Brevet FR2435806A1 — publié le 19800404

Cette invention concerne des tubes à rayons cathodiques tels que ceux utilisés dans les récepteurs de télévision en couleurs, et elle vise plus parti culièrement l'espacement masque-écran des- tubes à rayons cathodiques comportant des ma-sques d'ombre ondulés. Dans un tube à rayons cathodiques de type à masque d'ombre utilisé dans la télévision pour produire une image en couleur, une pluralité de faisceaux électroniques convergents sont projetés,au travers d'un masque d'ombre de sélection de couleur pourvu d'une multitude d'ouvertures, vers un écran de mosaïque de luminophores. Les trajectoires des faisceaux au travers du masque sont telles que chaque faisceau vient frapper et n'exciter qu'un seul type de luminophore émettant de la couleur sur écran. Dans les tubes électroniques selon la technique antérieure, des parties des trois faisceaux électroniques traversent une ouverture donnée du masque, afin de venir frapper trois éléments luminophores adjacents de la meme triade sur l'écran.L'espacement masqueécran, dans de tels tubes, est appelé "espacement de premier ordre". La géométrie du tube, dans de tels tubes, est définie par l'équation suivante La 3s dans laquelle q est l'espacement masque-écran; L est l'espacement entre le plan de déviation et l'écran a est l'espacement entre les ouvertures adjacentes de masque ; et, s est ltespacement d'un faisceau électronique décalé de l'axe longitudinal central du tube dans le plan de déviation nulle. L'espacement masque-écran q, pour un tube à rayons cathodiques typique de type 25V 100" ayant un écran en ligne et un canon électronique en ligne, varie de 16 mm à environ 18,5 mm, cet espacement étant mesuré parallèlement à l'axe de symétrie longitudinale du tube. Dans un article paru dans la publication américaine "Journal of the SMPTE", volume59, Juillet 1952, au nom de S.H. Kaplan, et intitulé : "Theory of Paràllax Barrier", la possibilité de choisir des espacements masque-écran supérieurs à un espacement de premier ordre a été discutée, l'équation indiquée ci-dessus ne s'appliquant plus à de tels espacements. Avec des espacements ordre supérieur, les éléments de luminophores d'une triade d'écran sont excités par des portions des faisceaux électroniques passant au travers d'ouvertures différentes de masque. Cependant, l'article ci-dessus n'indique aucun avantage pouvant être retiré de l'utilisation d'espacements d'ordre supérieur.En réalité, à l'heure actuelle, aucun usage commercial n'a été fait en ce qui concerne un espace masque-écran d'ordre plus élevé. L'excitation des écrans de luminophores pour la télévision en couleurs à l'aide d'une source lumineuse située à un emplacement plus élevé que les centres de couleur de premier ordre a été décrite dans le brevet américain n" 3 282 691. Bien que le procédé décrit dans ce brevet ait permis de produire des tubes commerciaux, aucun tube commercial n'a été réalisé avec des faisceaux électroniques fonctionnant en des centres de couleur d'ordre plus élevé. Récemment, une modification dans -la conception d'un tube à masque d'ombre a été suggérée par le brevet américain n" 4 072 876. Selon cette modification, un masque d'ombre est muni d'ondulations parallèles et d'ouvertures en forme de fentes disposées en colonnes parallèles aux ondulations. L'espacement entre les colonnes d'ouvertures, à l'intérieur du tube, peut varier de fa çon sensiblement proportionnelle aux variations horizontales de l'espacement masque-écran. Compte tenu de cette variation possible, l'espacement ouverture (colonne)-ouverture (colonne), "a" varie dans un rapport 2 à 1 sur le masque. Afin de maintenir une émission appropriée d'électrons, la largeur de l'ouverture doit également varier dans un domaine de 2 à 1. Un tel domaine étendu représente un problème, en ce qui concerne la gravure du masque et la préparation des ouvertures de la matrice, étant donné qu'ilest difficile de maintenir les tolérances exigées, lorsqu'il y a des variations trop importantes dans les dimensions des ouvertures et dans les ouvertures de la matrice. Cette invention se propose d'éliminer ces inconvénients en réduisant les problèmes de gravure que l'on rencontre à l'heure actuelle lors de la fabrication d'un masque ondulé, en utilisant, dans la conception du tube électro nique > des positions de masque d'ordre plus élevé. En conséquence, cette invention a donc pour objet un tube à rayons cathodiques caractérisé, notamment, en ce que l'espacement entre un masque perforé ondulé et un écran et l'espacement entre les ouvertures du masque d'ombre sont déterminés de façon à obtenir 1 'excitation d'éléments adjacents de la même triade de l'écran par des portions de différents faisceaux électroniques traversant différentes ouvertures. