Brevet FR2143763A1 — publié le 19730209

La présente invention concerne les tubes à rayons cathodiques pour images en couleurs et, plus particulièrement, la structure d'un masque de sélection de couleur servant à compenser l'erreur d'impact des faisceaux dans les tubes à rayons catnodi- ques pour images en couleurs. actuellement, le type le plus largement utilisé de tube à rayons cathodiques pour images en couleurs est le tube à masque perforé et il est généralement réalisé comme représenté sur la figure 1. De façon plus particulière, ce tube à rayons cathodi ques à masque perforé comprend un col 3 dans lequel se trouve les canons dlectroniques 2 dont chacun émet un faisceau d'électrons 1 correspondant à l'une des trois couleurs primaires, c'est-à-dire le rouge, le vert et le bleu, un cône ou robe 4 s'étendant vers l'avant à partir du col 3 et un fond 7 comprenant un écran 5 revêtu par une mosaïque de points de phosphore de couleurs rouge, verte et bleue, disposés de façon régulière, et un dispositif à masque perforé 6 monté de façon amovible en regard de 11 écran de phosphore 5.Dans ce tube, le masque perforé 6 est constitué par une plaque 61 ayant un profil cylindrique ou sphérique et comportant un groupe de trous minuscules destinés au passage des faisceaux d'électrons 1 émis par les canons électroniques 2, un châssis de masque 62 destiné au montage du masque perforé 61 et des supports de masque (appelés par la suite pattes élastiques) servant au montage du masque perforé 62 sur des ergots 8 faisant saillie de la paroi latérale du fond 7. Les pattes élastiques 63 se présentent habituellement sous la forme d'une lamelle dont une des extrémités est fixée par soudage au châssis de masque 62 à une position prédéterminée et dont l'autre extrémité comporte une perforation d'assemblage 64, comme représenté sur la figure 2, cette perforation 64 étant adaptée pour s'ajuster sur l'ergot 8. Le tube à rayons cathodiques pour images en couleurs étant réalisé comme décrit ci-dessus, pendant le fonctionnement le faisceau d'électrons 1 émis par les canons életroniqes 2 frappe l'écran perforé 61 et le châssis de masque 62, ce qui a pour effet d'entrainer une dilatation du masque perforé 61 et du châssis de masque 62 sous l'effet de la chaleur. Si on utilise la patte élastique 63 représentée sur la figure 2, le masque perforé 62 et le bâti de masque 62 tendent à se dilater sous lteffet de la chaleur dans une direction V perpendiculaire à l'axe du tube, comme représenté sur la figure 3 par les lignes en tirets 61a et 62a. Sn conséquence, les faisceaux électroniques 1 qui heurtent les points de phosphore (non représentés) au centre de ces points pendant la période initiale de fonctionnement du tube à rayons cathodiques se déplacent progressivement, au fur et à mesure que le temps s'écoule, vers 11 extérieur par rapport aux centres, ce qui entrain des erreurs d'impact du faisceau et une détérioration de la pureté de la couleur. Pour remédier à l'inconvénient précité, on a proposé un mécanisme de support de masque représenté sur la figure 4. En d'autres termes, au lieu de fixer directement la patte élastique 63 représentée sur la figure 2 au châssis de masque 62 par soudage, on fixe un élément bimétallique 10 en le soudant au cèté d châssis de masque 62, puis on soude ensemble l'élément bimétallique 10 et la patte élastique 63 en assujettissant ainsi la patte élastique 63 au châssis de masque 62 par l'intermédiaire de l'élement bimétallique 10. Le tube à rayons cathodiques utilisant le mécanisme de support de masque réalisé comme décrit ci-dessus a pour inconve- nient que le procédé de fabrication comprend des opérations de scellement et de vidage nécessitant l'application d'tune chaleur d'environ 4000C, ce qui entraîne une déformation permanente de l'élément bimétallique 10 et, par conséquent, un défaut d'alignement entre les trous minuscules du masque perforé 61 et les points de phosphore correspondants.Un autre inconvénient est que l'assemblage de l'élément bimétallique 10 non seulement rend difficile la conception des pattes élastiques 63 mais aussi a une influence nuisible du point de vue prix de revient en raison du prix élevé de l'élément bimétallique lui-même et de l'obligation d'une opération supplémentaire de soudage de l'élément bimétallique pour assembler le mécanisme de support de masque. