Brevet FR2446010A1 — publié le 19800801

La présente invention est relative à un tube image perfectionné pour la télévision en couleurs et elle vise plus particulièrement un tube comportant un masque d'ombre perforé de fentes et un écran de lignes dans lequel des portions de l'écran sont recouvertes d'un matériau absorbant la lumière. Elle vise également un procédé de fabrication de tels tubes. On utilise commercialement, depuis de nombreuses années, des tubes images pour la télévisionen couleurs comportant des écrans présentant des matériaux absorbant la lumière qui y sont incorporé s sous la forme d'une matrice noire. Lorsque le concept dlécranmatrice a été appliqué à des tubes présentant des masques d'ombre à fentes et des écrans delignes, les zones absorbant la lumière étaient disposées sous la forme de lignes vertical.es entre les lignes deluminophores. Une telle configuration est décrite dans le brevet américain N" 4. 070. 596. 1l existe deux types de tubes généralement utilisés qui présentent des masques d'ombre perforés de fentes et des écrans de lignes . Le premier type comporte des fentes continues s'étendant depuis le sommet jusqu'au bas du masque. Dans le second type, les fentes sont des ouvertures plus courtes rangées en colonnes sensiblement parallèles; les fentes dans chaque colonne sont séparées les unes des autres par des parties transversales ou parties pleines du masque. La pré sente invention se propose d'apporter des perfec tionnements à ce second type de tubes. On utilise à l'heure actuelle trois procédés principaux pour la fabrication des écrans de la plupart des tubes comportant des masques à fentes avec des parties pleines ou transversales. Selon deuxde ces procédés, on produit des lignes de luminophores continues sur écran, cependant que, selon le troisièrne procédé on produit des lignes de luminophores qui comprennent chacune une série de segments de ligne. Dansl'un des deux premiers procédés, on utilise une source lumineuse linéaire, alignée avec les colonnes d'ouvertures, pour réaliser la photo-exposition de l'écran. La longueur de la source de lumière linéaire est telle que la configuration des parties pleines-ou transversales n'est pas reproduite surl'écran (voir le brevet américain N 4. 049. 451).Dans le second procédé, la source de lumière linéaire est simulée en utilisant une source lumineuse ponctuelle en déplacement. Chacun de ces deuxprocédés produit un écrandelignesdans lequel chaque ligne est séparée de la ligne adjacente par des lignes parallèles d'absorption de la lumière. Cependant, dans le troisième procédé, on utilise, pour réaliser l'écran, une source lumineuse ponctuelle fixe, ce qui produit des segments de lignes. Dans un tel procédé, outre que les zones absorbant la lumière sont disposées selon des éléments verticaux entre les lignes de luminophores, les zones absorbant la lumière sont connectées par des zones supplémentaires absorbant la lumière, derrièreles parties pleines transversales, qui sont formées par l ' effet d 'ombre de ces parties transversales. Une telle configuration se trouve décrite dans le brevet américain N" 4. 066. 924. Dans tous les exemples de réalisation décrits dans les brevets mentionnés ci-dessus, dans lesquels les écrans comprennent une mattrice absorbant la lumière, la structure de base masque-écran est d'un type dit à tolérance négative dans la direction horizontale ou X-X. La tolérance né - gative survient lorsque les ouvertures du masque d'ombre définissent un spot de faisceau électronique, pendant le fonctionnement du tube, qui est plus grand ou plus large qu'un trou de la matrice absorbant la lumière qui contient un élément luminophore émettant de la lumière. Dans une structure de matrice du type à tolérance positive, l'ouverture du masque définit pendantle fonctionnement du tube un spot de faisceau électronique, qui est plus petit ou plus étroit que le trou de la matrice absorbant la lumière. Une construction d'un tube ayant un écran de lignes de mat rice à tolérance positive dans la directionhorizontale ouX-X est décrite dans le brevet américain N " 3. 979. 