Brevet FR2472263A1 — publié le 19810626

"Tube à rayons cathodiques pour image en couleur." L'invention concerne un tube à rayons cathodiques ser- vant à reproduire des images colorées dans lequel sont pré- vus des moyens permettant d'engendrer plusieurs faisceaux d'électrons, un écran image comportant un grand nombre de régions émettant une luminescence en couleurs différentes et des moyens de sélection des couleurs munis d'un grand nombre d'ouvertures destinées à ce que chaque faisceau d'électrons ne frappe que des régions luminescentes d'une seule couleur et conçus du reste pour engendrer un champ magnétique quadripolaire pour la formation d'une lentille électronique quadripolaire magnétique dans chaque ouverture, régions luminescentes qui présentent la forme de bandes pratiquement parallèles, dont la direction longitudinale est pratiquement parallèle à la direction de défocalisation des lentilles quadripolaires. Un tel tube à rayons cathodiques du genre à post-foca- lisation est connu du brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 135 111. La post-focalisation vise à augmenter la lumines- cence de l'image représentée par augmentation de la trans- mission des moyens de sélection des couleurs. Dans les tubes sans postfocalisation, une très grande partie, par exemple à 85 % des électrons est interceptée par le soi-disant masque à ombre. Or, l'application de post-focalisation per- met d'agrandir les ouvertures dans les moyens de sélection des couleurs du fait que les spots électroniques sur l'écran sont notablement plus petits que les ouvertures par suite de la focalisation se produisant dans les ouvertures, de sorte qu'il existe suffisamment d'espace entre les spots électroniques des divers faisceaux d'électrons. L'effet lentillaire de ces lentilles quadripolaires est assez élevé, comparativement aux lentilles à symétrie axiale, du fait que le champ magnétique est perpendiculaire au trajet des électrons, de sorte qu'il suffit d'utiliser une magnétisation notablement plus faible que dans le cas 2 2472263 de lentilles à symétrie axiale. Le fait qu'une lentille quadripolaire fournit une focalisation dans une seule di- rection et une défocalisation dans une direction perpendi- culaire à la première direction, ne constitue en principe pas d'inconvénient lorsque tous les quadripôles présentent la même orientation. C'est pour cette raison que les ré- gions luminescentes de l'écran-image sont sous forme de bandes pratiquement parallèles dont la direction longitu- dinale est pratiquement parallèle à la direction de défoca- lisation des lentilles quadripolaires. Dans le tube à rayons cathodiques connu, les moyens de sélection des couleurs sont munis d'ouvertures pratiquement carrées, dont une diagonale s'étend dans la direction des bandes. Quatre pôles magnétiques à aimantation cyclique nord-sud-nord-sud sont disposés sur les faces des ouvertu- res carrées. Les bandes en.phosphore qui constituent ensem- ble l'écran image, sont appliquées, comme il est d'usage, à l'aide d'un procédé photographique. Les moyens de sélec- tion des couleurs sont représentés sur une couche photosen- sible sur la partie de fenêtre du tube. Etant donné la transmission élevée des moyens de sélection de couleur et la forme des ouvertures, la méthode d'exposition utilisée doit être à même de représenter, d'une façon fortement ré- trécie, les ouvertures ou les autres parties des moyens de sélection des couleurs sur la couche photosensible. Cela a été très difficile à réaliser dans les tubes à rayons catho- diques connus jusqu'à présent, comme ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 4 135 111, ce qui sera expliqué ci-après en détail. Ainsi, la présente invention vise à proposer un tube à rayons cathodiques permettant la post-focalisation à l'aide de lentilles quadripolaires ma- gnétiques et l'obtention de bandes luminescentes égales à l'aide d'une méthode d'éclairage simple. Conformément à l'invention, un tube à rayons cathodiques du genre mentionné dans le premier alinéa est caractérisé en ce que les ouver- tures sont oblongues, essentiellement-hexagonales et symé- triques par rapport à leur axe longitudinal et leurs axes longitudinaux se situent dans plusieurs rangées parallèles s'étendant pratiquement parallèlement aux bandes, le tout de façon que les ouvertures de deux rangées voisines soient décalées les unes par rapport aux autres. Les moyens de sélection des couleurs sont constitués par une plaque ferro- magnétique munie desdites ouvertures et magnétisée de façon à présenter, de façon cyclique, un pôle nord, un pôle sud, un pôle nord et un pôle sud le long du bord de chaque ou- verture. Les moyens de sélection des couleurs peuvent éga- lement être