FR2855321A1

FR2855321A1 - Electron gun ion trap for use in cathode ray tube, has mask electrically connected to electrode, where dimensions of mask in plane perpendicular to axis are lower than dimensions of opening of electrode

Info

Publication number: FR2855321A1
Application number: FR0306198A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Richard; Fabian Poret; Jean Luc Ricaud
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-11-26

Abstract

The trap has a mask (M) made of a conductive material and arranged along an axis (XX) and electrically connected to an electrode (G1). Dimensions of the mask in a plane perpendicular to the axis are lower than that of an electrode opening. Electrodes (G1,G2) for forming an electron beam and an electron emissive cathode (K) are arranged in series in the axis.

Description

L'invention concerne un canon à électrons pourThe invention relates to an electron gun for

tube cathodique et notamment un tube de télévision. Dans un canon à électrons pour tube à rayons cathodiques, la région de formation du faisceau d'électrons également 5 appelée Beam Forming Region (BFR) comporte principalement une cathode, une électrode de commande et une électrode d'écran (l'ensemble constituant une triode) et une lentille de pré focalisation. Le bombardement d'ions vers la cathode est l'une des causes majeures de détérioration de celle-ci notamment dans le cas de cathodes imprégnées. cathode ray tube and in particular a television tube. In an electron gun for cathode ray tube, the region of formation of the electron beam also called Beam Forming Region (BFR) mainly comprises a cathode, a control electrode and a screen electrode (the assembly constituting a triode) and a pre-focusing lens. The bombardment of ions towards the cathode is one of the major causes of deterioration thereof, in particular in the case of impregnated cathodes.

Lors de la fabrication du tube, pour des questions de coûts, il n'est pas possible de faire le vide parfait dans le tube et il peut rester trop de 15 molécules de gaz. On peut piéger les molécules actives, par contre les molécules non actives restent. When manufacturing the tube, for cost reasons, it is not possible to create a perfect vacuum in the tube and there may be too many gas molecules remaining. Active molecules can be trapped, but non-active molecules remain.

Par ailleurs, à partir de la surface de la cathode, les électrons d'un faisceau d'électrons sont accélérés vers l'anode par un champ électrique 20 d'électrode. Des collisions vont se produire entre les électrons émis et les molécules de gaz contenues dans le canon à électrons, donnant lieu à la génération d'ions positifs. Ces ions positifs vont être soumis aux différences de potentiels des électrodes. Ils vont 25 s'accélérer et venir vers la cathode qui est une électrode négative, et ainsi bombarder la cathode. Le matériau de cathode va donc être attaqué et détérioré. Furthermore, from the surface of the cathode, the electrons of an electron beam are accelerated towards the anode by an electric field of electrode. Collisions will occur between the emitted electrons and the gas molecules contained in the electron gun, giving rise to the generation of positive ions. These positive ions will be subjected to the potential differences of the electrodes. They will accelerate and come towards the cathode which is a negative electrode, and thus bombard the cathode. The cathode material will therefore be attacked and deteriorated.

On notera que l'intensité du courant d'ions est proportionnelle au courant électronique de la cathode. De plus, plus les ouvertures des électrodes du canon sont grandes, plus on a un risque d'avoir un retour d'ions important (voir le document: T.Higushi,S.Yamamoto,H.Kudoand H. Murata, "Modeling of life deterioratin by ion bombardment of a dispenser cathode coated with Ir/Wfilm", Applied Surface Science, 200, p 125-137 (2002).). It will be noted that the intensity of the ion current is proportional to the electronic current of the cathode. In addition, the larger the gun electrode openings, the greater the risk of having a large ion return (see the document: T.Higushi, S.Yamamoto, H.Kudoand H. Murata, "Modeling of life deterioratin by ion bombardment of a dispenser cathode coated with Ir / Wfilm ", Applied Surface Science, 200, p 125-137 (2002).).