630. Chacun deys types de tubes cités ci-dessus présente ses inconvénients spécifiques. Par exemple, dans les tubes matrices, une partie de la lumière de sortie doit être sacrifiée si l'on veut obtenir le contraste désiré. Dans les tubes à tolérance négative, la matrice absorbant la lumière couvre environ 40 % de la zone de l'écran, ce qui apporte une transmission de matrice de seulement 60% environ.La transmission de la matrice est considérablement augmentée da ns le tube matrice à tolérance positive décrit dans le brevet américain N" 3. 979. 630 dans lequella transmission de matrice la plus élevée relevée pour un tube de lignes matrice àtolérance positive est de 88, 6 % ; cependant, en raisonde l'aspect de tolérance positive, la transmission du masque est considérablement inférieure à la transmis Si on du masque dans un tube à tolérance négative, ce qui se traduit par une faible différence de sortie de lumière.Dans les tubes à tolérance positive et dans ceux à tolérance négative, l'utilisationd'une matrice absorbant la lumière permet une augmentation de la transmission du verre du panneau frontal du tubé ce qui se traduit par une récupération substantielle des pertes de sortie de lumière grâce à la matrice. Cette invention concerne un tube image couleur qui comprend un écran de lignes cathodoluminescentes et un masque d'ombre perforé de fentes rangées en colonnes et séparées par des parties pleines, ce tube image étant caractérisé en ce que ledit écran comprend des zones absorbantla lumière constituées par des plaques alignées avec lesdites parties pleines. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé qui en illustre un exemple de réalisation non limitatif. Sur le dessin: la figure 1 est une vue en plan, en coupe axiale, d'un tube à rayons cathodiques à masque perforé selon l'invention; la figure 2 est une vue de llarrière d'une partie de l'écran et du masque selon la ligne de coupe 2-2 de la fig. 1. La figure 1 illustreuntube image couleur rectangulaire 18 comportant une enveloppe en verre sous vide 20 qui comprend un panneau rectangulaire 22 etun col tubulaire 24 raccordés par une partie tronconique en forme d'entonnoir 26. Lepanneau 22 estmuni dlun panneau frontal d'observation ou de visualisation 28 et d'un rebord périphérique 30 qui est scellé à la partie tronconique 26 par un matériau de fritte 27. Un écran tricolore de lignes cathodoluminescentes de mosaique 32 est positionné sur la surface intérieure du panneau frontal 28. Cet écran comprendunarrangement de lignes de luminophores s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe vertical Y-Y. Des parties de cet écran 32 sont recouvertes d'un matériau absorbant la lumière de la façon décrite en détail ci-après. Un masque d'ombre 34 ou électrode de sélection de couleurs, muni d'une pluralité d'ouvertures, est monté, de façon amovible, à l'intérieur du panneau 22, espacé de manière prédéterminée de l'écran 32. Le masque 34 comprend une multiplicité d'ouvertures en forme de fentes qui sont alignées en colonnes verticales sensiblement parallèles. Chacune des colonnes contient une pluralité de fentes qui sont séparées verticalement par des parties pleines du masque. Ces parties pleines sont décalées verticalement dans des colonnes adjacentes de façon à obtenir pour les ouvertures du masque un réseau ayant la configuration d'une construction enbriques quand on la regarde latéralement. Un canon électronique en ligne 36 (représenté de façon schématique) est monté à l'intérieur du col 24 afin d'engendrer trois faisceaux électroniques 38B, 38R et 38G et de les diriger le long de trajectoires convergentes coplanaires, au travers du masque 34, vers l'écran 32. Le tube 18 de la figure 1 est conçu de façon à pouvoir être utilisé avec un collier de déviation magnétique externe 40 entourant le col 24 et la partie tronconique 26, au voisinage de leur jonction. Lorsque l'on applique des tensions appropriées au collier de déviation 40, les trois faisceaux 38B, 38R et 38G sont soumis à des champs de déviation magnétiques horizontaux et verticaux qui amènent les faisceaux à balayer écran 32 horizontalement et verticalement selonune trame rectangulaire. Pour simplifier Je dessin, on