Brevet FR2001776A1 — publié le 19691003

f7 ? 3375 i :G01776 La présente invention concerne les grilles des tabès d'image en couleurs utilisées pour réduire les déviations indésirables des électrons à leur arrivée sur l'écran luminescent „ 5 Les tubes à rayons cathodiques produisant des images en couleurs comportent pour la post-déflexion et la focalisation des faisceaux d'électrons une structure de grille dans laquelle un certain nombre de fils de grille sont tendus dans un cadre de montage ayant en général la forme d'un paral-1C lélogramme. Ces structures de grille sont obtenues en tendant un certain nombre de fils parallèles entre deux parties opposées d'un cadre principal sous une tension d'une valeur prédéterminée. Un cadre de grille est ensuite appliqué sur les fils de grille a l'intérieur du cadre de montage et les fils de grille sont 15 ensuite fixés à une paire de supports opposés du cadre de grille et puis sont coupés le long des bords extérieurs du cadre de grille. Dans ce cas, le cadre de grille est précontraint vers l'intérieur au moyen d'un tendeur afin que les fils de grille fixés aux parties centrales des supports opposés soient tendus 20 sous des tensions maximales et que les fils fixés aux parties des extrémités de ces supports soient tendus avec des tensions plus faibles pour que tous les fils de grille soient sous une tension sensiblement uniforme du fait des forces de rappel exercées par le cadre de grille après sa séparation du cadre de montage. 25 Une telle structure de grille peut être consi dérée comme étant formée d'un certain nombre de fils de grille sous une tension sensiblement uniforme sur un cadre précontraint de façon que sa déformation soit la plus importante dans la partie centrale du cadre» Quand une tension électrique positive J.Q prédéterminée est appliquée à cette structure de grille et que les faisceaux d'électrons émis par.le canon électronique du tube à rayons cathodiques sont dirigés vers l'écran fluorescent, un certain pourcentage des électrons des faisceaux frappe les fils de grille et leurs charges provoquent 1'échauffement de 35 ces fils, De ce fait, l'élévation de la température des fils est suffisante pour provoquer leur dilatation. Un examen des fils dilatés montre que comme la déformation du cadre est la plus importante au centre., l'allongement des fils de cette BAD ORIGINE i 69 03375 2 ;,v J177 6 partie par dilatation thermique est compensé par la force de rappel du cadre précontraint comme si les fils ne s'étaient pas allongés. De ce fait, les fils de la grille restent soumis sensiblement à la même tension que la tension prédéterminée, 5 et par suite ils ne fléchissent pas. L'allongement des fils de la grille se trouvant de chaque coté des fils de la partie centrale de la grille du fait de la dilatation thermique ne peut pas être compensé par la déformation du cadre dans ces parties particulières parce que la déformation est faible de 10 façon inhérente. Par suite, quand l'allongement des fils est supérieur à la déformation du cadre, ces fils peuvent fléchir. Même si les fils ne fléchissent pas, ils ne sont pas' tendus sous une tension prédéterminée et par suite ils peuvent vibrer avec une grande amplitude, ce qui réduit la qualité de l'image 15 reproduite si la grille est soumise à des chocs faibles accidentels . Cette condition peut être facilement comprise en considérant que quand tous les fils ont sensiblement la même longueur j£, leur allongement du fait de la dilatation thermique 20 est ^ f et la déformation de rappel du cadre précontraint est /\ £ dans la partie centrale. Par contre, la déformation de rappel du cadre de part et d'autre de la partie centrale est plus faible que dans la partie centrale. L'invention a pour but de supprimer les incon-25 vénients des structures de grille, antérieures en formant les éléments de la grille et en les espaçant de façon que le facteur de transmission des faisceaux d'électrons soit supérieur dans la partie centrale de la structure de grille. Les éléments individuels de la grille sont ainsi relativement étroits dans 30 les parties médianes en longueur, et ils sont plus larges vers les extrémités. La distance entre les éléments de la grille est plus importante dans la partie médiane de la fente séparant deux éléments et elle est plus faible dans les parties des extrémités de la fente. 