３２インチのスクリーン直径の大画面（１６：９のアスペクト比）の表示管である。電子源３３０が、出願人の未公開の欧州特許出願第０２０７７５２３．５に記載されたような電子ビームを案内するチャネルの抽出開口である場合には、２０ｍｍのドリフト空間３２８は、このような表示デバイスの深さが、おおよそ８０ｍｍであることを可能にする。この場合には、表示スクリーン３４０におけるタイル３４４が、約９ｍｍ×９ｍｍの寸法を有するべきであることが、見積もられる。
【００７３】
そのタイルの大きさは、静電的偏向システム３００の最大の偏向角によって限定される。高級な表示デバイスにおいて、画像の鮮明度及びその表示スクリーンにおけるその電子ビームのスポットの最大の許容可能な大きさについての要件は、最も大きい角度が、その角度を通じて電子ビーム３３２を静電的偏向システム３００によって偏向させてもよいが、約２５度であるようなものである。さらには、そのタイルの大きさは、たった２０ｍｍの小さいドリフト空間の長さのために、この場合には、特に小さい。
【００７４】
約６２０ｍｍ×３５０ｍｍの３２インチの大画面の管について可視のスクリーンの領域を仮定すると、表示スクリーン３４０は、おおよそ２７００個のタイルに分割されるべきである。
【００７５】
このような表示デバイスは、同時にたった８０ｍｍの小さい深さを有する一方で、陰極線管のような目視の特性を有する。従来の３２インチの陰極線管の深さは、約５００ｍｍである。
【００７６】
本発明に従った表示デバイスの製造費用を減少させるために、より大きいタイルを使用することができるが、しかしながら、それは、そのフォーカス電極とその表示スクリーンとの間におけるドリフト空間が、長さについて増加させられることを要求する。より長いドリフト空間のために、その表示デバイスの深さもまた増加する。
【００７７】
例えば、約１００ｍｍのドリフト空間を使用することは、第二の実施形態の静電的偏向システムを組み込むとき、タイルの大きさを、約４３ｍｍ×４３ｍｍまで増加させることを、可能にする。このように、タイルの数は、約１２０まで減少させられる。しかしながら、その表示デバイスの深さは、約１６０ｍｍまで増加する。
【００７８】
図面は、概略的なものであり、且つ、実物大に描かれてない。異なる図における同様な要素は、同様の符号によって表される。本発明を、好適な実施形態と関連して記載してきた一方で、本発明が、これらの実施形態に限定されるように解釈されるべきではないことは、理解されるべきである。むしろ、それは、添付した請求項の範囲内で、当業者によってなされ得るであろう全ての変形物を含む。
【００７９】
要約すれば、本発明は、電子ビームを偏向させるための静電的偏向システムに、及び、このような静電的偏向システムが提供されたマトリックス表示デバイスに関する。その偏向システムは、水平方向及び鉛直方向用の偏向器並びにフォーカス電極を有する。そのフォーカス電極とそれら偏向器の少なくとも一つとの間に、例えば数キロボルトの十分に高い電圧の差を印加することによって、両電位型のフォーカシング電子レンズは、その偏向システムと統合される。それによって、そのシステムは、その電子ビームの同時の偏向及び走査される表面へのその電子ビームのフォーカシングを達成する。マトリックス表示デバイスにおいて、その電子ビームは、その表示スクリーンにおいて焦点が合った状態に保たれてもよく、それによって、相対的に小さいスポットの大きさ及び高い画像の品質を得る。一般には、その表示スクリーンは、多くの部分に分割される。動作中に、各々の部分が、別個の電子ビームによって走査される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】Ａ及びＢは、本発明に従った静電的偏向システムの第一の実施形態の上面図及び側面図を示す。
【図２】Ａ及びＢは、本発明に従った静電的偏向システムの第二の実施形態の上面図及び側面図を示す。
【図３】第二の実施形態を含むマトリックス表示デバイスを示す。
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【図３】
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【国際調査報告】
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