n'a pas représenté sur la figure 1 la courbure réelle des trajectoires des faisceaux déviés. A la place, on a représenté schématiquementles faisceaux comme comportant une courbure instantanée dans le plan de dé viation P-P. Une partie de l'écran perfectionné 32, partiellement recouverte par le masque 34, a été représentée à la figure 2. Cet écran 32 comprend deslignes d'éléments luminophores 42, 44, 46 émettant respectivement de la lumière rouge, verte et bleue, ces lignes étant alternées mais jointives. Dansl'exemple de réalisation représenté sur le dessin, chaque colonne d'ouvertures 48 est alignée à l'opposé d'une ligne de luminophores verte 44 qui est située au centre d'un trio de trois lignes comprenant également deslignesdelumino- phores émettant de la lumière rouge et de la lumière bleue.Le masque 34 comprend un arrangement d1ouvertures 50, chacune de ces ouverturespré- sentantune largeur, mesurée dans la direction X-X, qui est légèrement plus étroite que celle des lignes de luminophores. Par conséquent, les courants d'électrons traversantles ouvertures 50 et ventant frapper les lignes de luminophores seront plus étroits que les lignes de luminophores et, ainsi qu' on l'a indiqué précédemment, le tube estuntube àtolérance positive selon la direction horizontale ou X-X. Les ouvertures 50 dans chaque colonne 48 sont séparées des ouvertures adjacentes 50 de la meme colonne par des parties pleines transversales 52 du masque 34. En raisondela présence decesparties pleines 52, des parties de chaque ligne de luminophores, dans les tubes selon la technique antérieure présentant des lignes continues, sont protégées des faisceaux électroniques. Dans le présent exemple de réalisation, les parties de l'écran 32, protégées des faisceaux électroniques 38 parles parties pleines 52 du masque 34, sont recouvertes par des plaques d'un matériau absorbant la lumière, par exemple en graphite. Ces plaques 54, alignées aveclesparties intermédiaires pleines 52, constituent les seules zones absorbant la lumière de l'écran 32. Une dimension typique pour chacune de telles zones absorbant la lumière est de l'ordre de 0, 2 mm (direction Y-Y) par 1, 0 mm (direction X-X), la couver ture totale de l'écran étant d'environ 20 %.Dans l'exemple de réalisation dis- cuté précédemment, la largeur des zones absorbant la lumière, mesurée dans une direction parallèle à la dimension longitudinale des fentes du masque (direction Y-Y) est sensiblement égale à la largeur des parties pleines 52 mesurée dans lamême direction. Dans d'autres exemples de réalisation, la largeur des zones absorbant la lumière peut hêtre plus grandequelalargeur des parties pleinestellesque 52 (condition de tolérance négative dans la directionY-Y) ou bien la largeur des zones absorbantla lumière peut être plus petite que la largeur des parties pleines (conditionde tolérance positive dans la direction Y-Y).La longueur préférée (dans la direction X-X), des zones absorbant la lumière est égale à la largeur de trois lignes cathodoluminescentes consécutives de l'écran. Dans les procédés de la technique antérieure pour former une matrice absorbant la lumière sur un panneau frontal de tube électronique, on applique sur ce panneau frontal un matériau photoresist et on réalise trois photo expositions séparées en utilisant le masque d'ombre du tube comme modèle photographique. Chacune de ces expositions détermine les emplacements où un arrangement d'un luminophore émettant de la couleur sera déposé par un procédé ultérieur. Lorsqu'il est terminé, le panneau frontal comporte une matrice absorbant la lumière, munie d'ouvertures situées aux emplacements voulus des trois arrangements de luminophores. Alors que les procédés selon la technique antérieure exigent trois expositions en utilisant trois lentilles optiques différentes, la partie de l'écran 32 absorbant la lumière peut êtrefabriquée en n'employant qu'une seule photoexposition utilisant une lentille unique. Cette expositionunique peut hêtre effectuée en projetant des rayons lumineux à partir de deux, ou plus, points séparé s, mais de préférence en utilisant soit une source de lumière linéaire placée