Dans le domaine de l'affichage vidéoscopique, on ressent actuellement le besoin d'une solution intermédiaire entre le tube cathodique traditionnel, lourd et encombrant, et le panneau d'affichage électroluminescent de type plat dont l'apparition sur le marché reste pour l'instant problématique tant pour des questions de performances que pour des raisons de coûts de fabrication.
On connaît déjà des dispositifs qui s'inscrivent dans la perspective d'une telle solution intermédiaire, tel par exemple le tube vidéocathodique décrit par le brevet suisse N" 556605, qui se présente sous la forme d'un parallélépipède de faible épaisseur, et dont le principe repose sur la séparation des fonctions de distribution électronique et d'excitation du phosphore. Dans un tel tube, en effet, la fonction de distribution électronique est assurée par l'utilisation de deux canons électroniques distincts disposés der rière l'écran et parallèlement à ce dernier de façon à balayer indépendamment deux rangées de contacts situées le long de deux arêtes perpendiculaires de l'écran.
L'une de ces rangées de contacts est connectée au premier réseau de bandes conductrices, parallèles entre elles et recouvrant la couche de phosphore, cependant que l'autre rangée est reliée à un second réseau de bandes parallèles, dotées de pointes à émission par effet de champ dirigées en direction de la couche de phosphore, et constituant une matrice croisée avec ledit premier réseau.
Les contacts de ces deux rangées sont recouverts de métaux aux propriétés d'émission secondaire telles que, sous l'effet du balayage par les faisceaux électroniques, les bandes recouvrant le phosphore se chargent séquentiellement à un premier potentiel positif, cependant que les bandes dotées de pointes se chargent séquentiellement à un second potentiel négatif par rapport au premier potentiel, de sorte qu'au croisement des bandes balayées la différence de potentiel s'élève jusqu'à l'émission d'électrons par la pointe située en cet endroit. L'excitation du phosphore est alors assurée par ces électrons émis qui sont accélérés par cette différence de potentiel jusqu'à venir bombarder la plage de phosphore située au point de croisement.
Cependant, le fonctionnement d'un tel tube vidéocathodique n'est pas sans soulever certains problèmes, dont l'un des principaux notamment a trait à la difficulté d'obtenir, au croisement des bandes balayées, une différence de potentiel suffisamment élevée, stable et reproductible dans le temps.
L'obtention d'une telle différence de potentiel nécessite en effet, d'une part, que les contacts du premier réseau de bandes recouvrant la couche de phosphore possèdent un rendement en électrons secondaires nettement supérieur à l'unité et stable avec le temps dans la gamme d'énergie utilisée, de façon à pouvoir porter lesdites bandes à un potentiel fortement positif et, d'autre part, que les contacts du second réseau de bandes dotées de pointes possèdent un rendement en électrons secondaires nettement inférieur à l'unité (ou, comme on le verra ultérieurement, qu'un dispositif approprié soit associé à ces contacts), de façon à pouvoir porter lesdites bandes à un potentiel faiblement positif.
Or, on observe dans les tubes actuels, que les phénomènes d'émission secondaire varient fortement au cours du temps, en raison notamment de l'apparition progressive sur les contacts de pollutions de surface dues à l'action des électrons primaires émis sous vide moyen (10-6 à 10-7 torr).
On constate ainsi que le rendement en électrons secondaires des contacts du premier réseau s'abaisse progressivement audessous de l'unité, quelle que soit la nature du matériau constituant lesdits contacts, cependant que le rendement en électrons secondaires des contacts du second réseau se rapproche progressivement de l'unité au cours du temps, de sorte qu'il devient rapidement impossible d'obtenir, au point de croisement des bandes balayées, une différence de potentiel suffisante pour engendrer une émission d'électrons capable d'exciter le phosphore.
La présente invention a précisément pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés.
A cet effet, la présente invention a pour objet un tube vidéocathodique destiné à restituer, sous forme visible, des signaux électriques représentant une image, comprenant une enceinte vide d'air, délimitée par une paroi dont une portion constitue une fenêtre transparente, cette enceinte contenant:
: - une couche d'au moins une substance luminescente, portée par
une plaque transparente, cette couche ayant une extension
sensiblement égale à celle de cette fenêtre et étant visible à
travers celle-ci, - une matrice d'émetteurs par effet de champ répartis en lignes
et en colonnes, orientés de façon à émettre vers ladite couche
luminescente, - un premier réseau de pistes conductrices, isolées les unes des
autres et disposées le long des lignes d'émetteurs, chacun des
émetteurs d'une ligne quelconque étant relié électriquement à
la piste correspondante dudit premier réseau, - un second réseau de pistes conductrices, isolées les unes des
autres ainsi que des pistes dudit premier réseau et s'étendant le
long des colonnes d'émetteurs, - un premier ensemble de moyens capable de porter séquen
tiellement les pistes dudit premier réseau à un premier poten
tiel,
et - un second ensemble de moyens capable de porter séquentielle
ment les pistes dudit second réseau à un second potentiel, ce
second ensemble de moyens comprenant, en combinaison, une
rampe de contacts formés au moins en partie en un matériau
présentant des propriétés d'émission électronique secondaire et
reliés individuellement aux pistes dudit second réseau, et un
canon à électrons susceptible d'émettre un faisceau électro
nique capable de balayer séquentiellement chacun desdits
contacts, la différence instantanée entre lesdits second et
premier potentiels constituant le facteur déterminant l'inten
sité de l'excitation de ladite substance luminescente,
caracté
risé par le fait que ledit canon et ladite rampe sont disposés
l'un par rapport à l'autre de façon que ledit faisceau arrive sur
les surfaces réceptrices desdits contacts sous une incidence
oblique telle que le rendement d'émission électronique secon
daire de ces contacts soit supérieur à l'unité.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue expliquant le principe mis en oeuvre dans le dispositif selon l'invention.
La fig. 2 est une vue en perspective, partiellement coupée, de la partie interne du dispositif.
La fig. 3 est une vue en coupe, selon l'axe III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en coupe, selon l'axe IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en coupe, selon l'axe V-V de la fig. 3.
La fig. 6 est une vue de face, depuis l'extérieur, du dispositif entier.
La fig. 7 est une coupe, selon la ligne VII-VII de la fig. 6.
Avant d'aborder la description du dispositif proprement dit, il convient tout d'abord d'examiner plus en détail les phénomènes d'émission électronique secondaire qui sont à la base de la présente invention, et en particulier d'expliciter les différents paramètres qui sont susceptibles d'influer sur ces phénomènes.