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, qui en illustrent des exemples de féalisation non limitatifs. -Sur les dessins - la Figure 1 est une vue en plan, en coupe axiale verticale partielle, d'un tube à rayons cathodiques selon la-technique antérieure, muni d'un masque d'ombre ondulé; - la Figure 2 est une vue en plan, partiellement en coupe axiale verticale, d'un tube similaire au tube de la Figure 1, mettant en oeuvre un exemple de réalisation de l'invention, - la Figure 3 est une vue schématique, en élévation latérale, illustrant divers emplacements de masques d'ombre par rapport à un écran et l'incidence des portions des trois faisceaux électroniques ; et, - la Figure 4 est une vue schématique, en élévation latérale, montrant divers emplacements de masque d'ombre par rapport à un écran, pour lesquels. les faisceaux électroniques extérieurs rouge-bleu ont été inversés par rapport à-la Figure 3. La Figure 1 représente un tube à rayons cathodiques rectangulaire 18 selon la technique antérieure, comportant une enveloppe de verre sous vide 20 munie d'un panneau rec tangulaire 22 et d'un col tubulaire 24, raccordés l'un à l'autre par une partie conique en forme d'entonnoir 26. Le panneau 22 comporte une plaque frontale d'observation ou de visualisation 28, et un bord périphérique ou paroi latérale 30/qui est scellé sur Ia partie conique 26. Un écran 32-, constitué d'une mosaïque de luminophores tricolores, est positionné sur la surface interne de la plaque frontale 28.L'écran 32 est un écran en ligne constitué par un arrangement ou réseau de lignes ou de bandes de luminophores parallèles, les lignes de luminophores s'détendant sensiblement parallèlement à l'axe vertical du tube, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction de balayage à haute fréquence. La zone comprise entre les lignes de phosphore peut être remplie d'un matériau absorbant la lumière. Une électrode de sélection de couleur. ou masque d'ombre 34, ondulée et-munie d'une pluralité d'ouvertures, est montée de façon amovible dans le tubé, avec un écartement prédétermine; par rapport à l'écran 32. Dans le masque 34, des ondulations parallèles 34 s'étendent verticalement, et la forme d'ande ondulée s'étend horizontalement. Les ouvertures du masque 34 sont réalisées sous la forme de fentes, qui sont verticalement alignées en colonnes parallèles aux ondulations. Un canon en ligne 36, représen té schématiquement sur la Figure 1, 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 trajetoires convergentes coplanaires au travers -du masque 34, vers l'écran 32. Un tube image couleur 40 mettant en oeuvre un exemple de réalisation de l'invention a été représenté à la Figure 2. Pour simplifier l'identification des constituants de ce tube tous les composants du tube 40 qui sont similaires aux composants du tube 18 selon la technique antérieure -et représentEà la Figure 1- ont été désignés par les meme références, et seuls les composants modifiés ont été identifiés par des références différentes. La première différence pouvant être observée dans le tube 40, par rapport au tube 18, est l'espacement masque-écran. Dans le tube-40, un masque 42 est espacé de l'écran 32 d'une distance bien plus importante que celle séparant l'écran 32 du masque 34, dans le tube antérieur 18. On peut se référer à cet espacement masque-écran supérieur comme constituant un positionnement du masque 42 en un emplacement d'un second ordre ou d'un ordre plus élevé par rapport à l'écran 32. Dans ces positions d'ordre plus élevé, l'espacement des colonnes d'ouvertures et la largeur des ouvertures varient tous deux par rapport à l'espacement de premier ordre. Le concept due cet espacement augmenté est illustré, en outre, par les Figures 3 et 4. Dans ces deux Figures, les emplacements des éléments de luminophores constituant l'écran 32 sont les memes ; cependant, les orientations des faisceaux extérieurs B et R sont inversées. Dans chacun des dessins, on a représenté les masques dans une pluralité de positions possibles dans lesquelles ils peuvent jouer le rale de sélection de couleur. Les emplacements ou positions désignés par des chiffres pairs sont associés à un arrangement de canon, cependant que les emplacements ou positions désignés par des chiffres impairs sont associés à l'arrangement de canon inverse. Sur chacune de ces Figures 3 et 4, les positions de masque possibles ont été représentées en traits