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs qui ne présente pas les inconvénients précités et garantit une excellente pureté des couleurs Un autre objet de la présente invention réside dans l'obtention d'un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs de fabrication simple et capable de compenser l'erreur d'impact du faisceau résultant de la dilatation thermique- linéaire du masque de sélection de couleur et du châssis de masque sans utiliser pour cela d'éléments de compensation de température tels qu'un élément bimétallique. Un autre objet de la présente invention réside dans l'obtention d'un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs dans lequel (1) le masque de sélection de couleurs comporte des moyens conçus pour compenser tout défaut d'alignement entre les perforations du masque et les points de phosphore correspondants par suite de la dilatation thermique linéaire du masque de sélection de couleur et du châssis de masque et (2) l'opération d'as eemblage du mécanisme de support de masque est simplifiée, Conformément à la présente invention, la demanderesse a réalisé un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs comprenant un col comportant au moins un canon électronique destiné à émettre des faisceaux d'électrons, un cône s'étendant vers l'avant à partir du col et un fond comprenant un écran revêtu par une masque de points de phosphore disposés de façon réguliers, un masque de sélection de couleur disposé en regard de l'écran de phosphore, un châssis pour le masque et un mécanisme de support d'ensemble de masque de sélection de couleur pour le montage fixe mais de façon amovible du châssis de masque, le masque de sélection de couleurs comprenant une face utile ou face principale disposée en regard de l'écran de phosphore et comportant un grand nombre d'ouvertures destinées à laisser passer les faisceaux d'électrons ainsi qu'une face inclinée formée entre les bords marginaux de la face principale et le châssis de masque et reliant la face principale au châssis de ma8que,cette face inclinée étant profilée de telle sorte que les conditions suivantes sont satisfaites de manière à compenser ainsi l'erreur d'impact des faisceaux d'élec trons sur l'écran revêtu de phosphore, erreur qui provient de la dilatation thermique linéaire de l'ensemble de masque de sélection de couleur: : ou Q = l'angle que fait la face inclinée avec un plan perpendicu laire à l'axe du tube à rayons cathodiques, p = l'angle que fait, avec l'axe du tube, le faisceau d'élec trons heurtant la limite de la face principale, X = coefficient de dilatation thermique linéaire du masque de sélection de couleurs, 0 = coefficient de dilatation thermique linéaire du châssis de masque. Les caractéristiques et avantages de la présente invention mentionnés ci-dessus apparaitront facilement au cours de la description de modes de réalisation préférés faite ci-après en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe de la partie principale d'un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs olas- nique à masque perforé ; sur cette fig. f I signifie tehntguF antérieur.; la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif de support classique de masque perforé; sur cette fig.T I signifie aussi technique antérieure; la figure 3 est une vue partielle agrandie du tube à rayons cathodiques classique pour images en couleurs, cette vue montrant comment se produisent les erreurs d'impact de faisceau dans ce tube; sur cette fig, T I signifie aussi: technique antérieure; la figure 4 est une vue en perspective partielle d'un autre mécanisme classique de support de masque perforé; sur cette fig.T I signifie aussi: technique antérieure; la figure 5 est une vue en coupe montrant une forme simplifiée de la partie principale d'un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs conforme à la présente invention; les figures 6a et 6b sont, respectivement, une vue en plan et une vue en coupe partielles d'un mode de réalisation de la présente invention; et la figure 7a et 7b illustrent, respectivement, une vue en plan et une vue en coupe partielles d'un second mode de réalisation de la présente invention. On va maintenant expliquer la présente invention en se référant aux modes de réalisation illustrés. Si on se réfère à la figure 5 illustrant la partie principale d'un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs conforme à la présente invention, on voit que la référence 11 désigne un masque perforé comprenant une face utile ou face principale 14 comportant un grand nombre de trous minuscules 13 que des faisceaux d'électrons 1 traversent pour venir frapper un écran 5, recouvert de phosphore, une face inclinée 15 formée sur les bords marginaux de la face principale 14 et une paroi latérale t6 formée sur les bords marginaux de la face inclinée 15. La référence 17 désigne un châssis de masque servant à maintenir en place la paroi latérale 16 du masque perforé 11. Dans cette conception, le masque perforé Il est profilé de telle sorte que les conditions suivantes sont satisfaites. où e est l'angle que fait la face inclinée 15 avec un plan perpendiculaire à l'axe L1 du tube, 0 est l'angle que fait, avec l'axe du tube, le faisceau d'électrons 1 heurtant la limite 18 de la face principale, X est le coefficient de dilatation thermique linéaire du masque