FR2833750A1

FR2833750A1 - Cathode ray tube electron gun having cold cathode emission network transmitting electron beam assembly and mechanism zone converging micro beams two points.

Info

Publication number: FR2833750A1
Application number: FR0116471A
Authority: FR
Inventors: Olivier Trinchero; Jean Luc Ricaud
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-06-20
Also published as: WO2004049380A2; WO2004049380A3; AU2002368379A1; TW594825B; TW200301498A

Abstract

The electron gun tube has a cold cathode emission network transmitting an assembly of electron beams. An extraction electrode with pierced holes is placed above the cathode. A collimator electrode reduces the emission angle of the micro beam. The gun has a mechanism (23) converging micro beams into a zone (40) such that the micro beams converge onto two zone points (Ox,Oy).

Description

L'invention concerne un canon à électrons pour tube à rayons cathodiques incorporant un système de cathode à micro-émetteurs du type à émission froide et plus particulièrement la structure dudit canon la mieux adaptée à l'utilisation de ce type de cathode. The invention relates to an electron gun for cathode ray tube incorporating a cathode system with micro-emitters of the cold emission type and more particularly the structure of said gun best suited to the use of this type of cathode.

Un canon à électrons conventionnel, utilisant une ou des cathodes thermoïoniques à filaments chauffants, possède après la cathode une succession d'électrodes nécessaires pour former le faisceau électronique puis pour le focaliser en permanence sur l'écran du tube sur lequel sont reproduites les images à visualiser. A conventional electron gun, using one or more thermionic cathodes with heating filaments, has after the cathode a succession of electrodes necessary to form the electron beam and then to focus it permanently on the screen of the tube on which the images to be reproduced view.

Cette succession d'électrodes fait que le canon présente une longueur importante qui participe à la valeur de la profondeur finale du tube. This succession of electrodes means that the barrel has a significant length which contributes to the value of the final depth of the tube.

De par le fait que l'angle de déflexion des faisceaux électroniques qui balaient l'écran du tube reste sensiblement autour de 110 , cette profondeur augmente rapidement avec la taille de la diagonale dudit écran, alors que le choix actuel du consommateur évolue vers des écrans de dimensions importantes, mais avec une profondeur minimale. Due to the fact that the deflection angle of the electron beams which sweep the screen of the tube remains substantially around 110, this depth increases rapidly with the size of the diagonal of said screen, while the current choice of the consumer is evolving towards screens. of large dimensions, but with a minimum depth.

Par ailleurs, les canons à électrons pour tubes à rayons cathodiques doivent pouvoir fournir sur toute la surface de l'écran image une forme de point d'impact présentant le moins de distorsion possible. Cette exigence est rendue complexe à obtenir pour un tube destiné à reproduire une image en couleurs, du fait que les trois faisceaux issus du canon doivent converger en permanence sur l'écran. En dehors du centre de l'écran, cette convergence est réalisée par un système de déflexion magnétique, encore appelé déviateur, dont les champs de déflexion sont astigmates. In addition, the electron guns for cathode ray tubes must be able to provide over the entire surface of the image screen a form of point of impact with the least possible distortion. This requirement is made complex to obtain for a tube intended to reproduce a color image, owing to the fact that the three beams coming from the barrel must constantly converge on the screen. Outside the center of the screen, this convergence is achieved by a magnetic deflection system, also called a deflector, whose deflection fields are astigmatic.

L'astigmatisme des champs du déviateur déforme les faisceaux qui traversent sa zone d'action et donc la forme des points d'impact des faisceaux sur l'écran. The astigmatism of the deflector's fields distorts the beams which cross its area of action and therefore the shape of the points of impact of the beams on the screen.

Comme indiqué dans le brevet US5430349, différents moyens peuvent être mis en oeuvre dans les canons à cathode thermoïonique pour corriger les distorsions des faisceaux engendrées par les champs de déflexion As indicated in US Pat. No. 5,430,349, various means can be used in thermionic cathode guns to correct the distortions of the beams generated by the deflection fields.

astigmates, comme par exemple un contrôle dynamique de l'astigmatisme. astigmatism, such as dynamic control of astigmatism.

Cependant ces moyens amènent l'introduction de structures additionnelles dans le canon et concourent à l'allongement dudit canon. However, these means lead to the introduction of additional structures into the barrel and contribute to the elongation of said barrel.