Les propriétés d'émission électronique secondaire que présentent certains matériaux - c'est-à-dire la faculté que possèdent ces matériaux d'émettre des électrons dits secondaires lorsqu'ils sont soumis à un bombardement d'électrons dits primaires - et en particulier le rendement en émission secondaire de ces matériaux - c'est-à-dire le rapport entre les électrons secondaires émis et les électrons primaires absorbés - dépendent en effet d'un certain nombre de paramètres, parmi lesquels on peut citer les caractéristiques intrinsèques du matériau (travail de sortie, conductivité électrique...), I'état de surface de ce matériau, L'énergie des électrons primaires incidents et l'angle d'incidence de ces électrons par rapport à la surface bombardée.
La fig. 1 illustre les variations de ce rendement d'émission secondaire C en fonction de l'énergie des électrons primaires incidents E (exprimée en kiloélectronvolts), pour différentes valeurs de ces paramètres.
Les courbes A et B représentées sur cette fig. 1 illustrent le comportement d'un matériau en or bombardé sous incidence normale, en fonction de son état de surface, la courbe A correspondant à une surface d'or propre et la courbe B à une surface d'or polluée (la pollution étant due, rappelons-le, à l'action des électrons primaires sous vide moyen). On remarque que si la surface d'or propre présente un rendement a supérieur à l'unité, ce rendement a se trouve par contre rapidement abaissé audessous de l'unité, dans la gamme d'énergie du 3 à 6 keV des électrons primaires, par l'apparition progressive des pollutions de surface. L'utilisation d'un tel matériau, malgré son rendement initial élevé, n'est donc pas souhaitable dans l'application envisagée, en raison de l'instabilité de ce rendement en fonction des pollutions.
La courbe C, quant à elle, est relative au comportement d'un matériau en acier inoxydable bombardé sous incidence normale. Cette courbe C illustre la grande stabilité du rendement o présenté par ce matériau en fonction des pollutions. On constate en effet que, partant d'une surface en acier inoxydable propre, le rendement o de cette surface n'est pratiquement pas affecté par l'apparition progressive des pollutions. La solution pour obtenir un rendement en émission secondaire nettement supérieur à l'unité et stable au cours du temps consiste donc à utiliser un matériau peu sensible aux pollutions, dont le rendement en émission secondaire peut par ailleurs se trouver voisin ou même inférieur à l'unité, et à le bombarder sous incidence presque rasante.
C'est précisément cette solution qui est mise à profit dans le dispositif qui va maintenant être décrit. On remarque cependant que ce rendement o reste nettement inférieur à l'unité, dans la gamme d'énergie souhaitée.
On sait par ailleurs que le fait de bombarder une surface quelconque sous une incidence oblique a pour effet d'en faire croître le rendement en émission secondaire o. Cet accroissement du rendement C est illustré quantitativement par une relation empirique approximative, valable dans la gamme d'énergie mentionnée, qui donne la variation de ce rendement en fonction de rangle d'incidence e (angle d'incidence du faisceau par rapport à la normale):
a oblique = a normal/cqs e où a normal est le rendement correspondant à une incidence normale.
La courbe D représentée à la fig. 1 illustre le comportement d'un matériau en acier inoxydable analogue à celui de la courbe C, mais bombardé sous incidence presque rasante (angle e d'environ 80 à 85 ). On remarque que le bombardement sous incidence rasante se traduit par un accroissement notable du rendement o, ce dernier devenant nettement supérieur à l'unité et restant par ailleurs stable en fonction de l'apparition progressive des pollutions de surface.
Le dispositif d'affichage selon l'invention comprend, comme le montrent les fig. 2 à 5, une première plaque-support 1, transparente, qui est disposée en regard d'une seconde plaque-support 2, laquelle peut être opaque. Pour des raisons qui apparaîtront plus loin, la plaque-support 1 sera appelée plaque anodique et la plaque-support 2 sera appelée plaque cathodique. La face de la plaque anodique 1 qui se trouve en regard de la plaque cathodique 2 est revêtue d'une couche 3 d'une matière luminescente usuelle (par exemple un phosphore). Sur cette couche luminescente est disposée une série de fines bandelettes conductrices très minces 4, dites bandelettes anodiques, isolées électriquement les unes des autres et disposées parallèlement les unes aux autres (dans le sens vertical pour l'exemple représenté sur la fig. 2).
Dans la face de la plaque cathodique 2 se trouvant en regard de la plaque anodique 1 est encastrée une série de conducteurs 5, dits conducteurs cathodiques, isolés électriquement les uns des autres et disposés parallèlement les uns aux autres, dans une direction perpendiculaire à la direction des bandelettes anodiques (donc dans le sens horizontal pour l'exemple représenté sur la fig. 2).
Ces conducteurs cathodiques 5 sont constitués par des rubans métalliques rigides 6, encastrés par l'une de leurs tranches dans la face de la plaque cathodique 2, et munis sur toute la longueur de leur autre tranche d'une pluralité de pointes 7 disposées à intervalles réguliers de façon à pointer chacune en face d'une bandelette anodique 4, les rubans 6 dotés de leurs pointes 7 revêtant ainsi la forme de peignes. Ces pointes 7 sont faites en une matière douée d'un fort pouvoir d'émission par effet de champ, et leurs caractéristiques (notamment le diamètre de leurs extrémités) sont choisies de façon telle que l'émission de champ puisse être provoquée pour des valeurs de potentiel d'extraction faibles (inférieures à I kV). De telles pointes, qui présentent une tension naturelle d'émission peu élevée, seront appelées pointes basse tension.
Entre les bandelettes anodiques 4 et les rubans cathodiques 5 est disposé un grillage métallique 8, situé dans un plan passant sensiblement par les extrémités de chacune des pointes 7 (fig. 3 et 4) et agencé de telle sorte que l'extrémité de chacune de ces pointes 7 se trouve pratiquement au centre de chacune des mailles constituant le grillage 8 (fig. 5).
Les bandelettes anodiques ont par exemple une largeur de l'ordre de 0,3 mm, un espacement de l'ordre de 0,2 mm et leur épaisseur est de l'ordre de 1 u Les rubans cathodiques ont une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm et un espacement de l'ordre de 0,7 mm. Leur largeur en revanche est indifférente, par exemple 4 mm. Les pointes ont un diamètre à la base de l'ordre de l'épaisseur du ruban cathodique 5, une largeur de l'ordre de 5 mm et un diamètre d'extrémité de l'ordre de 1000 . A titre d'exemple, ces pointes peuvent être réalisées en acier inoxydable recouvert d'une mince couche de carbone.
Les peignes cathodiques 5 sont reliés à des lamelles 10 qui débordent sur la face arrière de la plaque cathodique 2, c'est-àdire la face qui est opposée à celle qui porte les peignes cathodiques 5, et l'ensemble de ces lamelles 10 constitue une rampe 11 de contacts cathodiques qui sont alignés le long du bord vertical de cette plaque cathodique 2, mais sans la toucher.