35 II a été constaté que - cette forme des éléments de la grille et les distances entre ces éléments suppriment les effets nuisibles des forces magnétiques é; contribuent aussi à supprimer la résonance magnétique des éléments de la grille. BAD ORIGINAL 69 03375 3 2001776 La présente invention a par suite pour objet une structure de grille comportant des éléments d'une configuration prédéterminée pour supprimer la déviation indésirable des faisceaux d'électrons. L'invention a aussi pour objet un 5 tube d'image en couleurs pratiquement à l'abri des effets nuisibles du magnétisme et comportant une structure de grille ayant une grande résistance aux vibrations résultant de forces extérieures, le facteur de transmission des faisceaux■d'électrons étant élevé dans la partie centrale de la grille pour 10 une augmentation de la luminance. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : 15 - la figure 1 est une vue en plan d'une plaque en forme de grille suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale montrant la façon de fixer les fils de la grille sur un cadre de grille; 20 - la figure 3 est une vue à grande échelle d'une partie de la plaque en forme de grille de la figure ljet - la figure 4 est un graphique montrant schéma-tiquement la largeur des fentes de la plaque de grille. La figure 1 représente une plaque ou ébauche 25 en forme de grille 10 pouvant être formée par photogravure ou d'une façon équivalente par enlèvement des zones voulues d'une feuille métallique 11, par exemple en acier inoxydable» La plaque métallique 11 peut être un parallélogramme tel qu'un rectangle ou un carré ou peut avoir n'importe quelle autre forme 30 désirée et elle peut être fabriquée par n'importe quel procédé connu. Les éléments ou fils 13 de la grille sont disposés parallèlement les uns aux autres dans la partie intérieure de la plaque 11 avec les intervalles ou pas prédéterminés 35 désirés. Des encoches ou entailles 14 sont formées à partir du bord supérieur et du bord inférieur de la plaque. Chaque encoche 14 correspond à plusieurs éléments 13 de la grille (trois suivant 1'exemple représenté). Une fente 15 est formée à chaque extrémité de la série d'éléments 13, parallèlement à ceux-ci. M-0 Les encoches 14 séparent une série de languettes 16. 60 03375 4 2001776 Le cadre de la grille peut comporter une paire de barres 18 de la façon décrite dans la demande de brevet français n°69 0D380du 13 janvier 1969 pour "structure de grille de masque pour tube d'image en couleurs" au nom de la demanderesse. Les 5 languettes 16 séparées par les encoches 14 sont tenues par des mâchoires opposées 19ajJ. 19b- Les mâchoires de l'un des jeux ou les mâchoires des deux jeux sont soumises à des tensions modérées en fonction des longueurs et des qualités des languettes pour obtenir une distribution prédéterminée des tensions, 10 ces tensions étant finalement établies dans les éléments 13 de la grille. Suivant la figure 2, les mâchoires 19b sont tirées par des ressorts 20. Les mâchoires 19a et 19b sont distribuées d'après la configuration du cadre de grille afin que la plaque de grille 10 soit tendue et qu'elle corresponde à la forme du 15 cadre de grille. La plaque de grille est soudée à des barres supports 18a. et 18b qui sont placées dans des positions prédéterminées sur la plaque de grille. Après le soudage de la plaque de grille 10 aux barres l8a, 18b, les parties des languettes 16 dépassant des 20 barres l8a et 18b sont coupées. La plaqu^ peut aussi être coupée aux extrémités des fentes 15 formées pour faciliter ce découpage. Les éléments 13 de la grille peuvent ainsi être facilement fixés sur les barres 18 du cadre avec une distribution prédéterminée des tensions. 