perpendiculairement à la dimension longitudinale des colonnes d'ouvertures, soit une source lumineuse ponctuelle que l'on déplace dans la direction perpendiculaire àla dimension longitudinal e des colonnes d'ouvertures.La longueur dela source lumineuse linéaire ou l'am plitude de déplacement de la source lumineuse ponctuelle doit être suffisante pour s'assurer que toute la zone voulue de l'écran comportant le matériau photoresist soit exposée, à l'exception des zones situées derrière lesparties pleines qui serontprotégées des faisceaux électroniques par ces parties pleines formant écran. Une telle longueur, lorsqu'elle est projetée au travers d'une fente du masque sur le panneau frontal, doit hêtre égale àla largeur désirée de trois lignes cathodoluminescentes consécutives. On trouvera dans les brevets américains N" 3. 558. 310 et 3. 788.846 d'autres détails concernant la réalisation de la partie absorbant la lumière d'un écran. Lorsque l'on réalise les parties de l'écran absorbant la lumière, il peut être désirable de former ces parties pleines de façon qu 'elles soient plu s étroite s ou plus larges que les partie s pleine s dans la direction Y-Y. Le brevet américain N" 3.788.846 mentionné plus haut décrit desprocédés d'impression réduisant les dimensions des perforations de façon que les ou- vertures de la matrice absorbant la lumière soientplus petites que les perforations. Ala suite de la formation dela partie de l'écran absorbantlalumière, les lignes cathodoluminescentes peuvent être formées de différentes façons. Par exemple, les lignes peuvent être continues, recouvrant le coté posté- rieur des zones absorbant la lumière, ou bien elles peuvent être intermittentes de façon à ne pas recouvrir les zones absorbant la lumière. Des lignes continues sont formées soit à l'aide d'une source lumineuse ponctuellepositionnéeparallèlement à la dimension longitudinale des fentes du masque, soit en utilisant une source lumineuse ponctuelle ou une courte source lumineuse linéaire que l'on déplace parallèlement à ladimensionlongitudinale des fentes. Des lignes interrompues peuvent être formées en utilisant soitune source lumineuse ponctuelle fixe, soit une source lumineuse linéaire fixe trop courte pour que des rayons lumineux viennent aboutir derrière les par ties pleines.Le brevet américain déjà cité N" 049.451 décrit un procédé de formationde lignes continues. Des tubes àtolérance positive, selonlatechnique antérieure, sans matériaux absorbant la lumière sur l'écran doivent utiliser un panneau frontal en verre pré sentant un coefficient de transmission relativement faible afin d'atténuer la lumière ambiante venant frapper le panneau frontal qui la réfléchit versles éléments luminophores. Par suite de l'addition à l'écran des matériaux absorbant la lumière, selon la présente invention, un verre présentant un coefficient de transmission d'environ 85 % peut être utilisé pour réaliser le panneau frontal. Une technologie de fabrication perfectionnée permet unie réduction des tolérances permises dans l'accord du faisceau électronique avec les élé- ments luminophores. En mettant en oeuvre un exemple de réalisation selon l'invention, il est possible de tirer pleinement avantage de cette technologie perfectionnée enutilisant le concept de tolérance positive selon la direction horizontale ou X-X. Ceci est possible étant donné que les zones absorbant la lumière sont alignées avec les parties intermédiaires pleines etn'interceptent, dans la plupart des modes de réalisation, qu'un très faible pourcentagedes faisceaux électroniques.Par conséquent, les zones absorbantla lumière selon la présente invention ont un effet négligeable sur la sortie potentielle de lumière qui peut être obtenue par des précisions de fabrication augmentées. C etteinvention apporte également plusieurs avantages par rapport à un tube du type masque à fentes, à écran de lignes qui possède des zones absorbant la lumière entre chaque ligne de luminophores En raison de la dimension relativement importante des zones absorbant la lumière, selon l'exemple de réalisation préféré du dispositif conforme à cette invention, par rapport aux fines lignes