Brevet FR2485803A1 — publié le 19811231

La présente invention est relative à un tube à rayons catho- diques du type à masque-foyer et elle vise également un procédé pour la mise en oeuvre d'un tel tube. Un tube image de type à masque d'ombre pour la télévision en couleur du commerce, qui est un type de tube à rayons cathodiques, comprend généralement: une enveloppe mise sous vide dans laquelle est disposée une cible qui comprend un arrangement d'éléments lu- minophores de trois couleurs d'émission différentes disposés en ordre cyclique; des moyens pour produire trois faisceaux élec- troniques convergents dirigés vers la cible et une structure de sélections de couleur comportant une plaque de masquage perforée disposée entre la cible et les moyens de production de faisceaux. La plaque de masquage "ombre" la cible et par conséquent, elle est aussi appelée masque d'ombre. Les différences d'angles de convergence permettent aux portions transmises de chaque faisceau, ou petits faisceaux, de sélectionner et d'exciter des éléments luminophores de la couleur d'émission désirée. Sensiblement au centre de la structure de sélection de couleur, la plaque de mas- quage de ce tube à rayons cathodiques du commerce intercepte la totalité des courants de faisceaux sauf une portion de 18,/, on dit que cette plaque présente un coefficient de transmission de 18%. Par conséquent, l'aire des ouvertures ou perforations de la plaque représente environ 18% de l'aire du masque. Etant donné qu'il n'existe pas de champ de Localisation, une portion corres- pondante de la cible est excitée par les petits faisceaux de chaque faisceau électronique. On a suggéré plusieurs procédés pour augmenter le coeffi- cient de transmission de la plaque de masquage, c'est-à-dire pour augmenter l'aire des perforations par rapport à celle de la pla- que, sans augmenter sensiblement les portions excitées de l'aire de la cible. Selon l'un de ces procédés, les perforations sont disposées en colonnes, à l'opposé de bandes de luminophores sen- siblement parallèles, dans la cible. Chaque perforation de la plaque de masquage est agrandie et est divisée en deux fenêtres adjacentes par un conducteur. Les deux petits faisceaux traver- sant des fenêtres adjacentes sont déviés l'un vers l'autre et les deux petits faisceaux tombent sensiblement sur la même zone de la cible. Dans ce procédé, les portions transmises des faisceaux sont également focalisées dans une direction transversale et 2 2485803 dêfocalisées dans la direction transversale perpendiculaire. Une famille de tubes à rayons cathodiques mettant en oeuvre de tels moyens combinés de sélection de couleur et de déviation- focalisation comprennent généralement une cible comportant une mosaïque de bandes verticales de luminophores de trois couleurs d'émission différentes, disposées cycliquement en triades (grou- pes de trois bandes différentes); des moyens pour produire trois faisceaux électroniques en ligne convergents horizontalement, di- rigés vers la cible et, une structure de sélection de couleur située près de la cible dont elle est étroitement espacée. La structure de sélection de couleur comprend une plaque de masquage métallique comportant un arrangement de perforations sensiblement rectangulaires, disposées en colonnes verticales et un arrange- ment unique de conducteurs verticaux étroits, réalisés sous la forme de câbles isolés, espacés et supportés à partir d'une sur- face principale de la plaque de masquage, chaque conducteur étant sensiblement centré sur les perforations de l'une des colonnes d'ouvertures. Chaque conducteur passe au-dessus de chaque ouver- ture sans support ni isolant. Vu à partir des moyens de produc- tion de faisceau électronique, les conducteurs divisent chaque ouverture en deux fenêtres horizontalement co-adjacentes, sensi- blement égales. Lorsqu'on fait fonctionner ce dernier dispositif, les conduc- teurs verticaux étroits sont électriquement polarisés par rapport à la plaque de masquage, de telle façon que les petits faisceaux traversant chacune des fenêtres de la même perforation, soient déviés horizontalement au delà du coté polarisé positivement de la fenêtre. Simultanément, en raison des champs de Localisation de type quadripole s'établissant dans les