L'objet de l'invention est d'obtenir un canon à électrons raccourci, c'est-à-dire de moindre longueur dans son axe principal et dont la structure particulière de cathode permet d'offrir un paramètre supplémentaire pour corriger les effets de l'astigmatisme des champs de déflexion sur les faisceaux électroniques ; l'effet de correction de l'astigmatisme des champs de déflexion est obtenu en créant au niveau de la cathode un faisceau dont l'astigmatisme compense en moyenne l'astigmatisme desdits champs de déflexion. The object of the invention is to obtain a shortened electron gun, that is to say of shorter length in its main axis and whose particular cathode structure allows to offer an additional parameter to correct the effects of the astigmatism of the deflection fields on the electron beams; the effect of correcting the astigmatism of the deflection fields is obtained by creating at the level of the cathode a beam whose astigmatism compensates on average for the astigmatism of said deflection fields.

Pour cela un canon selon l'invention comprend : - Une première électrode de polarisation encore appelée conducteur cathodique - Au moins un réseau de micro-émetteurs par émission froide disposé sur le conducteur cathodique et électriquement reliés à celui-ci, destinés à émettre par effet de champ un ensemble de micro-faisceaux d'électrons - Une électrode d'extraction disposée au-dessus du conducteur cathodique, l'électrode d'extraction comportant une zone ajourée disposée au dessus du réseau de micro-émetteurs - Une électrode collimatrice pour réduire l'angle d'émission des micro faisceaux - au moins une électrode de focalisation caractérisée en ce que le canon comporte des moyens pour faire converger les micro-faisceaux en une zone virtuelle située en arrière de la cathode, du coté opposé à l'électrode de focalisation, de telle manière que les deux points de convergence des micro-faisceaux suivant les directions horizontale et verticale soient deux points distincts Ox, Oy, de cette zone virtuelle. For this, a gun according to the invention comprises: - A first polarization electrode also called cathode conductor - At least one network of micro-emitters by cold emission arranged on the cathode conductor and electrically connected to it, intended to emit by effect of field a set of electron micro-beams - An extraction electrode arranged above the cathode conductor, the extraction electrode comprising an open area arranged above the array of micro-emitters - A collimating electrode for reducing the angle of emission of the microbeams - at least one focusing electrode characterized in that the gun comprises means for converging the microbeams in a virtual zone situated behind the cathode, on the side opposite to the electrode focusing, so that the two points of convergence of the microbeams in the horizontal and vertical directions are two in. ints separate Ox, Oy, from this virtual area.

L'invention ainsi que ses multiples avantages seront mieux compris à l'aide de la description ci-après et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 montre en coupe la zone de formation du faisceau électronique issu d'une cathode thermoïonique classique - La figure 2 est une vue en coupe d'une cathode a micro pointes émissives par effet de champ selon l'état de la technique - La figure 3 illustre en perspective le principe mis en oeuvre par l'invention - Les figures 4a, 4b, 4c, 4d représentent, en coupe et en perspective une structure de cathode à micro pointes selon un premier mode de réalisation de l'invention. The invention and its multiple advantages will be better understood with the aid of the description below and of the drawings, among which: FIG. 1 shows in section the zone of formation of the electron beam coming from a conventional thermionic cathode. Figure 2 is a sectional view of a cathode with microtips emissive by field effect according to the prior art - Figure 3 illustrates in perspective the principle implemented by the invention - Figures 4a, 4b, 4c , 4d represent, in section and in perspective, a cathode structure with microtips according to a first embodiment of the invention.