perforé 11, et ss est le coefficient de dilatation thermique linéaire du châssis de masque 17. Dans l'agencement décrit ci-dessus, même si la température régnant à l'intérieur du tube à rayons cathodiques s'élève pendant le fonctionnement du tube en entrainant ainsi un déplacement du masque perforé 11 et du châssis de masque 17, comme représenté par les lignes en tirets, le faisceau d'électrons 1 heurte encore les centres de ces points de phosphore correspondants présents sur l'écran de phosphore 5, ce qui supprime les erreurs d'impact de faisceau. On va maintenant décrire analytiquement la présente invention. Aux fins présentes d'explication, on a adopté les désignations suivantes pour représenter les dimensions des parties constitutives représentées sur la figure 5: r1 = distance entre l'axe du tube L1 et la paroi extérieure du châssis de masque 17, r2 = distance entre l'axe du tube L1 et la limite 18 de la face principale du masque perforé 11, 4 = longueur de la face inclinée 15 du masque perforé 11, et h = distance entre la limite séparant les faces inclinées du masque perforé 11 et la paroi latérale 16 et la face principale 14. Sur la figure 5, les lettres de référence suivies du signe "prime" indiquent les dimensions correspondantes des parties constitutives lorsque la température s'est élevée et les chiffres de référence suivis du suffixe "jazz indiquent la position des parties constitutives correspondantes lorsque la température s'est élevée.Cet accroissement de température est désigné T et si lton suppose que le masque perforé 11 et le chssssis-de masque 17 se trouvent à la même température, les équations suivantes sont valables: r1' = r1 (1 +ss.#T) ..........................(1) r2' = r2 (1 +&alpha;#T) ..........................(2) #' = # (1 +&alpha;#T) ...........................(3) Si l'on remplace r1', r2' et t dans l'équation 5 par leur valeur donné par les équations (1), (2) et (3), respectivement, et si (&alpha;.#T ouss.#T) de ce fait, la distance dont se déplace le masque perforé 11 en direction de l'écran au phosphore 5 sous l'effet de l'accroissement de température T est donnée par l'équation suivante : #h = h' - h Etant donné que le dénominateur de l'équation (7) peut, si on considère la figure 5, être égal à (r1 - r2) tg #, on obtient En posant r1 > > #, l'équation (8) devient alors la valeur Par ailleurs, /do déplacement nécessaire pour que le masque perfo- ré ne provoque a@cun défaut d'alignement entre les points de phosphore et le faisceau électronique est donné comme suit En substituant r2 è r1, on obtient e à partir des équations (9) et (10) corme suit tg e = '3 .. tg d # ...........(11) &alpha; - ss Par conséqu@t: 0 = tg -1 # . tg # # .......(12) &alpha; Bn d'autres termes, si l'angle de la face inclinée 15 est déterminé au préalable de façon telle que la relation donnée par l'équation (12) soit satisfaite, il est alors possible de compenser toute erreur d'impact du faisceau provenant d'une dilatation ther mique linéaire du masque perforé 11 et du châssis de masque 17 au moyen des pattes élastiques ordinaires 63 représentées sur la figure 2. On va maintenant décrire un mode de réalisation de la présente invention à l'aide de valeurs numériques. On va considé rer alors le cas dans lequel la compensation d'erreurs d'impact de faisceau est nécessaire dans un tube à rayons cathodiques présen tant un angle de déviation de 900 en utilisant le masque perforé 11 constitué par une tôle dont le coefficient de dilatation thermique linéaire &alpha; est égal à 120 x 10-7/ C et le châssis de masque 17 est en Kovar (un alliage ayant la composition suivante Co 18%, Ni 29% et Fe 53%) dont le coefficient de dilatation thermique linéaire estI3 = 50 x 10-7/ C.Dans ce cas, = 45 et, par conséquent, à partir de l'équation (12) ci-dessus , on obtient les résultats suivants Dans cette équation, la différence entre tg Q et tg 40Q est très faible de telle sorte qu'aucun problème ne se pose en réalité dans le montage même si O = 40 . Si on utilise un alliage à faible coefficient de dilatation, comme de "l'Invar", pour réaliser le châssis de masque 11, il suffit alors que Q = # étant donné que le coefficient de dila tation thermique linéaire ss de ce métal est à peu près égal à zéro. Dans le cas de tubes à rayons cathodiques rectangulaires dont la surface balayée est rectangulaire et où l'angle de déviation diffère suivant que l'angle est le long du grand axe de l'écran ou du petit axe de l'écran, la valeur de Q ne peut pas prendre la même valeur sur toute la face inclinée du masque perforé et il est de ce fait nécessaire de modifier l'angle d'inclinaison de la face inclinée pour se prêter aux angles de déviation oorre spondant s. De plus, on peut en outre accroître l'efficacité de la présente invention si on pourvoit la face inclinée du masque perforé de rainures ou nervures