constitués par une plaque non-ferromagnétique, qui est munie desdites ouvertures et d'une couche en maté- riau magnétisable, couche qui est magnétisée de façon qu'un pôle nord, un pôle sud, un pôle nord et un pôle sud soient présents de façon cyclique le long du bord de chaque ouver- ture. Les angles des ouvertures hexagonales sont de pré- férence arrondis, ce qui est favorable du point de vue électronique optique. La description ci-après, en se référant au dessin an- nexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une coupe horizontale dtun tube à rayons cathodiques servant à reproduire des images colo- rées conformes à l'invention. La figure 2 illustre la focalisation à l'aide d'une lentille quadripolaire magnétique. La figure 3 illustre le principe de la focalisation quadripolaire -magnétique. La figure 4 représente schématiquement, en perspective, des moyens de sélection des couleurs suivant l'état de la technique disposés devant un écran image. La figure 5a montre en vue les moyens de sélection des couleurs selon la figure 4. La figure 5b montre la répartition de l'intensité lu- mineuse derrière les moyens de sélection des couleurs pen- dant l'exposition, lors de l'application des bandes lumi- nescentes. La figure 6a montre en vue les moyens de sélection des couleurs conformes à l'invention. La figure 6b illustre la répartition de l'intensité lumineuse derrière les moyens de sélection des couleurs conformes à l'invention pendant l'exposition, lors de l'ap- plication des bandes luminescentes et - la figure 7 montre en vue les moyens de sélection des couleur conformes à l'invention dont les ouvertures sont arrondies. Le tube représenté sur la figure 1 est muni d'une enve- loppe en verre 1, de moyens 2 servant à engendrer trois faisceaux d'électrons 3, 4 et 5, d'un écran image 6, de moyens de sélection des couleurs 7 et de bobines de dévia- tion 8. Les faisceaux d'électrons 3, 4 et 5 sont engendrés dans un plan, le plan de dessin de la figure 1, et sont dé- viés à l'aide des bobines-de déviation 8 sur l'écran image 6. L'écran image 6 est constitué par un grand nombre de ban- des émettant une luminescence en rouge, vert et bleu, dont la direction longitudinale est perpendiculaire au plan du dessin. Lors de l'utilisation normale du tube, les bandes luminescentes sont verticales et la figure 1 représente donc une coupe horizontale du tube. Les moyens de sélection des couleurs 7, qui sont décrits plus en détail à l'aide des figures 3, 4, 5, 6 et 7, comportent un grand-nombre d'ou- vertures 9, qui sont représentées que schématiquement sur la figure. 1. Les trois faisceaux d'électrons 3, 4 et 5 traver- sent les ouvertures 9 de façon à former un petit angle entre eux et ne frappent ainsi chacun que les bandes lumi- nescentes d'une seule couleur. Les ouvertures 9 '-des moyens -30 de sélection des couleurs 7 sont donc très rigoureusement positionnées par rapport aux bandes luminescentes de l'écran image 6. Dans ledit brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 135 111, des lentilles quadripolaires magnétiques sont formées dans les ouvertures 9 pour la focalisation des faisceaux d'électrons. Le principe cônnu en soi de la lentille quadripolaire magnétique sera expliqué une autre fois à l'aide de la figure 2. Quatre pôles magnétiques pré- sentant une aimantation cyclique nord-sud-nord-sud (N-S-N-S) constituent un champ magnétique, dont plusieurs lignes de champ sont désignées par les références '10, 11,-12 et 13. Un faisceau d'électrons, dont l'axe coïncide avec l'axe 14 de la lentille quadripolaire et dont les électrons se déplacent perpendiculairement au plan du dessin vers l'arrière subit les forces de focalisation et de défocalisation désignées par les flèches 15, 16, 17 et 18. La section du faisceau d'électrons est donc allongée dans la direction verticale et rétrécie dans la direction horizontale. La figure 3 représente schématiquement une telle len- tille quadripolaire magnétique disposée dans une ouverture 9 des moyens de sélection des couleurs 7. La magnétisation suivant le bord de l'ouverture 9 est désignée par N, S, NI S de façon à former un champ quadripolaire. Le faisceau d'électrons traversant l'ouverture 9 est focalisé dans le plan représenté de façon horizontale et ensuite défocalisé dans le champ représenté de façon verticale, le tout de fa- çon que, lorsque l'écran image se trouve exactement au foyer horizontal, il se forme le spot électronique 19, ce qui est avantageux lorsque la focalisation ne s'effectue pas exacte- ment sur l'écran image 6, pour qu'il se forme un spot élec- tronique plus large sur l'écran image. La focalisation n'est guère influencée lorsque le faisceau d'électrons traverse l'ouverture 9 de façon