- Les figure 5a, 5b, 5c, 5d, représentent, en coupe et en vue de face, une structure de cathode à micro pointes selon un deuxième mode de réalisation de l'invention
La figure 1 illustre la zone de formation du faisceau d'électron dans le cas d'une cathode thermoïonique classique du type cathode à oxyde ou cathode imprégnée selon l'état de la technique, comme décrit par exemple dans le brevet américain US 5220239. Le canon à électrons comporte une cathode K, une première électrode de contrôle G1, une électrode d'extraction G2, une électrode de focalisation G3 et une électrode G4 portée à la haute tension d'anode. Les tensions habituelles portées sur chacune des électrodes sont de l'ordre de quelques dizaine de volts sur la cathode K, 0 volt pour G1, quelques centaines de volts pour G2, quelques milliers de volts pour la tension Vf de focalisation appliquée à G3 et une tension d'anode Va entre 25Kv et
35Kv. Compte tenu de cette répartition des potentiels et des équipotentielles de champ électrique 31, les électrons issus de la cathode K vont d'abord converger en une zone 33 de l'axe longitudinal Z du canon, zone appelée - Figures 5a, 5b, 5c, 5d show, in section and in front view, a cathode structure with microtips according to a second embodiment of the invention
FIG. 1 illustrates the zone of formation of the electron beam in the case of a conventional thermionic cathode of the oxide cathode or cathode type impregnated according to the prior art, as described for example in American patent US 5,220,239. electron gun comprises a cathode K, a first control electrode G1, an extraction electrode G2, a focusing electrode G3 and an electrode G4 brought to the high anode voltage. The usual voltages carried on each of the electrodes are of the order of a few tens of volts on the cathode K, 0 volts for G1, a few hundred volts for G2, a few thousand volts for the focusing voltage Vf applied to G3 and a anode voltage Va between 25Kv and
35kv. Given this distribution of electric field potentials and equipotentials 31, the electrons coming from the cathode K will first converge in a zone 33 of the longitudinal axis Z of the gun, zone called

"cross over"et située dans l'espace appelé zone de formation du faisceau électronique 32, non loin de l'électrode d'extraction G2. Le faisceau va ensuite diverger par rapport à l'axe de propagation et rentrer dans l'ouverture 35 de la première électrode de focalisation G3 avec un angle a. par rapport audit axe de propagation ; la lentille électrostatique Lf, dite de focalisation principale, créée par les électrodes G3 et G4 va ensuite faire converger le faisceau 32 sur l'écran du tube, pour former sur l'écran 34 du tube un point image du"cross over" à travers ladite lentille. Pour un canon comme celui de la figure 1, dont la longueur totale D est de l'ordre de 80mm, comprenant successivement une cathode, une électrode de contrôle G1, une électrode écran G2, et une lentille de focalisation bipotentielle constituée de deux électrodes G3 et G4, la distance dkf suivant l'axe de propagation du faisceau, entre la cathode et le centre de la lentille de focalisation de l'ordre de 30mm, C (e est de l'ordre de 40 pour un courant de faisceau de 5 mA. Le fonctionnement d'un tel canon ainsi que les ordres de grandeur de ses paramètres physiques sont décrits dans le volume 105 de la publication intitulée" Advances in imaging and electron physics", volume 105 de l'édition Academic Press de 1999, dont l'auteur est Hiroshi Suzuki. "cross over" and located in the space called the electron beam formation zone 32, not far from the extraction electrode G2. The beam will then diverge relative to the axis of propagation and enter the opening 35 of the first focusing electrode G3 with an angle a. with respect to said axis of propagation; the electrostatic lens Lf, called the main focusing lens, created by the electrodes G3 and G4 will then cause the beam 32 to converge on the screen of the tube, to form on the screen 34 of the tube an image point of the "cross over" through said lens. For a gun like that of FIG. 1, whose total length D is of the order of 80 mm, successively comprising a cathode, a control electrode G1, a screen electrode G2, and a bipotential focusing lens made up of two electrodes G3 and G4, the distance dkf along the axis of propagation of the beam, between the cathode and the center of the focusing lens of the order of 30mm, C (e is of the order of 40 for a beam current of 5 The functioning of such a gun as well as the orders of magnitude of its physical parameters are described in volume 105 of the publication entitled "Advances in imaging and electron physics", volume 105 of the 1999 Academic Press edition, including the author is Hiroshi Suzuki.

Comme indiqué sur la figure 2, une cathode à micro-émetteurs, par exemple des micro pointes émissives par effet de champ comporte selon l'état de la technique deux électrodes de polarisation 5 et 10 placées l'une au dessus de l'autre à une distance de l'ordre du micron. L'électrode 5 ou conducteur cathodique permet la polarisation des micro pointes 12 qui sont formées sur le conducteur cathodique. Le conducteur cathodique est déposé sur un substrat 2, généralement en verre assurant une rigidité mécanique à la cathode. As indicated in FIG. 2, a cathode with micro-emitters, for example microtips emitting by field effect comprises according to the state of the art two polarization electrodes 5 and 10 placed one above the other at a distance on the order of a micron. The electrode 5 or cathode conductor allows the polarization of the microtips 12 which are formed on the cathode conductor. The cathode conductor is deposited on a substrate 2, generally made of glass ensuring mechanical rigidity at the cathode.