et non pas en la ployant simplement. Ces modifications sont représentées à titre d'exemples sur les fig. 6a et 6b ainsi que sur les fig. 7a et 7b. Les figures 6a et 7a sont des vues frontales partielles de la 9 ig. 5 vue dans la direction de la flèche P et les fig. 6b et 7b sont des coupes faites par I-I et II-II de la fig. 5, respectivement. Dans le mode de réalisation des fig. 6a et 6b, la face inclinée 15 comporte une rangée de rainures 21gandins que dans le mode de réalisation de la figure 7, on pourvoit la face inclinée 15 avec des rainures 22 et des nervures 23 formées alternativement. Grâce à ces modifications, la face inclinée peut fléchir plus facilement de part et d'autre des parties inclinées, ce qui permet uneFi8e en oeuvre plus efficace de la présente invention. hien que dans la description qui précède des modes de réalisation de la présente invention la face principale du masque perforé ait été décrite en étant une surface plane pour rendre plus simple et plus facile l'explication, il va de soi que la présente invention peut également être mise en oeuvre avec un masque perforé comportant une face principale de profil sphérique ou cylindrique. On comprendra également, sans qu'aucun exemple ne soit donné, que bien que les modes de réalisation de la présente invention aient été décrits comme étant appliqués seulement à un tube à rayons cathodiques pour images en couleurs du type à masque perforé, la présente invention peut également entre appliquée aux tubes à rayons cathodiques à grille. REVENDICATIONS 1. Tube à rayons cathodiques pour images en couleurs comprenant: un col dans lequel se trouve au moins un canon électronique destiné à émettre un faisceau d'électrons, un cône ou robe s'étendant vers l'avant à partir dudit col et un fond comprenant un écran revêtu d'une mosalque de points de phosphore disposés régulièrement, sur cet écran un masque de sélection de couleur disposé en regard de l'écran au phosphore, un châssis pour ledit masque et un mécanisme de support d'ensemble de masque de sélection de couleur pour supporter de façon amovible ledit châssis de masque, le masque de sélection de couleur précité comprenant une face principale se trouvant en regard de l'écran au phosphore précité et comportant un grand nombre d'ouvertures destinées à laisser passer les faisceaux d'électrons, et une face inclinée formée entre les bords marginaux de ladite face principale et ledit châssis de masque et reliant la face principale précitée au châssis de masque susvisé, cette face inclinée étant profilée de telle sorte que les conditions suivantes se trouvent satisfaites de façon à compenser l'erreur d'impact que présentent les faisceaux d'électrons sur l'écran au phosphore précité par suite de la dilatation thermique linéaire dudit ensemble de masque de sélection de couleur où O = angle que fait la face inclinée précitée avec un plan perpendiculaire à l'axe dudit tube à rayons cathodiques, = angle que fait, avec du tube à rayons cathodiques, le faisceau d'électrons tombant sur la limite de ladite surface principale, = coefficient de dilatation thermique linéaire dudit masque de sélection de couleur, et / - coefficient de dilatation thermique linéaire dudit châssis de masque. 2. Tube à rayons cathodiques suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le masque de sélection de couleur précité est constitué par un masque perforé. 3. Tube à rayons cathodiques suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le masque de sélection de couleur est constitué par un masque à grille. 4. Tube à rayons cathodiques suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la face inclinée dudit masque de sélection de couleur comporte un grand nombre de rainures formées chacune dans la direction d'inclinaison de ladite face. 5. Tube à rayons cathodiques suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la face inclinée comporte un grand nombre de nervures qui s'étendent chacune dans la direction d'inclinaison de ladite face et qui sont disposées alternativement avec lesdites rainures. 6. Tube à rayons cathodiques comportant un masque perforé comprenant une face utile ou face principale comportant un grand nombre de trous minuscules et une face inclinée sur les bords marginaux de ladite face principale, et un châssis de masque pour monter fixement ledit masque perforé, le tube à rayons cathodiques susvisé étant caractérisé par le fait que le masque perforé est profilé de manière à satisfaire les conditions sui vantes où Q = angle que fait la face inclinée avec un plan perpendiculaire à ; ;'axe dudit tube, = angle que fait, avec l'axe du tube, le faisceau d'électrons tombant sur la limite de ladite face principale, = = coefficient de dilatation thermique linéaire dudit masque perforé, et ss = coefficient de dilatation thermique linéaire dudit châssis de masque.