Les bandelettes anodiques 4 sont, elles, reliées à des lamelles 12 qui débordent aussi sur cette même face de la plaque cathodique 2, mais sur le côté horizontal de celle-ci. Chacune de ces lamelles 12 se compose d'une partie plane 12a se prolongeant par un ruban 13 de faible épaisseur replié un certain nombre de fois sur lui-même en forme de zigzag de façon à former une série de dièdres aux angles identiques se succédant les uns par rapport aux autres en présentant alternativement leur ouverture vers le haut et vers le bas de sorte que les arêtes desdits dièdres ouverts vers le bas se trouvent situés dans un premier plan coïncidant avec celui de la partie plane 12a, cependant que les arêtes desdits dièdres ouverts vers le haut sont situés dans un second plan, parallèle au premier et situé au-dessous de ce dernier.
Pour des raisons qui seront expliquées ultérieurement, les angles de ces dièdres successifs sont, de préférence, compris entre 10 et 20 . Le ruban 13 peut, par exemple, être un ruban d'acier inoxydable, présentant une largeur d'environ 0,3 mm et une épaisseur d'environ 0,03 mm. La hauteur des zigzags peut être de l'ordre de I mm à 1,5 mm, et leur largeur totale peut par exemple être de l'ordre de 10 mm (pour un écran de 700 mm).
L'ensemble de ces rubans zigzags 13 constitue une rampe 14 de contacts anodiques qui sont alignés dans le prolongement du bord supérieur de la plaque cathodique 2.
La plaque anodique I porte encore une bandelette auxiliaire 15, conductrice, disposée à travers l'ensemble des bandes anodiques 4 (donc dans le sens horizontal pour l'exemple représenté en fig. 2) et séparée de ces dernières par une couche d'isolement 16 faiblement conductrice présentant à l'égard des bandelettes anodiques des fuites électriques.
La rampe de contacts anodiques 14 est entourée par une électrode conductrice 19 de forme parallélépipédique, dans la face
inférieure de laquelle est découpée une fenêtre rectangulaire 20 dévoilant presque entièrement l'ensemble des rubans zigzags 13.
De même, la rampe de contacts cathodiques Il est entourée d'une électrode conductrice 21 de forme parallélépipédique, dans la face interne de laquelle est également découpée une fenêtre rectangulaire 22 qui laisse apparaître presque en totalité l'ensemble des lamelles de contact 10. Entre les bords 21a et 21b de cette fenêtre 22, est tendu un grillage 22a à mailles serrées (visible en coupe sur la fig. 4 et partiellement à la fig. 3). Pour des raisons qui apparaîtront plus loin, l'électrode 19 sera appelée électrode collectrice et l'électrode 21 sera appelée suppresseur.
L'électrode collectrice 19 est connectée à une première source de tension extérieure V19 fortement positive (de l'ordre de quelques kilovolts) capable de la porter à un potentiel positif par rapport au potentiel des contacts zigzags 13. Le suppresseur 21 est relié à une seconde source de tension extérieure V21 faiblement positive (de l'ordre d'une centaine de volts). La grille 8 est reliée, quant à elle, à une troisième source de tension extérieure Vs fortement négative (de l'ordre de quelques kilovolts). A titre d'exemple, la source de tension V19 peut être de 6 kV, la source de tension V21 de 50 V et la source de tension Vg de -5 kV.
Derrière la plaque cathodique 2, dans le coin qui est opposé à la fois à la rampe cathodique 1 1 et à la rampe anodique 14, sont placés deux canons électroniques 24 et 28. Le canon 24, dit canon anodique, est pointé perpendiculairement à la rampe anodique 14 (c'est-à-dire pointé dans le sens vertical pour l'exemple représenté en fig. 2).
Le canon anodique 24 est équipé de dispositifs de focalisation (non représentés) permettant d'obtenir un faisceau électronique 25 de section rectangulaire ou elliptique aplatie dont la longueur et la largeur sont sensiblement égales, respectivement, à la longueur et à la largeur de chacun des rubans zigzags 13 constituant la rampe anodique 14, et de dispositifs de balayage (dont seules sont représentées les plaques déflectrices 26) imposant à ce faisceau électronique 25 de balayer cette rampe anodique 14 à travers la fenêtre 20, ce que représente la flèche 27.
Le canon 28, dit canon cathodique, est pointé perpendiculairement à la rampe cathodique 1 1 (c'est-à-dire pointé dans le sens horizontal pour l'exemple représenté en fig. 2). Ce canon cathodique 28 est équipé de dispositifs de focalisation (non représentés) permettant d'obtenir un faisceau électronique 29 de section également rectangulaire ou elliptique aplatie dont la longueur et la largeur sont sensiblement égales, respectivement, à la largeur de la fenêtre 22 et à la largeur des lamelles 10 constituant la rampe cathodique 11, et de dispositifs de balayage (dont seules sont représentées les plaques déflectrices 30) imposant à ce faisceau électronique 29 de balayer cette rampe cathodique 1 1 à travers la fenêtre 22, ce qui représente la flèche 31.
L'espace balayé par l'ensemble des deux faisceaux, cathodique et anodique, se trouve par ailleurs délimité par deux plaques conductrices parallèles constituant des blindages électriques, respectivement un premier blindage 34 disposé contre la face arrière de la plaque cathodique 2, et un second blindage 35 (visible seulement partiellement sur la fig. 2) disposé en arrière des canons 24 et 28.
Ces blindages 34 et 35 s'étendent respectivement, du côté de la rampe anodique 14 (fig. 3), jusqu'à venir en contact avec les bords 19a et 19b de la fenêtre 20 découpée dans l'élec- trode collectrice 19 de façon à se trouver portés eux aussi au potentiel V19 de cette électrode 19, et du côté de la rampe cathodique (fig. 4), jusqu'au voisinage seulement du suppresseur 21 porté au potentiel faiblement positif V2î. Les extrémités de ces blindages 34 et 35 situées au voisinage du suppresseur 21 sont munies respectivement de rebords internes 34a et 35a, disposés respectivement sensiblement en regard des bords 21a et 21b de la fenêtre 22 découpée dans le suppresseur 21.
Le rôle des blindages 34 et 35 portés au potentiel haute tension V19 est d'empêcher l'apparition éventuelle de champs parasites extérieurs qui pourraient perturber la trajectoire des faisceaux cathodique 29 et anodique 25 avant leur arrivée sur les
rampes respectives 11 et 14, cependant que la présence des
rebords 34a et 35a portés au potentiel haute tension V19 et de la
grille 22a portée au potentiel basse tension V21 est destinée à
limiter le gradient haute tension/basse tension au volume le plus
faible possible et à empêcher que le champ engendré par le blin
dage fortement positif ne vienne exercer un effet d'extraction prés
de la rampe cathodique 11.