Une couche résistive 7 peut être avantageusement déposée entre les micro pointes et le conducteur cathodique 5 pour améliorer l'uniformité d'émission de chaque micro pointe. Une deuxième électrode encore appelée grille d'extraction 10 est disposée au dessus du conducteur cathodique 5 duquel elle est isolée par une couche d'isolant électrique 8. La grille d'extraction est ajourée au dessus de chaque micro pointe, laquelle émet un A resistive layer 7 can advantageously be deposited between the micro tips and the cathode conductor 5 to improve the uniformity of emission of each micro tip. A second electrode also called extraction grid 10 is disposed above the cathode conductor 5 from which it is insulated by a layer of electrical insulator 8. The extraction grid is perforated above each micro tip, which emits a

micro faisceau d'électron 20 par l'application d'une tension positive de quelques dizaines à quelques centaines de volts sur la grille par rapport à la tension du conducteur cathodique. micro electron beam 20 by applying a positive voltage of a few tens to a few hundred volts on the grid with respect to the voltage of the cathode conductor.

Une anode disposée dans le canon à électrons incorporant cette cathode accélère les électrons émis grâce à une tension de l'ordre de quelques milliers à quelques dizaines de milliers de volts. An anode arranged in the electron gun incorporating this cathode accelerates the electrons emitted thanks to a voltage of the order of a few thousand to a few tens of thousands of volts.

Dans une configuration standard, la grille d'extraction recouvre le conducteur cathodique, à l'exception de la zone ajourée au-dessus des micro- émetteurs. La divergence des faisceaux 20 par rapport à la perpendiculaire au plan de la grille d'extraction est dans cette configuration de l'ordre de 30 . In a standard configuration, the extraction grid covers the cathode conductor, with the exception of the open area above the micro-emitters. The divergence of the beams 20 with respect to the perpendicular to the plane of the extraction grid is in this configuration of the order of 30.

Pour diminuer cet angle d'émission il est connu de disposer une électrode de collimation du micro faisceau sur la trajectoire de celui comme illustré par la figure 4c représentant un élément émissif 12 avec une électrode d'extraction 10 et une électrode de collimation 21. Une électrode décélératrice 22 peut être disposée entre les électrodes 10 et 21 de manière à ralentir les électrons émis et permettre une meilleure collimation du micro faisceau 20 dont l'angle de divergence peut être ainsi ramené à moins de 1 , préférentiellement autour de 0, 30. De manière à constituer une cathode sous forme d'un élément unitaire 23, les électrodes peuvent être réalisées par dépôts métalliques sur des couches isolantes 24. To reduce this emission angle, it is known to have a collimating electrode of the micro-beam on the trajectory of that as illustrated in FIG. 4c representing an emissive element 12 with an extraction electrode 10 and a collimating electrode 21. A the decelerating electrode 22 can be placed between the electrodes 10 and 21 so as to slow down the electrons emitted and allow better collimation of the micro-beam 20, the divergence angle of which can thus be reduced to less than 1, preferably around 0.30. So as to constitute a cathode in the form of a unitary element 23, the electrodes can be produced by metallic deposits on insulating layers 24.

Le principe de l'invention est illustré par la figure 3, Une cathode à micro-émetteurs, par exemple la cathode 23, émet une multitude de microfaisceaux 26. Vus dans le plan de symétrie de la cathode XZ les microfaisceaux forment un cône d'émission dont le sommet virtuel forme une zone sensiblement ponctuelle Ox située sur l'axe Z en arrière de la cathode, avec un angle au sommet Ox. Vus dans le plan de symétrie YZ, les micro-faisceaux forment un cône d'émission, d'angle au sommet Oy, dont le sommet virtuel foeme une zone sensiblement ponctuelle Oy, située sur l'axe Z en arrière de la cathode. Les cônes d'émission des micro-faisceaux vus dans des plans contenant l'axe Z paraîtront issus d'un sommet virtuel situé dans la zone 40 délimitée par les point Ox et Oy. Dans l'exemple illustré par la figure 3 le point Ox est situé plus prés de la cathode que le point Oy, ce qui entraîne que Ox The principle of the invention is illustrated in FIG. 3, A cathode with micro-emitters, for example cathode 23, emits a multitude of microbeams 26. Seen in the plane of symmetry of cathode XZ, the microbeams form a cone of emission whose virtual vertex forms a substantially punctual zone Ox situated on the axis Z behind the cathode, with an angle at the vertex Ox. Seen in the plane of symmetry YZ, the micro-beams form an emission cone, with an angle at the top Oy, the virtual top of which forms a substantially punctual area Oy, located on the axis Z behind the cathode. The emission cones of the microbeams seen in planes containing the Z axis will appear from a virtual vertex located in the zone 40 delimited by the points Ox and Oy. In the example illustrated by FIG. 3 the point Ox is located closer to the cathode than the point Oy, which means that Ox