25 Les encoches 14 empêchent la flexion ou le gauchissement de la plaque de grille 10 pendant les tractions exercées sur les languettes 16. Une structure de grille formée de la façon indiquée ci-dessus n'assure pas entièrement que les faisceaux 30 d'électrons frappent le tube d'image en couleurs en raison de l'influence du magnétisme terrestre. C'est en particulier le cas pour la partie supérieure et la partie inférieure de la grille. De même, quand la structure de grille est soumise à des forces extérieures, par exemple du fait de vibrations méca-35 niques ou pour d'autres causes, ces éléments de grille peuvent osciller et provoquer la déviation des faisceaux d'électrons pour la partie centrale de la grille. Pour éviter l'influence du magnétisme terrestre, il est possible de réduire la largeur des fentes 17 en élar-^0 gissant les éléments 13 de la façon représentée sur la figure 1. 6 17 7 6 Cependant, il en résulte une réduction appréciable de la luminance de l'image reproduite et d'autre part* la fréquence de résonance mécanique d'un élément de grille plus large est plus faible, ce qui entraîne une augmentation de la déviation 5 des faisceaux d'électrons du fait de l'augmentation des vibrations des éléments de la grille. Pour éviter ces inconvénients, les fentes 1? sont formées conformément à l'invention plus larges dans les parties médianes, leur largeur décroissant progressivement vers les bords de la plaque 10. Quand les 10 fentes 17 ont une forme générale en fuseau de la façon représentée sur la figure 3.» les éléments 1 3 voisins de la grille ont des formes exactement opposées, la largeur d'un élément de grille étant faible dans la partie médiane et augmentant progressivement vers les bords opposés de la plaque 10, 15 Avec la construction considérée ci-dessus, les fentes 17 sont plus étroites à la partie supérieure et à la partie inférieure, de sorte que les faisceaux d'électrons ne sont pas déviés, même sous l'action de la composante horizontale du magnétisme terrestre. La partie médiane de chaque fente 20 17 est relativement plus large que les extrémités opposées de la fente, et par suite le facteur de transmission des faisceaux d'électrons est élevé dans la partie centrale. Cela augmente bien entendu de façon appréciable la luminance dans la partie centrale de l'image reproduite dans un tube d'image en couleurs 25 comportant une structure de grille de ce type. Quand la luminance est augmentée dans la partie centrale de l'image reproduite, le spectateur a l'impression que la luminance de toute la surface de l'écran a été augmentée par rapport à une vision naturelle. Le spectateur peut ainsi avoir une impression simi-30 laire à celle donnée par une image brillante et vive. La forme en fuseau des fentes 17 produit des éléments de grille 13 étroits dans la partie médiane. Quand •une force extérieure, par exemple du fait d'une vibration, est appliquée à la structure de grille, la fréquence de résonance 35 de chaque élément- de grille est augmentée, ce qui permet une réduction appréciable de la déviation des faisceaux d'électrons-Cela peut être montré mathématiquement de la façon suivante. Il sera supposé que les éléments de grille d'une longueur L sont sous tension suivant un axe x et sont fixés aux positions BAD ORfGfA 69 03375 6 ? ^ 0 T 7 7 6 et xL et que la densité des lignes des éléments de la grille est (x)„ Les déplacements des éléments de la grille dans une direction perpendiculaire à l'axe x (ou axe des sont donnés par l'équation suivante, si le déplacement est considéré sous la forme y (x, t) T - - Mx) (1) dans laquelle T est la courbure de la grille à un instant donné .10 de la vibration, jwt Si y = ^u(x)d (A) expression dans laquelle j = \J- 1, UJ est la vitesse angulaire 15 et t le temps, l'équation devient : ,2 -p— /u + ip /ui^x; /u T / f * d' 2 T = 5- /U + ijj /u(x)/u = 0 (2) dx En supposant que la densité des lignes yu(x) soit sensiblement constante et que yu(x) = ^Uq + ^u^(x), ^u^(x) est plus petit que En considérant les conditions -limites, / s - ( o ) une solution à l'instant où la densité des lignes est est- donnée par : Il (o) \/ 2 . ^ TT x - Un = V —. sin E— (n = 1,2,3) (3) Dans ce cas, est exprimé par l'équation suivante •zc (o) , r— ^ rr fjJn " v/e L '4) La solution de l'équation (2) peut être obtenue par la théorie des perturbations en utilisant l'équation (3)0 Dans ce cas, la pulsation (jj n peut être donnée approximativement par Inéquation suivante : u,; -u,„ bad original * 69 03375 7 2001776 L'équation (5) montre que l'influence du défaut d'uniformité de la densité des lignes des éléments de la