Différentes approches ont été proposées pour résoudre ce problème. Une approche consiste à prévoir une discontinuité du champ électrique dans la région de formation du faisceau (BFR) pour dévier les ions positifs 10 à partir de leur trajectoire initiale qui pointe normalement vers la cathode. Mais cette méthode nécessite une modification de la distribution du champ électrique dans la lentille de pré focalisation du faisceau d'électrons (voir le document: F.A.vanAbeelen,andM.C.J.M. Different approaches have been proposed to solve this problem. One approach is to provide a discontinuity of the electric field in the beam forming region (BFR) to deflect the positive ions 10 from their initial path which normally points to the cathode. However, this method requires a modification of the distribution of the electric field in the pre-focusing lens of the electron beam (see the document: F.A. vanAbeelen, andM.C.J.M.

Vissenberg, "Low-Cost Electron-Optically Neutral Ion Trap", IDW'02, p. 14011402 (2002).). Vissenberg, "Low-Cost Electron-Optically Neutral Ion Trap", IDW'02, p. 14011402 (2002).).

Une autre approche consiste à prévoir un piège à ions sous forme d'une plaque placée au niveau de la zone de glissement entre la lentille de pré focalisation et la 20 lentille principale qui stoppe les ions en retour. Another approach is to provide an ion trap in the form of a plate placed at the level of the sliding zone between the pre-focusing lens and the main lens which stops the ions in return.

Cependant tous les ions créés dans le canon ne sont pas piégés et notamment les ions générés en amont de la lentille de pré focalisation. However, all the ions created in the barrel are not trapped and in particular the ions generated upstream of the pre-focusing lens.

L'invention a pour objet de résoudre ce problème. 25 L'invention concerne donc un piège à ions pour canon à électrons lequel comprend disposées, en série le long d'un axe, une cathode émissive d'électrons, une première électrode et une deuxième électrode de formation de faisceau, au moins une troisième électrode de pré 30 focalisation, chaque électrode étant munie d'au moins une ouverture pour le passage des électrons. Un dispositif de masquage en matériau conducteur de l'électricité est disposé le long de l'axe, à proximité de la première électrode ou est associé à la première électrode et est connecté électriquement à cette première électrode. Les 5 dimensions de ce masque selon un plan perpendiculaire à l'axe sont inférieures aux dimensions de l'ouverture de la première électrode. The object of the invention is to solve this problem. The invention therefore relates to an ion trap for an electron gun which comprises arranged, in series along an axis, an electron emitting cathode, a first electrode and a second beam-forming electrode, at least a third. pre-focusing electrode, each electrode being provided with at least one opening for the passage of electrons. A masking device made of electrically conductive material is disposed along the axis, near the first electrode or is associated with the first electrode and is electrically connected to this first electrode. The 5 dimensions of this mask along a plane perpendicular to the axis are smaller than the dimensions of the opening of the first electrode.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de masquage est plaqué contre une face de 10 ladite première électrode et est en contact avec cette électrode. Le dispositif de masquage comporte une partie périphérique plaquée contre ladite face de la première électrode ainsi qu'un élément de masquage disposé selon ledit axe et est raccordé à la partie périphérique par au 15 moins un élément de raccordement. According to one embodiment of the invention, the masking device is pressed against a face of said first electrode and is in contact with this electrode. The masking device comprises a peripheral part pressed against said face of the first electrode as well as a masking element disposed along said axis and is connected to the peripheral part by at least one connection element.

Selon un autre mode réalisation, le dispositif de masquage est situé dans ladite ouverture de la première électrode et est connecté à cette électrode par au moins un élément de raccordement. Le dispositif de masquage et 20 la première électrode forment une même pièce. According to another embodiment, the masking device is located in said opening of the first electrode and is connected to this electrode by at least one connection element. The masking device and the first electrode form a single part.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de masquage à la même forme générale que l'ouverture de l'électrode. Mais il peut également avoir une forme générale différente de celle de l'ouverture de 25 l'électrode. According to one embodiment, the masking device has the same general shape as the opening of the electrode. However, it may also have a general shape different from that of the opening of the electrode.