gras, et les emplacements de masque alternés, pour la disposition alternée du canon électronique, ont été représentés par des traits mixtes. La position 1, comme représentée à-la Figure 4, indique l'emplacement du masque de premier ordre, pour un masque ondulé d'un tube selon la technique antérieure, dans lequel des portions des trois faisceaux électroniques se croisent à l'intérieur de chaque ouverture de masque, pour venir frapper trois éléments luminophores adjacents ou consécutifs d'une triade de l'écran. Une triade, telle que représentée sur les dessins, comprend-trois éléments consécutifs de luminophores, l'élément qui est associé au faisceau électronique central constituant le centre de chacune des triades. Pour des positions du masque d'ordre supérieur, selon différents modes de réalisation de cette invention, les parties des faisceaux électroniques qui frappent des éléments de luminophores adjacents ou consécutifs ne traversent jamais les mêmes ouvertures, mais elles passent toujours au travers d'ouvertures différentes. La première position possible du masque d'ordre supérieur a été représentée,sur la Figure 3, comme étant la position 3. On remarquera que, lorsque le masque est placé dans la position 2, l'arrangement de canon est inversé par rapport à l'arrangement de canon de la position de masque du premier ordre selon la technique antérieure. Dans la position 2, les dimensions et l'espacement des ouvertures de masque doivent varier à partir de ce qu'ils étaient dans le masque de la position 1, pour maintenir les memes positions de l'élément luminophore et les mêmes dimensions sur l'écran. De façon spécifique, les ouvertures sont légèrement plus petites et plus proches les unes des autres. Compte tenu de ces changements, l'équation exprimant la géométrie du tube écrite précédemment: q La , n'est plus applicable.A la place de cette équation, la 3s relation donnant la géométrie du tube, pour l'exemple particulier de réalisation de la position 2, deviens 2La 3s Avec une telle géométrie de tubes les parties correspondantes des deux faisceaux extérieurs R et B qui viennent frapper des éléments d'écran adjacents dans la meme triade, traversent des ouvertures adjacentes à celle au travers de laquelle passe le faisceau central pour venir frapper l'élément central de la triade. La position 3, comme la position 2, est une position de masque de second ordre avec un canon électronique occupant une position inversée. Ici encorse, des parties des deux faisceaux électroniques extérieurs traversent des ouvertures adjacentes à l'ouverture au travers de laquelle passe une partie correspondante du faisceau central pour venir frapper une triade d'écran particulière d'éléments luminophores adjacents ou consécutifs. Bien que les positions 2 et 3 du masque soient désignées toutes les deux comme étant des positions de second ordre (positions pour lesquelles des portions des faisceaux extérieurs passent au travers d'ouvertures adjacentes à celle que traverse le faisceau central pour frapper une triade de luminophores particulière), l'espacement masqueécran est considérablement différent, pour ces deux positions.Cette différence est exprimée par l'équation du tube. pour la position 3, qui est q = 4La 3s Une position de masque du troisième ordre est une position dans laquelle les parties des faisceaux extérieurs qui viennent frapper les éléments luminophores, dans une triade particulière, traversent des ouvertures qui sont constituées par deux ouvertures enlevées de l'ouverture que traverse une partie du faisceau central pour venir frapper un élément luminophore de la même triade. Exprimé d'une façon différente, ceci signifie que les portions des faisceaux extérieurs traversant la même ouverture que le faisceau central frapperont deux triades éloignées de la triade frappée par le faisceau central. On a représenté, sur la Figure 33 un arrangement du troisième ordre avec un masque positionné à la position 4. L'équation de la géométrie du tube, pour cette position 4, est la suivante q = 5La 3s Une variante de cet arrangement de troisième ordre est représentée à la Figure 4, le masque étant dans la position 5. L'équation donnant la géométrie du tube, pour cet exemple de réalisation de l'invention, est la suivante q = 7La 3s Bien qu'ils deviennent quelque peu moins désirables, des arrangements de canon-écran-masque d'un ordre supérieur au troisième ordre sont possibles et faisables. On a représenté, sur les Figures 3 et 4, deux arrangements du quatrième ordre, avec des masques placés aux positions 6 et 7, respectivement. L'équation donnant la