fenêtres, des petits faisceaux sont focalisés (comprimés) selon une direction des bandes de luminophores et défocalisés (étirés) dans l'autre direc- tion des bandes. Les espacements et tensions sont choisis de façon à former un arrangement de lentilles électrostatiques qui entrai- nent une déviation des paires adjacentes de petits faisceaux de façon que ceux-ci tombent sur la même bande de luminophores de la cible. L'angle de convergence de faisceau qui produit le petit faisceau détermine la bande de la triade devant être choisie. La structure de sélection de couleur nécessite une isolation électrique entre la plaque de masquage et les conducteurs qui comporte la structure de sélection de couleur. Dans de telles structures qui ont été réalisées jusqu'à présent, on laisse sub- sister uo certaine isolation, après avoir terminé tout le proces- sus de fabrication, aux endroits o elle est exposée au bombarde- ment électronique. Ce bombardement charge électrostatiquement des surfaces de l'isolant ce qui entraîne une distorsion sévère du spot final de faisceau. Bien qu'un certain nombre de mesures telles qu'un sablage et un procédé d'élimination des spots, permettent d'obtenir un certain succès dans l'élimination de l'isolant exoo- sé, elles ne sont cependant pas pratiques, et elles ne peuvent pas constituer des solutions pouvant être mises en oeuvre sur une grande échelle pour la production de masse de cette structure. La présente invention se propose d'apporter un tube à rayons cathodiques ne présentant pas ces inconvénients. Un tube à rayons cathodiques selon la présente invention uti- lise une structure de sélection de couleurs, à déviation et foca- lisation et un écran constitué de bandes de luminophores paral- lèles. A la différence du tube cathodique selon la technique anté- rieure décrit ci-dessus, le tube selon cette invention met en oeuvre une structure de sélection de couleurs dans laquelle l'ar- rangement unique des conducteurs qui n'est pas supporté lorsqu'il passe au-dessus des ouvertures est remplacé par un arrangement de conducteurs étroits supportés avec isolement, dans des posi- tions opposées sur chaque surface principale de la plaque et qui s'étendent sensiblement parallèlement aux bandes de luminophores. Etant donné qu'une portion de la plaque est située sous chacun des conducteurs, sur des côtés opposés de la plaque, les conducteurs sont supportés sur la plaque dans les espaces entre chacune des autres colonnes. Cette invention surmonte l'opération de charge de l'isolant a) en superposant un système d'électrode au sommet de l'autre de façon à réaliser un écran physique protégeant toute la couche isolante et b) en plaçant les électrodes superposées asymétriquement sur les faces frontale et postérieure du masque de façon à protéger électriquement l'électrode de substrat sous-jacent. Cet effet de protection électrique est crucial, en effet sans lui, il serait nécessaire d'appliquer une différence de tension sensi- blement double, ce qui aurait pour résultat un danger de o rupture de champ sur les isolants. Le tube à rayons cathodiques selon cette invention comprend: 1.- une cible qui comporte un arrangement de bandes sensiblement parallèles de trois couleurs d'émission différentes, disposées en ordre cyclique, selon des triades adjacentes, chaque triade comprenant une bande de chacune des trois couleurs différentes 2.- des moyens pour produire trois faisceaux électroniques con- vergents en ligne dirigés vers la cible, dans un plan qui est sen- siblement perpendiculaire à la longueur des bandes de luminophores et, 3.une structure de sélection de couleurs, positionnée entre la cible et les moyens de production de faisceau. Selon cette invention la structure de sélection de couleurs comprend: une plaque de masquage métallique comportant deux sur- faces principales opposées et dans laquelle est ménagé un arran- gement de perforations, disposées en colonnes, qui sont sensible- ment parallèles à la longueur des bandes de luminophores et un arrangement de conducteurs étroits supportés de façon isolée, dans -des directions opposées, sur chaque surface principale de ladite plaque. Les conducteurs, qui s'étendent sensiblement paral- lèlement à la longueur des bandes et qui sont supportés sur la plaque dans chacun des autres espaces entre les colonnes, sont positionnés de façon à protéger les supports isolants des conduc- teurs, des opérations de charge électrostatiques. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description ci-après, qui faite en référence aux dessins annexés, en illustre divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la figure t' est une vue de dessus, partiellement schémati- que et en coupe, d'un mode de réalisation d'un tube à rayons cathodiques selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en perspective et la figure 3 est une vue frontale d'un fragment de la structure de sélection de couleurs du tube cathodique selon la figure 1, comprenant une plaque de masquage pourvue de perforations sensiblement rectangulaires, disposées en colonnes verticales, mais avec les perforations d'une paire de colonnes décalées des ouver- tures d'une paire adjacente de colonnes, dans la direction verticale; 2485803 - la figure 4 est une vue frontale d'un fragment d'une se- conde structure de sélection de couleur pour une variante de réalisation du tube cathodique selon cette invention, compre- nant une plaoue de masquage munie de perforations rectangulai- res,disposées en colonnes verticales, mais avec les perfora- tions des colonnes adjacentes décalées les unes des autres dans la direction verticale; - la figure 5 est une vue frontale d'un fragment d'une troi- sième structure de sélection de couleurs pour un autre exemple de réalisation du tube cathodique selon cette invention, com- prenant une plaque de masquage pourvue de perforations sensi- blement rectangulaires, disposées en colonnes verticales et en lignes horizontales; - la figure 6 est une vue en coupe de l'un quelconque des modes d'exécution selon les figures 2 à 5, illustrant le mode de fonctionnement du tube à rayons cathodiques selon cette inven- tion, selon lequel les conducteurs étroits sont polarisés néga- tivement par rapport à la plaque de masquage et - la figure 7 est une vue en coupe de l'un quelconque des exemples de réalisation selon les figures 2 à 5, illustrant le mode de fonctionnement du tube à rayons cathodiques selon lequel les conducteurs étroits sont polarisés positivement par rapport à la plaque de masquage. Le tube image de télévision en couleur 21 selon l'invention, représenté sur la figure 1 comprend une ampoule mise sous vide 23 comportant un panneau frontal transparent 25 à une extrémité et un col 27 à son autre extrémité. Le panneau frontal 25 qui est plat, peut être en forme d'arc ou de lame, bombé vers l'extérieur, supporte un écran d'observation luminescent ou cible '2 sur sa surface intérieure. De même, une structure de sélection de couleur 31 est supportée à partir de trois supports 33, sur la surface interne du panneau frontal 25. Des moyens 35 pour engendrer trois faisceaux électroniques 37A, 37B, 37C, sont logés dans le col 27. Ces faisceaux sont engendrés sensiblement dans un plan qui, de préférence est horizontal pour la position d'observation normale. Les faisceaux sont dirigés vers l'écran 29, les faisceaux exté- rieurs 37A et 37C, convergeant sur le faisceau central 37B, sur l'écran 29. Les trois faisceaux peuvent être déviés à l'aide d'une bobine de déviation 39 afin de balayer une trame sur la structure de sélection de couleur 31 sur l'écran 29. L'écran 2 et la structure de sélection de couleurs 31 seront maintenant décrits en détail en référence aux figures 2, 3 et 6. L'écran (figure 6) comprend un grand nombre de bandes de lumino- uhores R, G et B émettant respectivement de la lumière rouge, de la lumière verte et de la lumière bleue. Ces bandes étant dispo- sées en groupE de couleurs de trois bandes ou triades en ordre cyclique et elles s'étendent dans une direction qui est normale au plan dans lequel sont engendrés les faisceaux électroniques. Dans cet exemple de réalisation, pour la position normale d'ob- servation, les bandes de luminophores s'étendent dans le sens ver- tical. La structure de sélection de couleur 31 comprend une plaque de masquage 41 comprenant un grand nombre de perforations ou d'ouvertures rectangulaires 43. Ces perforations sont disposées en colonnes verticales, qui sont parallèles à la dimension la plus importante des bandes de