à former un petit angle avec cette dernière. Ainsi, la sélection des couleurs des trois fais- ceaux d'électrons 3, 4 et 5 s'effectue d'une façon entière- ment analogue à celle dans le tube à masque d'ombre connu. Toutefois, par suite de la forte focalisation, l'ouverture 9 peut être notablement plus grande que dans le tube à mas- que d'ombre connu, de sorte qu'un nombre beaucoup plus éle- vé d'électrons frappe l'écran image 6 et qu'il se forme une image beaucoup plus claire. La défocalisation dans la direc- tion verticale ne suscite pas nécessairement d'inconvénients lorsqu'on utilise des bandes luminescentes parallèles à la direction longitudinale du spot 19. La figure 4 représente les moyens de sélection des couleurs selon l'état de la technique. Ces moyens de sélec- tion des couleurs 7 sont constitués par une grille de deux jeux de bandes parallèles en matériau magnétique doux 20 et 21 qui se croisent. Les bandes sont reliées aux points de croisement par de petits disques 26, 27, 28 et 29 en maté- riau magnétiquement permanent. La direction de magnétisa- tion de tous les disques est perpendiculaire au plan de la grille et dans cet exemple de réalisation, elle est telle que le pôle nord des disques soit dirigé vers le côté du canon électronique et le pôle sud vers le côté de l'écran image. Chaque jeu de bandes parallèles 20 et 21 comporte un grand nombre de bandes, dont seules les bandes 22, 23 et 24, 25sont respectiverment représentées sur la figure et définissent l'une des nombreuses ouvertures 9 des moyens de sélection des couleurs 7. Les bandes 22 et 23 constituent les pôles nord et les bandes 24 et 25 les pôles sud de la lentille quadripolaire. Cette lentille quadripolaire assure la focalisation du faisceau d'électrons dans la direction horizontale et la défocalisation du faisceau d'électrons dans la direction verticale, de façon à former le spot oblong 19 sur la bande luminescente G, qui est constituée par une substance luminescente émettant une luminescence verte. D'une façon analogue, les autres faisceaux d'élec- trons sont à même de représenter un spot oblong sur les bandes luminescentes R et B respectivement en une substance émettant une luminescence rouge et une luminescence bleue. Il est évident que le spot oblong 19 doit frapper rigoureu- sement la bande luminescente pour obtenir une image de cou- leur très pure. A cet effet, il est nécessaire que les ban- des luminescentes soient situées rigoureusement derrière les ouvertures des moyens de sélection des couleurs. C'est pour cette raison que dans les tubes d'image de couleurs à masque d'ombre connus, le masque d'ombre est utilisé lui- même comme modèle pour l'application, par voie photographi- que, des bandes luminescentes sur la face intérieure de la fenêtre image. Toutefois, dans ces tubes à masque d'ombre connus, les ouvertures étaient si étroites (environ 185pm) que les bandes luminescentes pouvaient être obtenues la représentation de rangées d'ouvertures oblongues espa- cées par de petits ponts sur une couche photosensible ap- pliquée sur la fenêtre image à l'aide d'une source lumineu- se oblongue au point de déviation du tube image. La source longitudinale est choisie de façon que la répartition lumi- neuse derrière les ouvertures et les ponts soit pratiquement homogène. Une telle technique d'exposition a été amplement décrite dans la demande de brevet français NO 2.167.896. Toutefois, une exposition effectuée avec une telle lampe oblongue à travers des moyens de sélection des couleurs selon la figure 4 aboutit à un écran uniformément exposé présentant des lignes verticales plus claires. Cela est la conséquence de la forte transmis- sion du masque. La figure 5b illustre les variations de l'intensité lu- mineuse I derrière les moyens de sélection des couleurs com- me représenté sur la figure 5a en fonction de la distance dc suivant un axe horizontal sur la fenêtre image. Le contras- te se produisant entre les lignes verticales plus claires et le reste de l'écran image est si faible qu'il est très difficile d'obtenir des lignes luminescentes uniformes con- venables. La présente invention fournit une solution pour ces problèmes d'exposition par un choix rigoureux de la forme des ouvertures dans les moyens de sélection de cou- leurs. La figure 6a représente la forme des ouvertures dans les moyens de sélection des couleurs conformes à l'inven- tion. Avec de telles ouvertures, il est possible d'obtenir, outre une forte transmission (+ 45 %), également des bandes luminescentes de qualité supérieure à l'aide des techniques photographiques connues. La figure 6b représente les varia- tions de l'intensité I d'une façon analogue à celle de la A figure 5k. Sur la face intérieure de