géométrie du tube, pour un masque occupant la position 6, est q = 8La 3s et l'équation de la géométrie du tube, pour un masque en position 7, est la suivante q=1OLa 3s En examinant les équations pour les arrangements du second ordre et d'ordres supé-rieurs, on a pu remarquer-qu'une équation générale exprimant la géométrie du tube pour de tels arrangements s'écrivait q = nLa 3s équation dans laquelle n est un nombre entier supérieur à 1 et qui n'est pas multiple de 3, c'est-à--dire 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16 I1 demeure bien entendu que, bien que les exemples de réalisation des Figures 3 et 4 aient été décrits comme comportant des écrans identiques,avec des éléments luminophores formant ces écrans positionnés selon des orientations identiques, il-est égalément possible d'inverser les positions des deux éléments d'écran extérieurs de chaque triade et de maintenir les faisceaux électroniques dans les mêmes orientations que celles qu'ils occupaient dans la configuration de premier ordre selon la technique antérieure. Ainsi qu'on l'a indiqué dans la description qui précède, dans les tubes récemment proposés, l'espacement ouverture-ouverture "a" varie de façon sensiblement proportionnelle aux variations de l'espacement masque-écran "q". En utilisant un aspect de la présente invention qui consiste à augmenter la valeur absolue de "q", on peut remarquer que, pour la variation nonuniforme de "q", comme dans un tube possédant un masque ondulé, la variation de la va leur "a" peut être réduite. Par exemple, si, dans un tube selon la technique antérieure, l'espacement "q" varie à partir de 16 mm en un point, jusqutà une valeur de 18,5 mm. en un autre point, le rapport de l'espacement "q" entre ces deux points est de 1,16. Cependant, si l'on maintient la- meme va riation de 2,5 mm. entre les points, et si l'on augmente la valeur absolue de "q" de telle façon que l'espacement "q" au premier point soit 32 mm., et l'espacement "q" au second point soit 34,5 mu., le rapport "q" entre ces deux points devient 1,08.Par conséquent, étant donné que l'espacement "a" peut varier proportionnellement à la variation de l'espacement "q", la varia tion de l'espacement "a'! est réduite d'environ 16 % à 18 % > Bien que l'article de Kaplan, cité plus haut, suggère l'utilisation pos sible de positions de masque du second ordre ou d'ordres supérieurs, dans des tubes électroniques possédant des masques plats ou sphériques, cet article ne contient aucune mention selon laquelle on pourrait tirer quelque avantage d'un tel positionnement de masque. En fait, jusqu'à présent, on n'a trouvé aucun avantage à utiliser des positions de masque du second ordre ou d'ordres plus élevés. Cependant, la présente invention reconnait que la combinaison unique du concept d'un masque ondulé avec des positionnements de masque du second ordre ou d'ordres plus élevés apporte un résultat nouveau et inattendu que personne, expert dans la fabrication des tubes électroniques, n'avait pensé pouvoir obtenir. L'avantage essentiel réside dans la- simplification de la variation de la. largeur de I'ouverture, qui est telle que les tolérances requises pour des tubes électroniques de qualité commerciale peuvent être respectées lorsqu'on utilise les techniques classiques de gravure de masque. I1 demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Tube à rayons cathodiques comportant un écran constitué d'éléments luminophores s'étendant verticalement, disposés en triades de luminophores émettant des couleurs différentes, un masque d'ombre perforé et ondule, monté de façon adjacente audit écran et dont les ondulations sont verticales, ce tube étant caractérisé en ce que ledit masque (42) est espacé dudit écran (32) selon un emplacement de masque supérieur à un premier ordre (position 2, 3, 4, 5, 6, 7) de manière que des éléments adjacents, dans la même triade dudit écran, soient excités par des portions de faisceaux électroniques différents (38) traversant différentes ouvertures dudit masque. 2 - Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espacement masque-écran, dans ledi t tube, est défini par l'équation: q = nLa 3s dans laquelle: q est l'espacement masque-écran L est l'espacement plan de déviation-écran a est l'espacement entre des ouvertures du masque parallèles à une ligne passant au travers de deux faisceaux, dans le plan de déviation s est l'espacement entre l'axe longitudinal de symétrie dudit tube et le centre d'un faisceau électronique désaxé dans ledit plan de déviation ; et, n est un nombre entier positif supérieur à 1, qui n'est pas multiple de 3.