luminophores R, G et B, deux co- lonnes adjacentes de perforations étant associées à chaque triade de bandes. La bande verte est au centre de chaque triade et elle est centrée sur l'espace compris entre ses paires associées de colonnes de perforations. La bande rouge R est à droite et la bande B est à gauche de la bande verte G, en regardant à partir des moyens 35 engendrant les faisceaux électroniques. Un premier arrangement de premiers conducteurs étroits 45 est étroitement espacé du côté de l'écran de la plaque de masquage 41, par des premiers isolateurs 47 qui présentent une épaisseur d'environ 0,025 mm. Un premier conducteur 45 s'étend vers le bas, sur chaque autre espace entre les colonnes de perforations 43 sur le côté de l'écran de la plaque de masquage 41 et à l'opposé de chaque fron- tière de triade, c'est-à-dire qu'il est centré à l'opposé de la frontière entre les bandes rouge et bleue R et B. Un second ar- rangement de seconds conducteurs étroits 49 est étroitement espa- cé, du côté de la production du faisceau, de la plaque 41 par des seconds isolateurs 51 dont l'épaisseur est de l'ordre de 0,025 mma. Un second conducteur 49 s'étend entre chaque autre espace entre les colonnes de perforations 43, à l'opposé de chaque premier conducteur 45. Les conducteurs 45 et 49 sont sensiblement paral- lèles aux bandes R, G et B. Les perforations 43 font fonctionnel- lement partie des éléments transmettant les électrons ou Fenêtres. Dans ce premier exemple de réalisation, les perforations 43, au centre de la plaque 41, ont une largeur de 0,30 mm environ, pour une hauteur de l'ordre de 0,30 mm. Les perforations sont espacées d'environ 0,10 mm des perforations adjacentes situées au dessus et en dessous. Sur les côtés, l'espacement est de l'or- dre de 0,10 mm. Les conducteurs ont une largeur d'environ 0,10 mm. La plaque de masquage 41 est espacée d'environ 13,7 mm des bandes de luminophores R, G et B. Toutes les dimensions indiquées ci-dessus ne constituent que des exemples et elles peuvent varier sans sortir du cadre de l'in- vention. Les perforations 43 sont de dimensions uniformes, mais elles peuvent, si on le désire, être de dimensions échelonnées depuis le centre de la plaque de masquage 41 jusqu'à son bord. De même, l'espacement entre la plaque de masquage 41 et les bandes R, G et B est uniforme, mais il peut être échelonné depuis le centre de la plaque 41 jusqu'à son bord. Selon une autre variante, les perforations 43 situées dans des colonnes adjacentes peuvent être verticalement décalées les unes des autres, comme on l'a re- présenté sur la figure 4, ou bien elles peuvent être disposées en lignes horizontales et en rangées verticales comme on l'a repré- senté sur la figure 5. Pour améliorer la sortie de lumière de la cible, les surfaces des bandes R, G et B, vers les moyens engen- drant le faisceau électronique peuvent être recouvertes de manière connie d'un matériau perméable aux électrons, réfléchissant la lu- mière, tel que de l'aluminium 30 (Figure 6). Pour faire fonctionner le tube 21, selon le premier exemple de réalisation (figure 2 et 6), les moyens engendrant les fais- ceaux électroniques 35 sont excités, la cathode étant essentiel- lement au potentiel de la masse. Une premièretension positive (V) de l'ordre de 25000 volts, provenant d'une source SI, est appli- quée à l'écran 29 et à la plaque de masquage 41, et une seconde tension positive (V- àV) de l'ordre de 25-000 volts moins envi- ron 200 volts, provenant d'une source S2, est appliquée à chacun des premiers et seconds conducteurs 45 et 49. Trois faisceaux con- vergents 37A, 37B et 37C, émis par les moyens 35 engendrant les faisceaux, sont amenés à balayer une trame sur l'écran 29, à l'aide des bobines de déviation 39. Les faisceaux approchent de la plaque de masquage selon des angles différents mais définis. Chaque faisceau est bien plus large que les perforations et il 8 2485803 peut donc chevaucher plusieurs ouvertures. Chaque faisceau produit plusieurs petits faisceaux qui sont constitués par les portions traversant les perforations. Des champs électrostatiques et quadripolaires sont produits dans chaque perforation 43, par la différence des tensions appli- quées à la plaque 41 et aux conducteurs 45 et 49. Les champs