de matrice des tubes de la technique antérieure, la dimension des zones absorbant la lumière est plus facile à contrôler pendant la formation de l'écran, ce qui améliore la qualité de cet écran tout en réduisant le taux de mise au rebut.La présence des taches sur le masque qui constituent une configuration irrégulière remarquable provoquée par la non-uniformité de la largeur des fentes, qui est décelée sur l'écran des tubes matrices de la technique antérieure, ne se retrouve pas sur un tube réalisé selon cet exemple préféré de réalisation.De meme, lorsque le tube n'est pas excité jusqu'à laluminescence, l'aspect d'un écran d'un tube réalisé selon la présente inventionestplus uniforme que celui de la plupart des tubes matrices selonla techniqueantérieure. 1l se produit un certain nombre d'améliorations étant donné que la gradation centre-bordque l'on décelait dans certains écrans de tubes matrices selon la technique antérieure, est plus clairement définie visuellement par la matrice, alors qu'il n'existe pas une telle définition optique dans l'exemple préféré selon l'invention. On remarquera que, bien que les zones absorbant la lumière de l'exemple préféré de l'invention soient indépendantes des tolérances horizontales du tube, la sortie de lumière est sensible aux erreurs verticales. Par exemple, si la dimension verticale d'une plaque absorbant la lumière est juste bgale àla projection d'une partie intermédiaire pleine sur l'écran, tout décalage vertical dsun faisceau électronique amènera une partie du faisceau àvenir frapper une zone absorbantla lumière, cequiaura pour conséquence de réduire légèrement la sortie de lumière. Par conséquent, afin de compenser ces tolérances verticales et maintenir l'uniformité, on préfère former les plaques absorbant la lumière avec une dimension verticale soit plus grande, soit plus petite, que les projections des parties inter médiairespleines sur l'écran. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS I) Tube image couleur qui comprend un écran de lignes cathodoluminescentes et un masque d'ombre perforé de fentes rangées en colonnes et séparées par des parties pleines, ce tube image étant caractérisé en ce que le dit écran (32) comprend des zones absorbant la lumière constituées par des plaques (54) alignées avec les dites parties pleines (52) 2) Tube image couleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension desdites zones absorbant la lumière dans une direction perpendiculaire à la dimension longitudinale desdites fentes (50) est sensiblement égale à la largeur de trois lignes cathodoluminescentes consécutives (42, 44, 46) dudit écran mesurée selon la même direction. 3) Tube image couleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites zones absorbant la lumière recouvrent sensiblement 20 % de la surface de l'écran. 4) Procédé de fabrication de zones absorbant la lumière sur un écran d'un tube image couleur comportant des zones de lignes cathodoluminescentes, ce tube comportant un masque perforé de fentes disposées en colonnes, les fentes de chaque colonne étant séparées par des parties pleines du masque, ce procédé consistant à réaliser une photoexposition d'un matériau photosensible sur le panneau frontal du tube en utilisant le masque comme modèle photographique etde la lumière projetée à partir d'au moins deux points séparés, ce procédé étant caractérisé en ce qu'une ligne droite reliant lesdits points est perpendiculaire àla dimension longitudinale des fentes (50) du masque (34). 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits deux points séparés sont définis par les extrémités d'une source lumineuse linéaire. 6)Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite photo- exposition est effectuée àpartir d'une source ponctuelle qui est déplacée entre lesdits points séparés. 7) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits points séparés sont écartés dtune distance suffisante pour projeter des rayons lumineux au travers d'une fente du masque afin de frapper le matériau photosensible selon un écartement qui est égal à la largeur désirée de trois lignes cathodoluminescentes consécutives (42, 44, 46).