est supérieur à Oy. Ainsi dans un plan perpendiculaire à la propagation des micro-faisceaux, le faisceaux global issu de la cathode 23 paraîtra plus allongé dans la direction parallèle à Ox. is greater than Oy. Thus in a plane perpendicular to the propagation of the micro-beams, the overall beam from the cathode 23 will appear more elongated in the direction parallel to Ox.

Dans un premier mode de réalisation de l'invention, illustré par les figures 4a, 4b, 4c, 4d on a remplacé la zone de formation du faisceau d'un canon à électrons selon l'état de la technique, tel qu'illustré par la figure 1, par une cathode 23 comportant une multitude de micro-émetteurs du type de ceux décrits précédemment. La cathode 23 constitue une matrice émissive de forme d'un disque dont l'axe coïncide avec l'axe principal du canon et dont la surface est courbe de façon à ce le faisceau électronique global 32 issu de la cathode soit constitué par les micro-faisceaux émis par les micro-émetteurs distribués sur ladite surface, les axes 26 des micro-faisceaux convergeant en une zone 40 située en arrière de la cathode, zone constituant dans ce cas un"cross over"virtuel. In a first embodiment of the invention, illustrated by FIGS. 4a, 4b, 4c, 4d, the area of beam formation of an electron gun has been replaced according to the state of the art, as illustrated by Figure 1, by a cathode 23 having a multitude of micro-emitters of the type described above. The cathode 23 constitutes an emissive matrix in the form of a disc whose axis coincides with the main axis of the barrel and whose surface is curved so that the global electron beam 32 coming from the cathode is constituted by micro- beams emitted by the micro-emitters distributed on said surface, the axes 26 of the micro-beams converging in a zone 40 situated behind the cathode, zone constituting in this case a virtual "cross over".

En considérant, selon la figure 4b, un plan de coupe contenant l'axe de propagation Z et en prenant une périphérie de la zone émissive de la cathode 23 de forme sensiblement circulaire, les axes 26 des micro-faisceaux électroniques 20 sont distribués dans une ouverture angulaire ae par rapport à l'axe Z, axe perpendiculaire à la surface de la dite cathode et constituant l'axe de propagation du faisceau global issu de ladite cathode. Comme indiqué sur la figure 4a, la cathode est disposée dans le canon à l'entrée de la première électrode G3 de la lentille de focalisation, de manière à émettre un faisceau d'électrons présentant à l'entrée de la lentille de focalisation une ouverture angulaire ae de valeur sensiblement égale à celle de l'ouverture angulaire dans le cas du canon de la figure 1. La large ouverture de la première électrode de focalisation permet d'utiliser une cathode 23 de diamètre de la partie émissive proche du diamètre de l'ouverture de G3. Considering, according to FIG. 4b, a section plane containing the axis of propagation Z and taking a periphery of the emissive zone of the cathode 23 of substantially circular shape, the axes 26 of the electronic micro-beams 20 are distributed in a angular aperture ae relative to the Z axis, axis perpendicular to the surface of said cathode and constituting the axis of propagation of the overall beam from said cathode. As shown in FIG. 4a, the cathode is placed in the barrel at the entrance to the first electrode G3 of the focusing lens, so as to emit an electron beam having an opening at the entry of the focusing lens angular ae of value substantially equal to that of the angular opening in the case of the barrel of Figure 1. The wide opening of the first focusing electrode allows the use of a cathode 23 of diameter of the emissive part close to the diameter of l opening of G3.

Il est connu que pour qu'il n'y ait pas d'interaction entre deux lentilles électrostatiques dans un canon à électrons il faut que leur distance soit au moins 1,5 fois plus grande que le plus grand diamètre de ces lentilles. It is known that for there to be no interaction between two electrostatic lenses in an electron gun, their distance must be at least 1.5 times greater than the largest diameter of these lenses.