Pratiquement, le dispositif de masquage peut comporter au moins deux trous qui délimitent le masque et qui servent de passages aux électrons émis par la cathode. Ces trous peuvent être de formes oblongues. In practice, the masking device can comprise at least two holes which delimit the mask and which serve as passages for the electrons emitted by the cathode. These holes can be oblong in shape.

Les différents aspects et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent: - La figure la, un exemple général de réalisation d'un canon à électrons mettant en oeuvre le piège à ions de l'invention, - les figures lb et lc, des courbes équipotentielles mettant en évidence un intérêt supplémentaire de l'invention, - les figures 2a à 2e, des exemples de réalisation du piège à ions selon l'invention réalisés sous forme de plaques accolées à une face de l'électrode G1, - les figures 3a et 3b, un exemple de réalisation du piège à ions selon l'invention intégré à l'électrode G1. The various aspects and characteristics of the invention will appear more clearly in the description which follows and in the appended figures which represent: - Figure la, a general embodiment of an electron gun using the ion trap of the invention, - Figures 1b and 1c, equipotential curves showing an additional advantage of the invention, - Figures 2a to 2e, examples of embodiment of the ion trap according to the invention produced in the form of adjoining plates to one face of the electrode G1, - Figures 3a and 3b, an embodiment of the ion trap according to the invention integrated in the electrode G1.

En se reportant à la figure la, on va donc tout d'abord décrire un exemple général de réalisation du 20 piège à ions selon l'invention. Referring to Figure la, we will therefore first describe a general embodiment of the ion trap according to the invention.

Sur cette figure, on reconnaît un canon à électrons pour tube cathodique avec sa cathode K, les électrodes G1 et G2 servant à former le faisceau d'électrons, et un système de focalisation G3-G4 du 25 faisceau d'électrons vers un écran EC situé à droite du canon à électrons. Ces différents dispositif sont alignés selon un axe XX'. In this figure, we recognize an electron gun for cathode ray tube with its cathode K, the electrodes G1 and G2 used to form the electron beam, and a focusing system G3-G4 of the electron beam towards an EC screen located to the right of the electron gun. These different devices are aligned along an axis XX '.

Le faisceau d'électrons est focalisé en un point CO appelé point de crossover, le faisceau devient ensuite 30 divergent, puis il est focalisé sur l'écran EC. En l'absence de déflexion du faisceau, celui-ci est focalisé en principe au centre de l'écran EC. The electron beam is focused at a CO point called a crossover point, the beam then becomes divergent, and then it is focused on the EC screen. In the absence of deflection of the beam, it is focused in principle in the center of the screen EC.

On sait que l'on peut arrêter les ions susceptibles de se diriger vers la cathode K en plaçant 5 un piège à ions entre les électrodes G3 et G4 (voir document: J.H.A. Vasterink, "Cathode ray tube with an ion trap including a barrier member", Patent US 4749904). Un tel piège est constitué d'une plaque placée selon l'axe XX' qui permet d'absorber les ions qui viennent la frapper. Cependant, la cathode 10 n'est pas protégée contre les ions qui sont créés entre l'électrode G1 et l'électrode G3, ni contre les ions qui ne sont pas arrêtés par un tel piège à ions. Par ailleurs, il n'est pas envisageable de placer un piège à ions à proximité de pourquoi, l'invention prévoit de 15 placer un piège à ions au niveau de l'électrode G1. We know that we can stop the ions likely to go towards cathode K by placing an ion trap between the electrodes G3 and G4 (see document: JHA Vasterink, "Cathode ray tube with an ion trap including a barrier member ", Patent US 4749904). Such a trap consists of a plate placed along the axis XX 'which makes it possible to absorb the ions which come to strike it. However, the cathode 10 is not protected against the ions which are created between the electrode G1 and the electrode G3, nor against the ions which are not stopped by such an ion trap. Furthermore, it is not possible to place an ion trap close to why, the invention provides for placing an ion trap at the level of the electrode G1.