élec- trostatiques amènent les petits faisceaux qui traversent ces per- forations 43 à être déviés des conducteurs 45. Les champs quadri- polaires focalisent les petits- faisceaux perpendiculaires à la longueur des conducteurs 45 et 49, de manière que ces petits fais- ceaux soient comprimés dans cette direction. Les champs électros- tatiques produits par la tension sur la plaque 41 sont masqués aux endroits o les conducteurs 45 et 49 recouvrent la plaque 41. Cependant aux endroits o la plaque 41 n'est pas recouverte par les conducteurs 45 et 49, le champ produit par la tension sur la plaque défocalise le petit faisceau parallèle à la direction des conducteurs 45 et 49 de manière que les petits faisceaux soient dilatés dans cette direction. En raison de l'espacement entre la plaque de masquage 41 et les bandes R, G et B, combiné avec les angles différents de convergence, des petits faisceaux adjacents de paires adjacentes de perforations43, entre les conducteurs 45, viennent frapper la même bande de luminophore à recouvrement. Par exemple, comme représenté sur la figure 6, le faisceau du centre 37B produit, de façon typique, des paires de petits faisceaux ad- jacents 51A et 51B qui traversent des perforations adjacentes 43 et qui sont déviés de manière à venir frapper une bande émettant de la lumière verte G. Les mêmes focalisation et déviation se produisent à chaque paire de perforations adjacentes 43, lorsque le faisceau central 37B vient balayer l'écran 25. De même, mais selon un angle différent, un faisceau latéral 37A produit deux petits faisceaux adjacents (non représentés) à partir de perfora- tions adjacentes, petits faisceaux qui viennent frapper la même bande émettant de la lumière rouge R, et l'autre faisceau laté- ral 37C produit deux petits faisceaux adjacents (non représentés), à partir de perforations adjacentes, ces petits faisceaux venant frapper la même bande émettant de la lumière bleue B. Un autre exemple de réalisation de tube selon cette inven- tion représenté sur la figure 1, emploie le masque représenté sur la figure 2. Cependant dans cet exemple, comme représenté o sur la figure 7, les bandes de luminophores R, G et B qui com- prennent la cible 29 sont déplacées d'une demi-largeur de triade de manière que les conducteurs 45 et 49 soient sensiblement cen- trés sur la bande émettant du vert G. Pbur faire fonctionner le tube 21, selon cet exemple de réalisation, les moyens engendrant le faisceau électronique 35 sont éxcités à partir des sources S1 et S2 comme dans le premier exemple de réalisation. Une première tension positive (V) d'environ 25.000 volts, provenant d'une source de tension SI, est appliquée à l'écran 29 et à la plaque de masquage 41. Une seconde tension positive (V + AV) d'environ 25.000 volts plus environ 200 volts, provenant d'une source S2 est appliquée à chacun des premier et second conducteurs 45 et 49. Trois faisceaux convergents 37A, 37B et 37C, émis par les moyens sont amenés à balayer une trame sur l'écran 29, comme dans le premier exemple de réalisation. Des champs électrostatiques et quadripolaires sont produits à chaque ouverture 43 par la différence des tensions appliquées à la plaque 41 et aux conducteurs 45 et 49. Les champs électros- tatiques amènent les petits faisceaux qui traversent ses perfora- tions 43, à être déviés vers les conducteurs 45 (au lieu d'être déviés de ces conducteurs). Les champs quadripolaires focalisent les petits faisceaux parallèlement à la longueur des conducteurs et 49 et ils défocalisent les petits faisceaux perpendiculai- rement à la longueur des conducteurs 45 et 49. a5 En raison de l'espacement entre la plaque de masquage 41 et les bandes R, G et B, en combinaison avec les angles différents de convergence, des petits faisceaux adjacents provenant de paires adjacentes de perforations 45, sur chaque côté des conducteurs, viennent frapper la même bande de luminophores, de façon recou- vrante. Par exemple, comme représenté sur la figure 7, le faisceau central 37B, produit de façon typique, des paires de petits fais- ceaux 51A et 51B qui traversent des perforations adjacentes 43 et ces petits faisceaux sont déviés de manière à venir frapper une bande G émettant de la lumière verte. La même déviation et la même focalisation se produisent à chaque paire de perforations adja- centes 43 lorsque le faisceau central 37B balaie l'écran 29. De même, mais selon un angle différent, les deux faisceaux latéraux 37A et 37C excitent sélectivement les bandes émettant des lumières 2485803 rouge et bleue, respectivement, comme dans le premier exemple de réalisation. - Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limi- tée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. il REVEIZICATIONS 1.