la fenêtre image sont obtenues des lignes d'ombre 30, qui peuvent être transfor- mées en bandes luminescentes à l'aide d'un système d'impres- sion photographique fonctionnant positivement. A cet effet, on peut recourir entre autres à l'électrophotographie. Ce ne sont donc pas les ouvertures des moyens de sélection couleurs, qui sont représentées pendant l'exposition pour l'application des bandes luminescentes, mais le matériau 31 compris entre les rang"r d'ouvertures. De plus, dans une telle ouverture hexagonale il est toujours possible d'appli- quer une bonne lentille quadripolaire magnétique dans l'ou- verture. La figure 7 montre schématiquement les variations des lignes de champ dans une telle ouverture hexagonale. Cette ouverture présente des angles arrondis, ce qui est fa- vorable du point de vue électronique-optique. Les auverbires hexagonales s'obtiennent de façon usuelle au cours d'un pro- cessus de décapage. Les moyens de sélection des couleurs re- présentés sur la figure 7 sont constitués par une plaque en matériau magnétisable d'une épaisseur de 150 ym, par exem- ple les matériaux Cu Ni CO ou Cu Ni Fe. La longueur des ou- vertures est d'environ 1340 pm et leur largeur est d'enivinxc 510 pm. La largeur requise b du matériau comrpis entre deux rangées d'ouvertures est d'environ 300 Vm. Dans ce cas, la transmission est de 42 %. Dans ce cas, les ouverturesdedeux rangées d'ouvertures voisines sont décalées d'un demi-pas, les unes par rapport aux autres, pour éviter le phénomènede moirage. Le pas est la distance comprise entre les centres des deux ouvertures successives d'une rangée. Après l'ap- plication dès ouvertures,-la plaque est soumise à aimanta- tion de façon à obtenir les pôles magnétiques indiqués par N et S sur la figure 7. De plus, il est possible de réali- ser de tels moyens de sélection des couleurs à partir du matériau utilisé pour l 'enregistrement magnétique (comme par exemple Ferroxduc, constitué par BaFe12019, ferrite magné- tique dure avec 90 % de cobalt et 10 % de phosphore ou 90 % de nickel et 10 % de phosphore) sur un support non ferro- magnétique, par exemple en aluminium, dans lequel sont mé- nagés des ouvertures hexagonales. L'aimantation de tels moyens de sélection de couleurs s'effectue par exemple de la façon décrite dans ledit brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 135 111 à l'aide d'une tête d'enregistrement présen- tant quatre pièces polaires, qui sont munies de bobines tra- versées, dans la direction requise, par un courant élec- trique. REVENDICATIONS 1. Tube à rayons cathodiques servant à re- produire des images colorées dans lequel sont prévus des moyens (2) permettant d'engendrer plusieurs fais- ceaux d'électrons (3, 4, 5), un écran image (6) compor- tant un grand nombre de régions émettant une lumines- cence en-couleurs différentes et des moyens de sélec- tion des couleurs (7) munis d'un grand nombre d'ouver- tures (9) destinées à ce que chaque faisceau d'électrons ne frappe que des régions luminescentes d'une seule cou- leur et conçus du reste pour engendrer un champ magné- tique quadripolaire pour la formation d'une lentille électronique quadripolaire magnétique dans chaque ou- verture (9), régions luminescentes qui présentent la forme de bandes (R, G, B) pratiquement parallèles, dont la direction longitudinale est pratiquement parallèle à la direction de défocalisation des lentilles quadri- polaires, caractérisé en ce que les ouvertures (9) sont oblongues, essentiellement hexagonales et symé- triques par rapport à leur axe longitudinal et leurs axes longitudinaux se situent dans plusieurs rangées parallèles s'étendant pratiquement parallèlement aux bandes (R, G, B), le tout de façon que les ouvertures (9) des deux rangées voisines soient décalées les unes par rapport aux autres. 2. Tube à rayons cathodiques selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les angles des ouver- tures hexagonales sont arrondis. 3. Tube à rayons cathodiques selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de sélection des couleurs (7) sont constitués par une pla- que ferromagnétique munie desdites ouvertures (9) et magnétisée de façon à présenter, de façon cyclique, un p8le nord, un pôle sud, un p8le nord et un p8le sud le long du bord de chaque ouverture.(9}. 4. Tube à rayons cathodiques selon la re- vendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de sélection des couleurs (7) sont constitués par une plaque non-ferromagnétique, qui est munie desdi- tes ouvertures (9) et d'une couche en matériau magné- tisable, couche qui est magnétisée de façon qu'un pâ- le nord, un pôle sud, un. ple nord et un pôle sud soient présents de façon cyclique le long des bords de chaque ouverture (9).