Pourtant, il y avait là aussi la crainte de perturber la transmission l'électrode G2 car la zone du point de focalisation de crossover se trouve sensiblement au niveau de l'électrode G2 et un piège à ions placé dans 20 cette zone perturberait gravement la propagation du faisceau d'électrons venant de la cathode. However, there was also the fear of disturbing the transmission of the electrode G2 there because the area of the crossover focal point is substantially at the level of the electrode G2 and an ion trap placed in this area would seriously disturb the propagation. of the electron beam coming from the cathode.

- C'est du faisceau d'électrons. Cependant, on s'est aperçu qu'au contraire, cela pouvait être un avantage de placer un dispositif de 25 masquage constituant un piège à ions au niveau de l'électrode G1. - It's an electron beam. However, it has been found that, on the contrary, it could be an advantage to place a masking device constituting an ion trap at the level of the electrode G1.

Sur la figure la, on a donc représenté un masque M placé le long de l'axe XX' et à proximité de l'ouverture 10 de l'électrode G1. Ce masque est en 30 matériau conducteur et est relié électriquement à l'électrode G1. Les ions qui vont venir toucher le masque M vont donc être absorbés par le circuit électrique de l'électrode G1. Bien entendu, la surface de ce masque selon un plan perpendiculaire à l'axe XX' est inférieur à la surface de l'ouverture 10 de l'électrode G1. Des 5 indications sur la surface de ce masque seront données ultérieurement. In FIG. 1a, a mask M has therefore been shown placed along the axis XX 'and near the opening 10 of the electrode G1. This mask is made of conductive material and is electrically connected to the electrode G1. The ions which will touch the mask M will therefore be absorbed by the electrical circuit of the electrode G1. Of course, the surface of this mask in a plane perpendicular to the axis XX 'is less than the surface of the opening 10 of the electrode G1. 5 indications on the surface of this mask will be given later.

Comme mentionné précédemment, le fait de prévoir un masque tel que M à proximité de l'ouverture de l'électrode G1 présente un avantage supplémentaire (outre 10 le fait de bloquer le passage des ions vers la cathode K). En effet, en absence de masque M, la répartition des courbes équipotentielles entre la cathode et l'électrode Gi est représentée en figure lb. On voit donc qu'on a un maximum de densité de courant le long de l'axe XX'. As mentioned previously, the fact of providing a mask such as M near the opening of the electrode G1 has an additional advantage (in addition to blocking the passage of the ions towards the cathode K). Indeed, in the absence of mask M, the distribution of the equipotential curves between the cathode and the electrode Gi is shown in FIG. 1b. So we see that we have a maximum current density along the axis XX '.

Par contre, en prévoyant un masque M selon l'axe XX', à proximité de l'électrode G1 et en portant ce masque au potentiel de l'électrode G1, on obtient des répartitions de potentiel tels que représentées en figure lc. Les maximums de densité de courant se répartissent 20 donc de part et d'autre de l'axe XX' et plus précisément de part et d'autre du masque M. Si l'ouverture 10 de l'électrode G1 est circulaire et que le masque est également circulaire, on obtient des densités de courant qui se répartissent selon un cylindre creux compris entre 25 l'électrode G1 et le masque M. Si on considère un plan perpendiculaire à l'axe XX', les maximums de densité de courant se répartissent donc selon un cercle. Le piège à ions permet, par sa structure, de générer des faisceaux creux. Dans ces faisceaux, la répulsion des électrons 30 entre eux est diminuée.. On the other hand, by providing a mask M along the axis XX ', near the electrode G1 and by bringing this mask to the potential of the electrode G1, we obtain potential distributions as shown in FIG. 1c. The current density maximums are therefore distributed on either side of the axis XX 'and more precisely on either side of the mask M. If the opening 10 of the electrode G1 is circular and the mask is also circular, current densities are obtained which are distributed according to a hollow cylinder between the electrode G1 and the mask M. If we consider a plane perpendicular to the axis XX ', the maximum current densities are so distribute in a circle. The structure of the ion trap makes it possible to generate hollow beams. In these beams, the repulsion of the electrons 30 between them is reduced.