grille sur la fréquence de vibration est maximale à l'endroit où l'amplitude des mouvements des éléments de la grille n'est pas 5 soumise à la perturbation et que cette influence est nulle à l'endroit où cette amplitude est nulle. En cas de résonance des éléments de la grille sous l'effet d'une force extérieure, l'oscillation fondamentale (n =* 1) est importante et yu^0^(x) est donné par : 10 --j- (6) En conséquence, quand la densité de ligne est choisie faible au voisinage de x =~la fréquence de vibration 15 des éléments de grille 15 est élevée et la fréquence de vibration ne varie pas beaucoup, même si la densité des lignes est augmentée jusqu'à une valeur voisine x = 0 ou x = L. Il faut retenir de cela qu'il est efficace, pour augmenter la fréquence fondamentale de vibration, que chaque 20 fente 17 soit large dans sa partie centrale médiane et étroite à ses parties supérieure et inférieure. Quand les fentes 17 ont une telle forme, la fréquence de résonance des éléments 1J> de la grille est élevée et réduit substantiellement la déviation des faisceaux d'élec-25 trons, et de plus le facteur de transmission des faisceaux d'électrons augmente dans la partie centrale de la structure de grille pour augmenter la luminance de l'image reproduite dans la partie centrale de l'image. La déviation des faisceaux d'électrons sous l'action du magnétisme terrestre est négligeait) ble dans la partie supérieure et la partie inférieure de l'image reproduite, en utilisant une structure de grille selon l'invention. D'après des essais effectués avec un tube d'image en couleurs de 300 mm, de bons résultats peuvent être obtenus en utilisant des fentes 17 formées de la façon illustrée 55 sur la figure 4. Pour ces essais, une feuille en acier inoxydable de 0,15 nim d'épaisseur est utilisée avec des fentes 17 disposées suivant un pas de 600 microns, la largeur de chaque bande luminescente de l'écran étant de 210 microns, ces bandes 69 03375 8 2001776 luminescentes étant disposées dans la direction des fentes 17 dans l'ordre rouge, vert, bleu. Pour ces essais, la largeur B des fentes 17 est choisie aux points x, y, d'après l'équation: dans laquelle a et p sont des constantes. Comme la plaque de grille 10 peut être facilement obtenue par exemple par des procédés de photogravure, il n'y a aucune difficulté pour la fabrication de la grille. L'ensemble des éléments de la grille peut être aussi obtenu en disposant des bandes de métal suivant un pas prédéterminé, auquel cas des fentes semblables à celles décrites ci-dessus sont formées entre les bandes métalliques voisines. Il va de soi que la forme, la matière et les dimensions des éléments de la grille et de la plaque, et la largeur des fentes peuvent être modifiées suivant les besoins, et que le procédé pour former la plaque et pour la monter sur le cadre de grille, n'est pas limité à celui décrit ci-dessus. B (x,y) = 122 - a x2 - p y2 (7) frQ 03375 9 H776 R_E_V_E_N_D_I_C_A_T_I_O_N_S 1°- Une structure de grille pour un tube d'image en couleurs caractérisée par une plaque adaptée pour être chargée afin d'attirer au moins un faisceau d'électrons et plusieurs éléments de grilles K espacés fixés à la plaque, chaque élément de grille étant relativement large à ses extrémités opposées et étant progressivement plus étroit vers le milieu. 2°- La structure de grille pour un tube d'image en couleurs selon la revendication 1 caractérisée par des fentes entre les 10 éléments de la grille, chaque fente étant relativement étroite à ses extrémités opposées et étant progressivement plus large vers le milieu. 3°- La structure de grille pour un tube d'image en couleurs selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les 15 éléments de la grille sont formés d'une seule pièce avec la plaque. 4°- La structure de grille pour tube d'image en couleurs selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la plaque a la forme d'un parallélogramme. 5°- La structure de grille pour un tube d'image en couleurs 20 selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la plaque comporte un certain nombre de languettes espacées le long des bords opposés de la plaque afin que ces languettes puissent être pincées par des dispositifs de mise sous tension.