Dans un canon pour tubes à rayons cathodiques le plus grand diamètre de la lentille de focalisation est d'environ 5mm. Il est donc possible, avec une In a barrel for cathode ray tubes the largest diameter of the focusing lens is about 5mm. It is therefore possible, with a

cathode conforme à l'invention dont le diamètre serait de l'ordre de 1 mm, de retrouver les mêmes conditions de faisceau qu'avec un canon de structure classique incorporant une cathode thermoïonique, c'est-à-dire avec un faisceau électronique présentant à l'entrée de la lentille de focalisation, un angle de divergence ae compris entre 3 et 5 , par rapport à l'axe de propagation, cela pour un courant de 5mA. Pour arriver à cette fin, la cathode 23 est disposée à une distance de la lentille de focalisation qui peut être choisie entre 7 et 10mm. Il en résulte un raccourcissement du canon compris entre 20 et 23 mm, raccourcissement très significatif par rapport à la longueur totale du canon d'environ 80mm. cathode according to the invention, the diameter of which would be of the order of 1 mm, to find the same beam conditions as with a canon of conventional structure incorporating a thermionic cathode, that is to say with an electron beam having at the input of the focusing lens, a divergence angle ae of between 3 and 5, relative to the axis of propagation, this for a current of 5mA. To achieve this end, the cathode 23 is placed at a distance from the focusing lens which can be chosen between 7 and 10 mm. This results in a shortening of the barrel between 20 and 23 mm, very significant shortening compared to the total length of the barrel of about 80mm.

La figure 4d illustre en perspective la façon d'introduire au niveau de la cathode émissive un faisceau astigmate, dont l'astigmatisme est destiné à compenser l'astigmatisme provoqué par les champs de déflexion. Pour cela la surface émissive de la cathode 23 est courbe, avec des rayons de courbure suivant des plans de coupe incluant l'axe de propagation Z non constants. FIG. 4d illustrates in perspective the way of introducing an astigmatic beam at the level of the emissive cathode, the astigmatism of which is intended to compensate for the astigmatism caused by the deflection fields. For this, the emissive surface of the cathode 23 is curved, with radii of curvature along cutting planes including the propagation axis Z which are not constant.

Ainsi, dans le mode de réalisation illustré par la figure 4d le rayon de courbure vertical Ry de la surface émissive est plus important que le rayon de courbure horizontal Rx. De cette façon le faisceau émis par la cathode sera plus divergent dans le sens horizontal que vertical. Ce mode de réalisation n'est pas limitatif, Rx peut être choisi plus grand que Ry si nécessaire du fait de l'astigmatisme à compenser, introduit par la lentille de focalisation principale et/ou des champs magnétiques de déflexion. Thus, in the embodiment illustrated in FIG. 4d, the vertical radius of curvature Ry of the emissive surface is greater than the horizontal radius of curvature Rx. In this way the beam emitted by the cathode will be more divergent in the horizontal direction than vertical. This embodiment is not limiting, Rx can be chosen larger than Ry if necessary due to the astigmatism to be compensated for, introduced by the main focusing lens and / or magnetic deflection fields.

Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, illustré par les figures 5a à 5d, la cathode 53 à émission par effet de champ présente une surface émissive sensiblement plane. Chacune des zones émissives élémentaires a une structure asymétrique de manière à ce que l'axe 26 du micro faisceau 20 émis présente un angle an par rapport à la direction de propagation Z du faisceau global 32 issu de la cathode 53 ; la valeur de l'angle

an dépend de la position du micro émetteur 12 sur la surface de la cathode et elle augmente, de façon préférentielle, linéairement avec la distance entre le micro émetteur et l'axe Z, jusqu'à prendre la valeur maximum ae sur la périphérie de la cathode 53. Une fois cette cathode disposée au niveau de In a second embodiment of the invention, illustrated by FIGS. 5a to 5d, the cathode 53 with field effect emission has a substantially planar emissive surface. Each of the elementary emissive zones has an asymmetrical structure so that the axis 26 of the emitted micro-beam 20 has an angle an with respect to the direction of propagation Z of the global beam 32 coming from the cathode 53; the angle value

an depends on the position of the micro-transmitter 12 on the surface of the cathode and it increases, preferably, linearly with the distance between the micro-transmitter and the Z axis, until taking the maximum value ae on the periphery of the cathode 53. Once this cathode is placed at the level of

l'ouverture de la première électrode G3 de focalisation, les micro faisceaux 20 apparaissent comme issu d'une même zone virtuelle 40 appelée "cross over virtuel"et situé à l'arrière de la cathode du coté opposé à la lentille de focalisation formée par les électrodes G3 et G4. the opening of the first focusing electrode G3, the micro-beams 20 appear as coming from the same virtual zone 40 called "virtual cross over" and located at the rear of the cathode on the side opposite to the focusing lens formed by the electrodes G3 and G4.