On va maintenant décrire différents modes de réalisation du masque M. En figure 2a à 2d, on a représenté un mode de réalisation selon lequel le masque M se présente sous la 5 forme d'une plaque qui est positionnée contre une des deux faces de l'électrode G1 et qui obstrue partiellement l'ouverture 10 de l'électrode Gi. La plaque M est fixée à l'électrode G1 et lui est connectée électriquement de façon à être au même potentiel que cette électrode. We will now describe different embodiments of the mask M. In FIG. 2a to 2d, an embodiment has been represented according to which the mask M is in the form of a plate which is positioned against one of the two faces of the electrode G1 and which partially obstructs the opening 10 of the electrode Gi. The plate M is fixed to the electrode G1 and is electrically connected to it so as to be at the same potential as this electrode.

Les figures 2b à 2d représentent différents exemples de réalisation de cette plaque. Figures 2b to 2d show different embodiments of this plate.

Sur la figure 2b, la plaque M comporte une partie périphérique M2 destinée à être plaquée contre l'électrode Gi, une partie centrale Ml destinée à assurer 15 la fonction de piège à ions et des éléments de raccordement M3 (par exemple trois sur la figure 2b) reliant mécaniquement et électriquement la partie centrale Ml à la partie périphérique M2. Les différents éléments de plaque M sont en matériau conducteur. La 20 partie périphérique M2, la partie centrale M1 et les éléments M3 délimitent des ouvertures telles que 01 et 02 permettant le passage du faisceau d'électrons. In FIG. 2b, the plate M comprises a peripheral part M2 intended to be pressed against the electrode Gi, a central part M1 intended to perform the function of ion trap and connecting elements M3 (for example three in the figure 2b) mechanically and electrically connecting the central part Ml to the peripheral part M2. The various plate elements M are made of conductive material. The peripheral part M2, the central part M1 and the elements M3 delimit openings such as 01 and 02 allowing the passage of the electron beam.

La figure 2c représente une plaque M en matériau conducteur comportant des trous tels que T1 et T2 25 répartis selon un cercle. La partie centrale Ml délimitée par ces trous assure la fonction de piège à ions. Les trous T1, T2 permettent le passage du faisceau d'électrons. FIG. 2c represents a plate M of conductive material comprising holes such as T1 and T2 25 distributed in a circle. The central part Ml delimited by these holes acts as an ion trap. The holes T1, T2 allow the passage of the electron beam.

La figure 2d représente un mode réalisation dans 30 lequel une partie périphérique Ml comporte une ouverture Sl au moins aussi grande que l'ouverture 10 de l'électrode Gi. La partie centrale Ml est supportée par une grille conductrice GR qui est fixée à la partie périphérique M2. Sur la figure 2d, la partie centrale tenant lieu de piège à ions a une forme carrée mais elle pourrait avoir une autre forme. FIG. 2d represents an embodiment in which a peripheral part M1 has an opening Sl at least as large as the opening 10 of the electrode Gi. The central part M1 is supported by a conductive grid GR which is fixed to the peripheral part M2. In FIG. 2d, the central part serving as an ion trap has a square shape but it could have another shape.

Les figures 3a et 3b représentent un mode réalisation dans lequel le masque est placé dans l'ouverture 10 de l'électrode G1. Selon l'exemple de la figure 2b, le masque est réalisé dans le matériau de 10 l'électrode G1. Par exemple, la face de sortie de l'électrode est découpée de façon à présenter une partie centrale M1 reliée à la partie périphérique par des éléments de liaison et comportant des ouvertures disposées à égale distance de l'axe XX'. Cependant 15 d'autres formes de découpes pourraient convenir. Figures 3a and 3b show an embodiment in which the mask is placed in the opening 10 of the electrode G1. According to the example of FIG. 2b, the mask is produced from the material of the electrode G1. For example, the outlet face of the electrode is cut so as to have a central part M1 connected to the peripheral part by connecting elements and comprising openings arranged at equal distance from the axis XX '. However, other forms of cuts could be suitable.