L'ensemble qui vient d'être décrit est enfermé dans une enve
loppe hermétique vide d'air dont une face au moins est transpa
rente et permet de regarder la plaque anodique 1 et, à travers
celle-ci, la couche de matière luminescente 3 dont elle est revêtue
sur la face interne. C'est ce que montrent schématiquement les
fig. 6 et 7 où l'on reconnaît l'enveloppe 40 formée de deux
coques 41 et 42 assemblées par soudage sur chacune des faces
d'une bague annulaire plate 43. Etant donné que la coque anté
rieure 41 doit être transparente, il y a avantage à faire les deux
coques 41 et 42 ainsi que la bague 43 en verre: cela facilite la
soudure des coques sur la bague. Les coques 41 et 42 pourront
par exemple être en verre.
On reconnaît également à l'intérieur de l'enveloppe 40 la
plaque anodique 1, la plaque cathodique 2, la grille 8, le réseau
des bandelettes anodiques 4, le réseau des peignes cathodiques 5, la
rampe 11 des contacts cathodiques et, partiellement, la rampe 14
des contacts anodiques (non visible à la fig. 7) ainsi que les canons
anodique 24 et cathodique 28. La réalisation de l'enveloppe en
deux coques soudées sur une bague permet d'assembler ces divers
éléments sur tout le pourtour de cette bague 43 ainsi que de
pratiquer dans cette bague 43 des passages pour les diverses
connexions électriques avec l'extérieur (assemblages mécaniques
et passages électriques illustrés schématiquement sur la fig. 7,
respectivement, par les chiffres 44 et 45).
Les blindages 34 et 35 constitués par des plaques métalliques
peuvent, en variante, être remplacés par des couches conductrices
revêtant, respectivement, la face arrière de la plaque cathodique 2,
et la face interne de la coque postérieure 42. Après soudage des
coques 41 et 42 sur la bague 43, I'enveloppe 40 est vidée d'air à
travers le queusot 46.
On vient de dire que les coques 41 et 42 pouvaient être réali
sées en verre trempé. En effet, on ne se trouve plus dans l'obliga
tion comme dans les tubes conventionnels d'employer des verres
au plomb (donc non trempables), car les tensions de travail
utilisées (6 à 8 kV au lieu des 20 kV habituels des tubes habituels)
éliminent pratiquement tout risque de production de rayons X. Ce
verre trempé présente l'avantage, par rapport au verre au plomb,
d'être moins coûteux et de posséder une résistance mécanique plus
élevée, ce qui permet une réduction de l'épaisseur du verre, et par
conséquent une diminution du poids total.
Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le
suivant: le balayage de la rampe de contacts anodiques 14 par le faisceau 25 du canon anodique 24 a pour effet d'extraire des
électrons secondaires des rubans zigzags 13 constituant ladite
rampe 14, électrons secondaires qui sont recueillis par l'électrode
collectrice 19 connectée à la source de tension V19 (capable,
rappelons-le, de porter cette électrode 19 à un potentiel positif par
rapport au potentiel des contacts 14).
L'angle d'incidence et
l'énergie du faisceau 25 sont tels (le faisceau 25 frappant en effet
les différentes faces individuelles des rubans zigzags sous une
incidence presque rasante du fait de la configuration géométrique
particulière de ces rubans zigzags) que le rendement en électrons secondaires des rubans zigzags 13 frappés par ce faisceau est
nettement supérieur à l'unité, de sorte que les bandelettes ano
diques 4 acquièrent une charge positive sous l'effet de cette émis
sion secondaire élevée, et par conséquent un potentiel positif. Ce
potentiel peut atteindre des valeurs positives élevées, de l'ordre de quelques kilovolts.
La bandelette auxiliaire 15 (fig. 4) est reliée à une source de
tension extérieure Vls, de manière à imposer aux bandelettes
anodiques 4, tant que celles-ci ne sont pas frappées par le faisceau électronique 25, un potentiel déterminé dépendant des fuites électriques dont la couche d'isolement 16 est le siège.
Le balayage de la rampe 1 1 de contacts cathodiques par le faisceau 29 du canon cathodique 28 a également pour effet d'extraire les électrons secondaires des contacts cathodiques 10 constituant la rampe. Ces électrons secondaires sont soit, lorsque la tension des contacts cathodiques 10 est supérieure à la tension V21 du suppresseur 21, repoussés par ce suppresseur 21 et réabsorbés par les contacts 10 de sorte que ces contacts se chargent négativement et voient leur potentiel diminuer, soit, lorsque la tension est inférieure à la tension V21, absorbés par le suppresseur qui joue alors le rôle d'une électrode collectrice.
Le potentiel des peignes cathodiques 5 va donc se maintenir, du fait de l'action du suppresseur 21, à des valeurs positives faibles, voisines de la tension V21 de ce suppresseur (le potentiel des contacts cathodiques ne peut en effet devenir négatif, car il repousserait le faisceau et annulerait le courant transmis).
A un instant déterminé, il s'établit ainsi au croisement de la bandelette anodique 4 et du peigne cathodique 5 dont les contacts sont excités - contacts excités définis par la position instantanée qu'occupent les deux faisceaux mobiles provenant des canons électriques - une différence de potentiel (et par conséquent un champ électrique) qui s'élève jusqu'à une valeur suffisante pour entraîner une extraction d'électrons par émission de champ de la pointe 7 située en ce point de croisement. Les électrons émis par effet de champ à partir de la pointe 7 sont alors accélérés par cette différence de potentiel, frappent la bandelette anodique 4, la traversent en s'y ralentissant et pénètrent dans la partie de la couche de phosphore 3 située en regard de ce point de croisement, assurant ainsi l'excitation de ce phosphore, excitation qui donne lieu à une émission de lumière.
Rappelons que la différence de potentiel qui s'établit au croisement des contacts excités est obtenue grâce, d'une part, à la configuration particulière en forme de zigzag des contacts anodiques 13, qui permet, en favorisant un bombardement sous incidence presque rasante, un fort accroissement du rendement électronique secondaire, et par conséquent l'obtention d'un potentiel fortement positif et, d'autre part, à la présence autour des contacts cathodiques 10 du suppresseur 21, qui permet de maintenir les contacts excités à un potentiel faiblement positif.