- Tube à rayons cathodiques qui comprend: une cible com- portant un arrangement de bandes de luminophores sensiblement pa- rallèles de trois couleurs d'émission différentes disposées selon un ordre cyclique en triades adjacentes, chaque triade comprenant une bande de chacune des couleurs d'émission différentes; des moyens pour engendrer trois faisceaux électroniques en ligne con- vergents, dirigés vers ledit écran dans un plan qui est sensible- ment normal à la longueur des bandes et une structure de sélection de couleurs positionnée entre ledit écran et les moyens engendrant les faisceaux, ce tube étant caractérisé en ce que ladite struc- ture (31) comprend: une plaque de masquage (41) comportant deux surfaces principales et munie d'un arrangement de perforations (43) disposées en colonnes qui sont sensiblement parallèles aux bandes de luminophores (R, G, B) et, un arrangement de conducteurs étroits (45, 49), supportés à isolement dans des positions oppo- sées sur chaque surface principale de ladite plaque et s'étendant sensiblement parallèlement à la longueur desdites bandes, lesdits conducteurs étant supportés par ladite plaque dans chaque autre espace entre lesdites colonnes, de telle façon que la plaque de masquage et lesdits conducteurs définissent un arrangement de fenêtres au travers desquelles sont transmises des portions des- dits faisceaux électroniques (37A, 37B, 37C). 2.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que chacun des conducteurs est situé sensiblement à l'opposé, et est espacé, de la frontière entre des triades ad- jacentes. 3.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que chaque conducteur est sensiblement opposé, et espacé, du centre des frontières d'une triade. 4.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdites perforations sont disposées en co- lonnes verticales et en lignes horizontales, lorsque l'écran (29) est observé en position normale. - 5.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en-ce que lesdites perforations sont disposées en co- lonnes verticales et les perforations des colonnes adjacentes sont décalées les unes des autres, lorsque ledit écran (29) est observé en position normale. s.- Tulbe à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdites perforations sont disposées en co- lonnes verticales, les perforations des paires adjacentes de co- lonnes étant alignées horizontalement les unes avec les autres et les paires horizontalement adjacentes de perforations étant déca- lées les unes par rapport aux autres. 7.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comprend: des moyens (Sl) pour appliquer à ladite plaque de masquage une tension (V), positive par rapport aux moyens engendrant les faisceaux électroniques (35), cette tension ayant pour effet d'accélérer lesdits faisceaux vers ledit écran (29) et des moyens (S) pour appliquer auxdits conducteurs une tension (V- 4V) négative par rapport à la tension de ladite plaque de masquage, cette tension négative ayant pour effet de dévier les petits faisceaux qui sont transmis au travers desdites fenêtres, et qui sont incidents, sur celles des bandes de lumi- nophores qui sont sélectionnées. 8.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens (S1) pour appliquer à ladite plaque de masquage une tension (V) positive par rapport auxdits moyens engendrant les faisceaux électroniques, cette ten- * sion assurant l'accélération desdits faisceaux vers-l'écran (29) et, des moyens (S2) pour appliquer auxdits conducteurs une ten- sion (V +,AV), positive par rapport à la tension sur la plaque de masquage, cette dernière tension positive ayant pour effet de dévier des petits faisceaux qui sont transmis au travers des fe- nêtres et qui sont incidents sur celles des bandes de luminophores qui sont sélectionnées.