Comme illustré par les figures 5c et 5d, l'asymétrie permettant d'orienter le faisceau dans une direction prédéterminée peut être créée en réalisant une asymétrie spatiale du champ électrique de d'extraction ou de collimation par un décentrage (54) entre d'une part l'élément émissif 12 de la zone émissive élémentaire et d'autre part le centre de l'orifice (55) de l'électrode de collimation 21, la valeur du décentrage augmentant, de façon préférentielle, linéairement avec la distance entre le micro émetteur et l'axe de propagation Z. Il est également possible d'envisager de rendre coaxiales les ouvertures des électrodes d'extraction et de collimation et de les désaxer par rapport au point d'émission de l'élément émissif 12. L'astigmatisme du faisceau créé par la cathode est réalisé grâce à des lois de variation du décentrage 54 différentes suivant les positions des micro-émetteurs. Ainsi qu'illustré par la figure 5d, des micro-émetteurs 12 situés à la même distance du centre 0 de la cathode 53 sont plus ou moins décentrés par rapport au centre des orifices (55) suivant qu'ils sont situés le long de l'axe vertical Y ou horizontal X. Dans le cas de la figure 5d, le fait que, pour une même distance au centre de la cathode, les micro-émetteurs soient décentrés d'une valeur 54x plus faible selon la direction horizontale que la valeur 54y selon la direction verticale, va induire un faisceau plus divergent dans la direction verticale qu'horizontale. As illustrated by FIGS. 5c and 5d, the asymmetry making it possible to orient the beam in a predetermined direction can be created by realizing a spatial asymmetry of the electric field of extraction or collimation by a decentralization (54) between a on the one hand the emissive element 12 of the elementary emissive zone and on the other hand the center of the orifice (55) of the collimation electrode 21, the value of the decentering increasing, preferably, linearly with the distance between the microphone emitter and the propagation axis Z. It is also possible to envisage making the apertures of the extraction and collimation electrodes coaxial and of offsetting them with respect to the point of emission of the emissive element 12. Astigmatism of the beam created by the cathode is produced by virtue of laws of variation of the offset 54 different according to the positions of the micro-emitters. As illustrated in FIG. 5d, micro-transmitters 12 located at the same distance from the center 0 of the cathode 53 are more or less off-center with respect to the center of the orifices (55) depending on whether they are located along the vertical or horizontal axis X. In the case of FIG. 5d, the fact that, for the same distance from the center of the cathode, the micro-emitters are off-center by a value 54x lower in the horizontal direction than the value 54y in the vertical direction, will induce a beam more divergent in the vertical direction than horizontal.

L'invention présente un autre avantage qui résulte du fait que les micro-émetteurs par émission froide permettent de réaliser des cathodes qui sont moins sensibles à la valeur du courant d'émission que les cathodes thermoïoniques. En effet, pour ce dernier type de cathode, la zone émissive augmente avec le courant émis et la modification de la taille du faisceau modifie l'astigmatisme du faisceau et le compromis entre cet astigmatisme et les effets dus à l'astigmatisme des champs de déflection. Dans le cas de cathode à micro émetteurs par émission froide, la surface émissive ne varie The invention has another advantage which results from the fact that micro-emitters by cold emission make it possible to produce cathodes which are less sensitive to the value of the emission current than thermionic cathodes. Indeed, for this last type of cathode, the emissive zone increases with the emitted current and the modification of the size of the beam modifies the astigmatism of the beam and the compromise between this astigmatism and the effects due to the astigmatism of the deflection fields . In the case of a cathode with micro-emitters by cold emission, the emissive surface does not vary

pas en fonction du courant émis et le mise en oeuvre de l'invention évite d'avoir à recourir à des moyens additionnels, à la fois complexes et coûteux, de contrôle de l'astigmatisme du faisceau en fonction du courant. not according to the current emitted and the implementation of the invention avoids having to resort to additional means, both complex and expensive, for controlling the astigmatism of the beam as a function of the current.