La configuration en zigzag de la rampe 14 des contacts anodiques présente en outre d'autres avantages additionnels. L'angle d'incidence d'environ 80 à 85" du faisceau anodique 25 sur ces contacts (angle d'incidence par rapport à la normale aux contacts), obtenu par un choix adéquat de l'angle d'ouverture des zigzags et de la position du canon anodique 24 par rapport à la rampe 14, représente un compromis optimal entre le désir d'obtenir un rendement électronique a le plus élevé possible et la difficulté qu'il y a de contrôler l'angle au voisinage de l'incidence rasante (effet critique de la variation de l'angle). Cet angle d'incidence est par ailleurs peu sensible à la variation de position des contacts 13 d'un bout à l'autre de la rampe 14, du fait de la géométrie en zigzag de ces contacts 13.
Cette configuration en zigzag permet enfin, lors du balayage de la rampe 14 par le faisceau primaire 25, de minimiser les effets de bord des contacts (bombardement des côtés des contacts) qui pourraient se produire lorsque le faisceau 25 se trouve en position intermédiaire entre deux contacts.
L'interposition, entre le réseau des bandelettes anodiques 4 et le réseau des peignes cathodiques 5, de la grille 8 portée au potentiel fortement négatif VO a pour rôle de modifier les caractéristiques naturelles des pointes émettrices basse tension 7, en ajustant ces caractéristiques aux valeurs nécessaires à l'excitation du phosphore (l'excitation du phosphore exige en effet la présence de tensions accélératrices élevées, de l'ordre de quelques kilovolts).
Pour une explication plus détaillée du phénomène, on se référera au brevet N" 603006.
Dans le dispositif qui vient d'être décrit, les canons électroniques sont pointés perpendiculairement à leurs rampes de contacts respectives. Cette disposition particulière présente le grand avantage de donner un balayage linéaire (la tangente de l'angle de déflexion étant proportionnelle à la tension de déflexion, dans la déflexion électrostatique). On peut, en variante, prévoir de pointer les canons vers le milieu de leurs rampes respectives, de façon à réduire de moitié l'angle de déflexion maximale de leurs faisceaux; on se trouve alors dans l'obligation d'assurer un balayage non linéaire des rampes de contacts.
Dans le dispositif décrit, les rubans zigzags 13 sont faits en acier inoxydable. A la place de cet acier inoxydable, on pourrait utiliser d'autres matériaux dont le rendement d'émission secondaire est également peu affecté par les pollutions, tels que le fer, le chrome ou le nickel. On pourrait également utiliser d'autres matériaux plus sensibles aux pollutions, auxquels on ferait préalablement subir un vieillissement artificiel.
Le dispositif selon l'invention se prête à toutes les uitlisations qui ont trait à la conversion en images de signaux électriques et il remplace avantageusement tous les dispositifs à rayons cathodiques connus lorsqu'il s'agit d'afficher en clair (c'est-à-dire de manière visible) des informations alphanumériques qui sont codées sous forme de signaux analogiques ou lorsqu'il s'agit de reproduire des images de télévision. Dans cette dernière application, les balayages de ligne et de trame sont remplacés par les balayages des rampes anodique 14 et cathodique 11, mais les générateurs de balayage restent les mêmes; la luminance du phosphore peut être modulée en agissant par exemple sur le canon anodique. A titre d'exemple pour cette application à la télévision, le dispositif pourra comporter une matrice de 500 bandelettes anodiques et de 500 peignes cathodiques.
Un tel dispositif peut être par ailleurs facilement adapté à la télévision en couleurs: il suffit pour cela de disposer sous chaque bandelette anodique un phosphore émettant la couleur voulue. A titre d'exemple, on pourra alors utiliser une matrice de 1500 bandelettes anodiques et de 500 peignes cathodiques.
In the field of videoscopic display, there is currently a need for an intermediate solution between the traditional, heavy and bulky cathode ray tube, and the flat-type electroluminescent display panel, the appearance of which on the market remains for the time being. problematic moment both for performance issues and for reasons of manufacturing costs.
Devices are already known which fall within the perspective of such an intermediate solution, such as for example the video cathode tube described by Swiss patent No. 556605, which is in the form of a thin parallelepiped, and of which the principle is based on the separation of the functions of electronic distribution and excitation of phosphorus. In such a tube, in fact, the electronic distribution function is ensured by the use of two separate electronic guns arranged behind the screen and in parallel. to the latter so as to independently sweep two rows of contacts located along two perpendicular edges of the screen.
One of these rows of contacts is connected to the first network of conductive strips, parallel to each other and covering the phosphor layer, while the other row is connected to a second network of parallel strips, provided with emission points by effect. of fields directed towards the phosphor layer, and constituting a matrix crossed with said first network.
The contacts of these two rows are covered with metals with secondary emission properties such that, under the effect of the scanning by the electron beams, the bands covering the phosphorus charge sequentially at a first positive potential, while the bands endowed with points are sequentially charged to a second negative potential with respect to the first potential, so that at the crossing of the scanned bands the potential difference rises until the emission of electrons by the point located at this point. The excitation of the phosphorus is then ensured by these emitted electrons which are accelerated by this potential difference until they bombard the phosphorus range located at the crossing point.
However, the operation of such a video cathode tube is not without raising certain problems, one of the main ones of which relates to the difficulty of obtaining, at the crossing of the scanned bands, a sufficiently high, stable and potential difference. reproducible over time.
Obtaining such a potential difference in fact requires, on the one hand, that the contacts of the first network of bands covering the phosphorus layer have a secondary electron yield clearly greater than unity and stable over time in the energy range used, so as to be able to bring said bands to a strongly positive potential and, on the other hand, that the contacts of the second array of bands equipped with points have a secondary electron yield clearly lower than unity ( or, as will be seen later, that a suitable device is associated with these contacts), so as to be able to bring said bands to a weakly positive potential.
However, it is observed in the current tubes, that the secondary emission phenomena vary greatly over time, due in particular to the progressive appearance on the contacts of surface pollution due to the action of the primary electrons emitted under medium vacuum. (10-6 to 10-7 torr).
It is thus noted that the yield of secondary electrons of the contacts of the first network gradually decreases below the unit, whatever the nature of the material constituting said contacts, while the yield of secondary electrons of the contacts of the second network gradually approaches unity over time, so that it quickly becomes impossible to obtain, at the crossing point of the scanned bands, a potential difference sufficient to generate an emission of electrons capable of exciting the phosphorus.
The object of the present invention is precisely to remedy the aforementioned drawbacks.