A titre d'exemple de réalisation, la surface de la partie centrale de ces masques servant de pièges à ions pourra avoir une surface équivalente au minimum à 4% de la surface de l'ouverture 10 de l'électrode G1. La 20 somme des ouvertures d'un masque pourra être de préférence équivalente à au moins 50% de la surface de l'ouverture de l'électrode G1. As an exemplary embodiment, the surface of the central part of these masks serving as ion traps may have a surface equivalent to at least 4% of the surface of the opening 10 of the electrode G1. The sum of the openings of a mask may preferably be equivalent to at least 50% of the area of the opening of the electrode G1.

Dans ce qui précède, on a considéré que l'ouverture de l'électrode G1 était circulaire et on a 25 envisagé des masques de formes générales circulaires. In the above, it was considered that the opening of the electrode G1 was circular and we considered masks of generally circular shapes.

Mais on peut également prévoir des masques n'ayant pas la même forme que l'ouverture de l'électrode et en l'occurrence ils pourraient ne pas être circulaires. However, it is also possible to provide masks that do not have the same shape as the opening of the electrode and in this case they may not be circular.

De plus, l'ouverture de l'électrode G1 pourrait 30 ne pas être circulaire. Par exemple, elle pourrait rectangulaire ou carrée. Le masque pourrait bien sûr avoir une forme également rectangulaire ou carrée, mais il pourrait avoir une forme différente, par exemple triangulaire. In addition, the opening of the electrode G1 may not be circular. For example, it could be rectangular or square. The mask could of course also have a rectangular or square shape, but it could have a different shape, for example triangular.

Enfin, l'espace libre prévue entre la zone de 5 masquage et les bords de l'ouverture de l'électrode n'entoure pas forcément la totalité de la zone de masquage. Par exemple, on peut prévoir que deux trous, de préférence de formes oblongues, disposés de part et d'autre de la zone de masquage comme cela est représenté 10 en figure 2e. Finally, the free space provided between the masking area and the edges of the opening of the electrode does not necessarily surround the entire masking area. For example, provision may be made for two holes, preferably of oblong shape, arranged on either side of the masking area as shown in FIG. 2e.

Claims

CLAIMS 1. Ion trap for electron gun comprising arranged, in series along an axis (XX '), a cathode (K) emitting electrons, a first electrode (G1) and a second electrode (G2) of beam formation, at least a third pre-focusing electrode, each electrode being provided with at least one opening for the passage of electrons, characterized in that it comprises a masking device made of electrically conductive material, arranged along the axis (XX '), near the first electrode or associated with the first electrode and electrically connected to this first electrode, the dimensions of this mask in a plane perpendicular to the axis (XX') smaller than the dimensions of the opening of the first electrode (G1).

2. Ion trap for electron gun according to claim 1, characterized in that said mask (M) is pressed against a face of said first electrode (G1) and is in contact with this electrode.

3. Ion trap for electron gun according to claim 2, characterized in that the mask (M) comprises a peripheral part (M2) pressed against one of the faces of the first electrode as well as a masking element (Mi) arranged along the axis (XX ') and connected to the peripheral part by at least one connection element (M3).

4. Ion trap for electron gun according to claim 1, characterized in that said mask (M) is located in said opening of the first electrode and is connected to this electrode by at least one connection element.

5. Ion trap for electron gun according to claim 4, characterized in that the mask (M) and the first electrode (G1) form the same part.

6. Ion trap according to any one of the preceding claims, characterized in that the masking device (M) has the same general shape as the opening of the electrode (Gi).

7. Ion trap according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the masking device (M) has a general shape different from that of the opening of the electrode (Gi).

8. Ion trap according to one of the preceding claims, characterized in that the masking device comprises at least two holes which delimit the mask and which serve as passages for the electrons emitted by the cathode.

9. Ion trap according to claim 8, characterized in that said holes are oblong in shape.