Dans le cas où l'on s'intéresserait au seul contrôle de l'astigmatisme du faisceau émis par une cathode à micro-émetteurs, sans s'intéresser au raccourcissement du canon, l'invention peut être mise en oeuvre en faisant en sorte que la zone 40 soit réelle et donc que les points de convergence du faisceau selon les directions verticale et horizontale soient situés entre la cathode et l'électrode de focalisation principale. Cela revient à avoir, dans le cas par exemple du premier mode de réalisation une cathode dont la surface émissive est courbée en sens inverse du sens illustré par la figure 4d. De même dans le cadre du deuxième mode de réalisation, le décentrage 54 en direction du centre 0 de la cathode de manière à faire converger les microfaisceaux entre la cathode et la lentille de focalisation. In the case where one would be interested only in the control of the astigmatism of the beam emitted by a cathode with micro-emitters, without being interested in the shortening of the barrel, the invention can be implemented by making so that the area 40 is real and therefore that the points of convergence of the beam in the vertical and horizontal directions are located between the cathode and the main focusing electrode. This amounts to having, in the case for example of the first embodiment, a cathode whose emissive surface is curved in the opposite direction to the direction illustrated in FIG. 4d. Similarly, in the context of the second embodiment, the off-center 54 towards the center 0 of the cathode so as to make the microbeams converge between the cathode and the focusing lens.

L'invention n'est pas limitée à la réalisation de cathodes dont les micro-émetteurs sont des micro-pointes comme décrit ci-dessus. Elle peut au contraire être utilisée de la même façon et avec les mêmes avantages dans tous les autres cas de micro-émetteurs par effet de champ, notamment les micro-émetteurs plans à base de carbone. The invention is not limited to the production of cathodes in which the micro-emitters are micro-tips as described above. On the contrary, it can be used in the same way and with the same advantages in all the other cases of micro-emitters by field effect, in particular planar carbon-based micro-emitters.

La cathode selon l'invention dans tous ses modes de réalisation peut être indifféremment mise en application dans un canon mono faisceau pour tube monochrome ou tube en couleurs de type index ou dans un canon à trois faisceaux pour tube en couleurs. The cathode according to the invention in all its embodiments can be indifferently applied in a single beam cannon for monochrome tube or color tube of the index type or in a three-beam cannon for color tube.

Claims

1 / Electron gun for cathode ray tube comprising: - A first polarization electrode also called cathode conductor (5) - At least one network of micro-emitters (12) by cold emission arranged on the cathode conductor and electrically connected to it ci, intended to emit an electron beam composed of a set of electron micro-beams (20) - An extraction electrode (10) arranged above the cathode conductor and pierced with openings above the micro-emitters - A collimating electrode (21) to reduce the angle of emission of the micro-beams, the so-called barrel further comprising at least one focusing electrode (G 3) characterized in that the barrel comprises means (23,53) for making converge the micro-beams in one zone (40), in such a way that the electron beam (32), composed of the micro-beams, in the horizontal and vertical directions converges in two zones substantially specific and distinct Ox, Oy, of this zone (40).

2 / electron gun according to claim 1 characterized in that the means (23,53) converge the micro-beams in a virtual area (40) located behind the cathode, on the side opposite to the focusing electrode

3 / Canon according to claim 1 characterized in that the convergence means consist in that the emissive part of the cathode (23) has a curved surface having two distinct radii of curvature in the horizontal and vertical directions.

4 / electron gun according to claim 1 characterized in that the means for converging the micro beams comprise means (21,54, 55) for creating in the micro beam emission area a spatial asymmetry of electric field.

5 / electron gun according to the preceding claim characterized in that the means for creating an electric field asymmetry consist in that the extraction electrode and / or the collimation electrode have openings offset from the micro-emitters and in that the law of variation of the value of the off-center (54x) according to a direction of the plane of the electrode is different from the law of variation of the off-center (54y) according to another direction of the same plane

6 / electron gun according to the preceding claim characterized in that the offset varies linearly with respect to the distance from the central axis of the cathode

7 / electron gun according to claim 1 characterized in that the cathode is disposed at the entrance to the first focusing electrode

8 / cathode ray tube comprising an electron gun comprising at least one cathode according to any one of the preceding claims