To this end, the present invention relates to a videocathode tube intended to reproduce, in visible form, electrical signals representing an image, comprising an empty chamber, delimited by a wall, a portion of which constitutes a transparent window, this chamber containing:
: - a layer of at least one luminescent substance, carried by
a transparent plate, this layer having an extension
substantially equal to that of this window and being visible from
through this, - a matrix of emitters by field effect divided into rows
and in columns, oriented so as to emit towards said layer
luminescent, - a first network of conductive tracks, isolated from one
others and arranged along the lines of transmitters, each of the
transmitters of any line being electrically connected to
the corresponding track of said first network, - a second network of conductive tracks, isolated from each other
others as well as tracks of said first network and extending the
along the columns of transmitters, - a first set of means capable of carrying sequen
tially the tracks of said first network to a first poten
tiel,
and - a second set of means capable of carrying sequentially
ment the tracks of said second network to a second potential, this
second set of means comprising, in combination, a
contact ramp formed at least in part from a material
exhibiting secondary electron emission properties and
individually connected to the tracks of said second network, and a
electron gun capable of emitting an electro beam
capable of sequentially scanning each of said
contacts, the instantaneous difference between said second and
prime potentials constituting the determining factor
sity of the excitation of said luminescent substance,
character
ized by the fact that said barrel and said ramp are arranged
relative to each other so that said beam arrives on
the receiving surfaces of said contacts under an incidence
oblique such as the electronic emission efficiency secon
of these contacts is greater than unity.
The appended drawing illustrates, schematically and by way of example, one embodiment of the device which is the subject of the present invention.
Fig. 1 is a view explaining the principle implemented in the device according to the invention.
Fig. 2 is a perspective view, partially cut away, of the internal part of the device.
Fig. 3 is a sectional view, along the line III-III of FIG. 2.
Fig. 4 is a sectional view, along the axis IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a sectional view, along the V-V axis of FIG. 3.
Fig. 6 is a front view, from the outside, of the entire device.
Fig. 7 is a section taken along line VII-VII of FIG. 6.
Before approaching the description of the device itself, it is first of all advisable to examine in more detail the phenomena of secondary electronic emission which are the basis of the present invention, and in particular to explain the various parameters which are likely to influence these phenomena.
The properties of secondary electron emission that certain materials exhibit - that is to say the faculty possessed by these materials of emitting so-called secondary electrons when subjected to a bombardment of so-called primary electrons - and in particular the secondary emission efficiency of these materials - that is to say the ratio between the secondary electrons emitted and the primary electrons absorbed - in fact depend on a certain number of parameters, among which we can cite the intrinsic characteristics of the material ( output work, electrical conductivity, etc.), the surface state of this material, the energy of the incident primary electrons and the angle of incidence of these electrons with respect to the bombarded surface.
Fig. 1 illustrates the variations of this secondary emission efficiency C as a function of the energy of the incident primary electrons E (expressed in kiloelectronvolts), for different values of these parameters.
The curves A and B shown in this fig. 1 illustrate the behavior of a bombarded gold material under normal incidence, as a function of its surface condition, curve A corresponding to a clean gold surface and curve B to a polluted gold surface (the pollution being due , remember, the action of primary electrons under medium vacuum). Note that if the clean gold surface has a yield a greater than unity, this yield a is on the other hand rapidly lowered below unity, in the energy range of 3 to 6 keV of the primary electrons, by the gradual appearance of surface pollution. The use of such a material, despite its high initial yield, is therefore undesirable in the envisaged application, because of the instability of this yield as a function of pollution.
Curve C, for its part, relates to the behavior of a bombarded stainless steel material under normal incidence. This curve C illustrates the great stability of the yield o presented by this material as a function of pollution. It is in fact observed that, starting from a clean stainless steel surface, the efficiency of this surface is practically not affected by the gradual appearance of pollution. The solution to obtain a secondary emission efficiency significantly greater than unity and stable over time therefore consists in using a material which is not very sensitive to pollution, the secondary emission efficiency of which may moreover be close to or even lower than that. unit, and to bombard it with almost grazing incidence.
It is precisely this solution which is put to good use in the device which will now be described. Note, however, that this efficiency o remains significantly lower than unity, in the desired energy range.
It is also known that the fact of bombarding any surface at an oblique incidence has the effect of increasing the secondary emission yield o. This increase in efficiency C is quantitatively illustrated by an approximate empirical relationship, valid in the energy range mentioned, which gives the variation of this efficiency as a function of the incidence range e (angle of incidence of the beam with respect to the normal ):
a oblique = a normal / cqs e where a normal is the yield corresponding to a normal incidence.
Curve D shown in FIG. 1 illustrates the behavior of a stainless steel material similar to that of curve C, but bombarded at almost grazing incidence (angle e of approximately 80 to 85). It is noted that the bombardment at grazing incidence results in a notable increase in the yield o, the latter becoming distinctly greater than unity and moreover remaining stable as a function of the progressive appearance of surface pollution.
The display device according to the invention comprises, as shown in FIGS. 2 to 5, a first transparent support plate 1, which is disposed opposite a second support plate 2, which may be opaque. For reasons which will appear later, the support plate 1 will be called the anode plate and the support plate 2 will be called the cathode plate. The face of the anode plate 1 which is located opposite the cathode plate 2 is coated with a layer 3 of a usual luminescent material (for example a phosphor). On this luminescent layer is arranged a series of fine very thin conductive strips 4, called anode strips, electrically insulated from each other and arranged parallel to each other (in the vertical direction for the example shown in FIG. 2).
In the face of the cathode plate 2 located opposite the anode plate 1 is embedded a series of conductors 5, called cathode conductors, electrically insulated from each other and arranged parallel to each other, in a direction perpendicular to the direction anode strips (therefore in the horizontal direction for the example shown in FIG. 2).
These cathode conductors 5 are formed by rigid metal bands 6, embedded by one of their edges in the face of the cathode plate 2, and provided over the entire length of their other edge with a plurality of spikes 7 arranged at intervals regular so as to each point in front of an anode strip 4, the ribbons 6 provided with their points 7 thus taking the form of combs. These tips 7 are made of a material endowed with a strong power of emission by field effect, and their characteristics (in particular the diameter of their ends) are chosen so that the field emission can be caused for values. low extraction potential (less than I kV). Such peaks, which have a low natural emission voltage, will be called low voltage peaks.
Between the anode strips 4 and the cathode ribbons 5 is disposed a metal mesh 8, located in a plane passing substantially through the ends of each of the points 7 (fig. 3 and 4) and arranged so that the end of each of these points 7 is located practically in the center of each of the meshes constituting the mesh 8 (fig. 5).
The anode strips have for example a width of the order of 0.3 mm, a spacing of the order of 0.2 mm and their thickness is of the order of 1 u The cathode ribbons have a thickness of the order 0.1 mm and a spacing of the order of 0.7 mm. Their width, however, is immaterial, for example 4 mm. The tips have a diameter at the base of the order of the thickness of the cathode strip 5, a width of the order of 5 mm and an end diameter of the order of 1000. For example, these tips can be made of stainless steel covered with a thin layer of carbon.
The cathode combs 5 are connected to strips 10 which protrude onto the rear face of the cathode plate 2, that is to say the face which is opposite to that which carries the cathode combs 5, and all of these strips 10 constitute a ramp 11 of cathode contacts which are aligned along the vertical edge of this cathode plate 2, but without touching it.
The anode strips 4 are, for their part, connected to strips 12 which also protrude on this same face of the cathode plate 2, but on the horizontal side of the latter. Each of these strips 12 consists of a flat part 12a extending by a thin strip 13 folded a number of times on itself in the form of a zigzag so as to form a series of dihedrons with identical angles following each other. relative to each other by presenting their opening alternately upwards and downwards so that the edges of said dihedrons open downwards are located in a first plane coinciding with that of the flat part 12a, while the edges of said dihedrons open upwards are located in a second plane, parallel to the first and located below the latter.
For reasons which will be explained later, the angles of these successive dihedrons are preferably between 10 and 20. The tape 13 may, for example, be a stainless steel tape, having a width of about 0.3 mm and a thickness of about 0.03 mm. The height of the zigzags may be of the order of 1 mm to 1.5 mm, and their total width may for example be of the order of 10 mm (for a screen of 700 mm).
The set of these zigzag strips 13 constitutes a ramp 14 of anode contacts which are aligned in the extension of the upper edge of the cathode plate 2.
The anode plate I also carries an auxiliary strip 15, conductive, arranged through the set of anode strips 4 (therefore in the horizontal direction for the example shown in FIG. 2) and separated from the latter by an insulating layer. 16 weakly conductive with respect to the anode strips of electrical leaks.
The ramp of anode contacts 14 is surrounded by a conductive electrode 19 of parallelepiped shape, in the face
lower part of which is cut a rectangular window 20 revealing almost entirely all the zigzag ribbons 13.
Likewise, the ramp of cathode contacts II is surrounded by a conductive electrode 21 of parallelepiped shape, in the internal face of which is also cut a rectangular window 22 which reveals almost all of the contact strips 10. Between the edges 21a and 21b of this window 22, is stretched a close-meshed mesh 22a (visible in section in FIG. 4 and partially in FIG. 3). For reasons which will appear later, the electrode 19 will be called the collecting electrode and the electrode 21 will be called the suppressor.
The collector electrode 19 is connected to a first strongly positive external voltage source V19 (of the order of a few kilovolts) capable of bringing it to a positive potential with respect to the potential of the zigzag contacts 13. The suppressor 21 is connected to a second weakly positive external voltage source V21 (of the order of a hundred volts). The gate 8 is connected, for its part, to a third source of strongly negative external voltage Vs (of the order of a few kilovolts). By way of example, the voltage source V19 can be 6 kV, the voltage source V21 of 50 V and the voltage source Vg of -5 kV.
Behind the cathode plate 2, in the corner which is opposite both to the cathode ramp 11 and to the anode ramp 14, are placed two electron guns 24 and 28. The gun 24, called anode gun, is pointed perpendicular to the line. anode ramp 14 (that is to say pointed in the vertical direction for the example shown in FIG. 2).
The anode gun 24 is equipped with focusing devices (not shown) making it possible to obtain an electron beam 25 of flattened rectangular or elliptical section, the length and width of which are substantially equal, respectively, to the length and to the width of each of the sections. Zigzag ribbons 13 constituting the anode ramp 14, and scanning devices (of which only the deflector plates 26 are shown) requiring this electron beam 25 to sweep this anode ramp 14 through the window 20, which is represented by the arrow 27.
The gun 28, called cathode gun, is pointed perpendicular to the cathode ramp 11 (that is to say pointed in the horizontal direction for the example shown in FIG. 2). This cathode ray gun 28 is equipped with focusing devices (not shown) making it possible to obtain an electron beam 29 of also rectangular or flattened elliptical section, the length and width of which are substantially equal, respectively, to the width of the window 22 and to the width of the lamellae 10 constituting the cathode ramp 11, and of scanning devices (of which only the deflector plates 30 are represented) requiring this electron beam 29 to sweep this cathode ramp 11 through the window 22, which represents the arrow 31.
The space scanned by all of the two beams, cathode and anode, is also delimited by two parallel conductive plates constituting electrical shields, respectively a first shield 34 disposed against the rear face of the cathode plate 2, and a second armor 35 (only partially visible in fig. 2) placed behind the guns 24 and 28.
These shields 34 and 35 extend respectively, on the side of the anode ramp 14 (FIG. 3), until they come into contact with the edges 19a and 19b of the window 20 cut in the collecting electrode 19 in such a manner. to be themselves brought to the potential V19 of this electrode 19, and on the side of the cathode ramp (FIG. 4), only to the vicinity of the suppressor 21 brought to the weakly positive potential V2i. The ends of these shields 34 and 35 located in the vicinity of the suppressor 21 are respectively provided with internal edges 34a and 35a, respectively arranged substantially opposite the edges 21a and 21b of the window 22 cut in the suppressor 21.
The role of the shields 34 and 35 brought to the high voltage potential V19 is to prevent the possible appearance of external parasitic fields which could disturb the trajectory of the cathode 29 and anode 25 beams before their arrival on the beams.
respective ramps 11 and 14, while the presence of
flanges 34a and 35a brought to the high voltage potential V19 and the
gate 22a brought to low voltage potential V21 is intended for
limit the high voltage / low voltage gradient to the highest volume
weak possible and to prevent the field generated by the blin
strongly positive dage does not exert an extraction effect
of the cathode ramp 11.
The assembly which has just been described is enclosed in an enclosure.
air-tight airtight hood with at least one side transparent
annuity and allows to look at the anode plate 1 and, through
this, the layer of luminescent material 3 with which it is coated
on the inside. This is schematically shown by the
fig. 6 and 7 where we recognize the envelope 40 formed of two
shells 41 and 42 assembled by welding on each side
a flat annular ring 43. Since the front hull
top 41 must be transparent, it is advantageous to do both
hulls 41 and 42 as well as the glass ring 43: this facilitates the
welding of the shells to the ring. Hulls 41 and 42 can
for example be made of glass.
It is also recognized inside the envelope 40 the
anode plate 1, the cathode plate 2, the grid 8, the network
anode strips 4, the array of cathode combs 5, the
ramp 11 of the cathode contacts and, partially, the ramp 14
anode contacts (not visible in fig. 7) as well as the barrels
anodic 24 and cathodic 28. The realization of the casing
two shells welded on a ring allows to assemble these various
elements all around this ring 43 as well as
make passages in this ring 43 for the various
electrical connections with the exterior (mechanical
and electrical passages schematically illustrated in FIG. 7,
respectively, by the numbers 44 and 45).
The shields 34 and 35 formed by metal plates
can alternatively be replaced by conductive layers
coating, respectively, the rear face of the cathode plate 2,
and the internal face of the rear shell 42. After welding the
shells 41 and 42 on the ring 43, the envelope 40 is emptied of air
through the queusot 46.
We have just said that hulls 41 and 42 could be made
tempered glass. Indeed, we are no longer in the obliga
tion as in conventional tubes to use glasses
lead (therefore not hardenable), because the working voltages
used (6 to 8 kV instead of the usual 20 kV of the usual tubes)
virtually eliminate any risk of X-ray generation.
tempered glass has the advantage, compared to lead glass,
to be less expensive and to have more mechanical resistance
high, which allows a reduction in glass thickness, and by
consequently a reduction in the total weight.
The operation of the device which has just been described is the
following: the scanning of the ramp of anode contacts 14 by the beam 25 of the anode gun 24 has the effect of extracting
secondary electrons of the zigzag ribbons 13 constituting said
ramp 14, secondary electrons which are collected by the electrode
collector 19 connected to the voltage source V19 (capable,
remember, to bring this electrode 19 to a positive potential by
compared to the potential of the contacts 14).
The angle of incidence and
the energy of the beam 25 are such (the beam 25 striking in effect
the different individual faces of the zigzag ribbons under a
almost grazing incidence due to the geometric configuration
particular of these zigzag ribbons) that the secondary electron yield of the zigzag ribbons 13 struck by this beam is
significantly higher than unity, so that the ano strips
diques 4 acquire a positive charge under the effect of this emitted
high secondary ion, and therefore a positive potential. This
potential can reach high positive values, of the order of a few kilovolts.
The auxiliary strip 15 (fig. 4) is connected to a source of
external voltage Vls, so as to impose on the strips
anode 4, as long as they are not struck by the electron beam 25, a determined potential depending on the electrical leaks of which the insulation layer 16 is the seat.
The scanning of the ramp 11 of cathode contacts by the beam 29 of the cathode gun 28 also has the effect of extracting the secondary electrons from the cathode contacts 10 constituting the ramp. These secondary electrons are either, when the voltage of the cathode contacts 10 is greater than the voltage V21 of the suppressor 21, repelled by this suppressor 21 and reabsorbed by the contacts 10 so that these contacts become negatively charged and see their potential decrease, or, when the voltage is lower than the voltage V21, absorbed by the suppressor which then plays the role of a collecting electrode.
The potential of the cathode combs 5 will therefore be maintained, due to the action of the suppressor 21, at low positive values, close to the voltage V21 of this suppressor (the potential of the cathode contacts cannot in fact become negative, because it would push back the beam and cancel the transmitted current).
At a determined instant, there is thus established at the intersection of the anode strip 4 and the cathode comb 5 whose contacts are excited - excited contacts defined by the instantaneous position occupied by the two mobile beams coming from the electric guns - a difference of potential (and consequently an electric field) which rises to a sufficient value to cause an extraction of electrons by field emission from the tip 7 located at this crossing point. The electrons emitted by field effect from the tip 7 are then accelerated by this potential difference, strike the anode strip 4, pass through it slowing down there and enter the part of the phosphorus layer 3 located opposite this crossing point, thus ensuring the excitation of this phosphorus, excitation which gives rise to an emission of light.
Let us recall that the potential difference which is established at the crossing of the excited contacts is obtained thanks, on the one hand, to the particular zigzag-shaped configuration of the anode contacts 13, which allows, by promoting bombardment under almost grazing incidence, a strong increase in the secondary electronic efficiency, and consequently obtaining a strongly positive potential and, on the other hand, the presence around the cathode contacts 10 of the suppressor 21, which makes it possible to maintain the excited contacts at a weakly positive potential .
The zigzag configuration of the ramp 14 of the anode contacts also has other additional advantages. The angle of incidence of approximately 80 to 85 "of the anode beam 25 on these contacts (angle of incidence with respect to the normal to the contacts), obtained by an adequate choice of the angle of opening of the zigzags and of the position of the anode gun 24 with respect to the ramp 14, represents an optimal compromise between the desire to obtain the highest possible electronic efficiency a and the difficulty there is in controlling the angle in the vicinity of the incidence grazing (critical effect of the variation of the angle). This angle of incidence is moreover not very sensitive to the variation in the position of the contacts 13 from one end of the ramp 14 to the other, due to the geometry in zigzag of these contacts 13.
This zigzag configuration finally makes it possible, during the scanning of the ramp 14 by the primary beam 25, to minimize the edge effects of the contacts (bombardment of the sides of the contacts) which could occur when the beam 25 is in an intermediate position between two. contacts.
The interposition, between the network of anode strips 4 and the network of cathode combs 5, of the grid 8 brought to the strongly negative potential VO has the role of modifying the natural characteristics of the low voltage emitting points 7, by adjusting these characteristics to the values necessary for the excitation of the phosphorus (the excitation of the phosphorus indeed requires the presence of high accelerating voltages, of the order of a few kilovolts).
For a more detailed explanation of the phenomenon, reference will be made to patent No. 603006.
In the device which has just been described, the electronic guns are pointed perpendicularly to their respective contact ramps. This particular arrangement has the great advantage of giving a linear sweep (the tangent of the deflection angle being proportional to the deflection voltage, in the electrostatic deflection). As a variant, provision can be made to point the guns towards the middle of their respective ramps, so as to reduce by half the maximum deflection angle of their beams; we are then obliged to ensure a non-linear sweep of the contact ramps.
In the device described, the zigzag ribbons 13 are made of stainless steel. Instead of this stainless steel, other materials could be used, the secondary emission efficiency of which is also little affected by pollution, such as iron, chromium or nickel. We could also use other materials more sensitive to pollution, to which we would first undergo artificial aging.
The device according to the invention lends itself to all the uses which relate to the conversion into images of electrical signals and it advantageously replaces all the known cathode ray devices when it comes to display in clear (that is, that is to say visibly) alphanumeric information which is encoded in the form of analog signals or when it comes to reproducing television images. In this latter application, the line and frame scans are replaced by the scans of the anode 14 and cathode 11 ramps, but the scan generators remain the same; the phosphor luminance can be modulated by acting for example on the anode gun. By way of example for this television application, the device could include a matrix of 500 anode strips and 500 cathode combs.
Such a device can moreover be easily adapted to color television: it suffices for this to place under each anode strip a phosphor emitting the desired color. By way of example, it is then possible to use a matrix of 1500 anode strips and 500 cathode combs.