Brevet FR2485259A1 — publié le 19811224

La présente invention est relative - un tube à rayons catho- diques uerfectionné et elle vise plus particulièrement un tel tube comportant une structure de sélection de couleur focalisante. Un tube image de télévision en couleur du type à masque d'ombre du commerce, qui est un tube à rayons cathodiques, comprend généralement une enveloppe sous vide dans laquelle est prévue une cible comprenant un arrangement d'éléments de luminophores de trois couleurs d'émission différentes, disposées en ordre cycli- que par groupes de couleur, des moyens pour produire trois fais- ceaux électroniques convergents dirigés vers la cible et une struc- ture de sélection de couleur comportant une plaque de masquage entre la cible et les moyens produisant le faisceau. La plaque de masquage "ombre" la cible, et les différences d'angles de conver- gence permettent aux portions transmises de chaque faisceau, ou petits faisceaux, de choisir et d'exciter des éléments de lumino- phore des couleurs d'émission désirées. Sensiblement au centre de la structure de sélection de cou- leur, la plaque de masquage d'un tube à rayons cathodiques du com- merce intercepte la totalité sauf 18% des courants de faisceau, c'est-àdire que la plaque présente un coefficient de transmission d'environ 18%. Par conséquent, l'aire des ouvertures ou perfora- tions de la plaque représente environ 18% de l'aire de la plaque de masquage. Etant donné qu'il n'existe pas de champs de focali- sation, une partie correspondante de la cible est excitée par les petits faisceaux de chaque faisceau électronique. Plusieurs procédés ont été suggérés pour augmenter la trans- mission de la plaque de masquage, c'est-à-dire pour augmenter la surface des ouvertures ou perforations par rapport à celle de la plaque, sans augmenter sensiblement les parties excitées de la surface de la cible. Selon l'une de ces solutions, chaque ouver- ture de la structure de sélection de couleurs est définie par une lentille électrostatique quadripolaire qui dans une direction focalise les petits faisceaux traversant la lentille et qui les défocalise dans une autre direction sur la cible, en fonction des amplitudes et polarités relatives des champs électrostatiques de la lentille. Dans la structure de sélection de couleur à lentille quadri- polaire, décrite dans le brevet américain n0 4 059 781, une len- tille quadripolaire à forte focalisation est engendrée à partir de tensions appliquées à deux séries de bandes conductrices sen- siblement parallèles, chaque série étant orthogonale à l'autre et liée de façon isolée aux intersections des bandes. Un incon- vénient d'une telle structure réside en ce qu'elle est faible mé- caniquement en raison de l'absence d'un élément sous-jacent auto- portant. De même la structure comprend des rangées et des colonnes alignées d'ouvertures qui peuvent donner lieu à des configurations de "moiré" fortement visiblessur la cible. Dans un autre type de structure de sélection de couleur à lentille quadripole décrit dans ce brevet américain n0 4 059 781, une plaque de masquage perforée supporte un arrangement de bandes conductrices qui sont disposées entre des colonnes d'ouvertures ou de perforations et qui sont espacées et isolées d'une surface principale de la plaque. Cette structure présente l'inconvénient que les tensions nécessaires pour engendrer le champ de focalisa- tion requis par les lentilles, dans des conditions déterminées sont de l'ordre de deux fois les tensions nécessaires à la pro- duction des lentilles dans le type antérieur de structure. Par conséquent, cet autre type de structure constitue un compromis dans lequel la rigidité de structure est obtenue au prix d'une tension et d'une force des champs électrostatiques augmentées. La tension augmentée nécessaire à l'obtention des lentilles qua- dripolaires lors du fonctionnement du tube à rayons cathodiques est de l'ordre de 1600 volts ou plus, ce qui produit des champs électrostatiques de la plupart des matériaux isolants qui peuvent être utilisés pour espacer les bandes conductrices de la plaque. La présente invention se propose d'apporter uniube à rayons cathodiques ne présentant pas les inconvénients des solutions antérieures. Un tube à rayons cathodiques selon la présente invention comporte une structure similaire à celle des tubes selon la tech- nique antérieure décrits ci-dessus sauf en-ce qui concerne la structure de sélection de couleur,qui comme connu antérieurement sert à produire une pluralité de lentilles quadrinolaires, chaque psser lentille définissant une fenêtre pour laissere-t focaliser des Dortions de faisceaux électroniques vers un groupe de couleur associée de la cible. Dans le tube à rayons cathodiques selon la présente invention, la structure de sélection de couleur comprend: une plaque métallique de masquage comportant un réseau ou arran- 3 2485259 d'ouvertures ou de Perforations sensiblement rectangulaires, chaque ouverture étant associée à une première paire de conduc- teurs isolés et espacés d'une surface principale de la plaque et adjacents aux côtés opposés de ladite ouverture et a une seconde paire de conducteurs isolés et espacés de l'autre surface princi- pale de la plaque et adjacents aux côtés opposés-de l'ouverture. Le tube a rayons cathodiques comprend des moyens pour appliquer une tension sur la plaque, des moyens pour appliquer une tension aux première paires de conducteurs et des moyens pour appliquer une tension aux secondes paires de conducteurs. Selon un mode de réalisation préféré d'un tel tube à rayons cathodiques, les éléments de luminophores sont constitués par des bandes sensiblement parallèles et les ouvertures-de la plaque de masquage sont sensiblement rectangulaires et elles sont disposées en colonnes sensiblement parallèles aux bandes. Les premières paires de conducteurs sont constituées par des bandes conductrices sensiblement parallèles supportées, avec isolement, par l'une des surfaces principales de la plaque dans les espaces entre des co- lonnes adjacentes d'ouvertures et les secondes paires de conduc- teurs sont des bandes conductrices sensiblement parallèles sup- portées avec isolement par l'autre surface principale de la plaque sur les espaces entre des ouvertures adjacentes. Cependant, les premières et secondes paires de bandes conductrices peuvent s'é- tendre sensiblement parallèlement ou perpendiculaires les unes aux autres. En prévoyant les secondes paires de conducteurs en plus des premières paires de conducteurs dans la structure de sélection de couleur du tube selon la présente invention, ladite structure peut être réalisée de façon à être aussi rigide et résistance que nécessaire sans qu'elle soit indûment épaisse, lourde ou mas- sive. En outre, la structure perfectionnée selon l'invention peut fonctionner avec des différences de tensions inférieures et par conséquent avec des champs électrostatiques plus faibles, que les types de structure selon la technique antérieure mentionnés ci-dessus. Les différences de tensions et les champs engendrés sont proches de ceux utilisés dans le type de structure mention- né ci-dessus, ce qui permet d'économiser de l'énergie électrique et de réduire à un minimum le risque d'interruption électrosta- tique. D'autres caractéristiques et avantages de cdtte invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Suriles dessins - la figure 1 est une vue en coupe partiellement schématique d'un premier exemple de réalisation d'un tube à rayons catho- diques selon cette invention; - la figure 2 est une vue en perspective de fragments de la structure de sélection de couleur et de l'écran de visualisa- tion du tube à rayons cathodiques selon la figure 1; et - les figures 3, 4 et 5 sont des vues en perspective de frag- ments de variantes de réalisation de la structure de sélection de couleur et de l'écran du tube selon l'invention représenté sur la figure 1. Sur toutes les figures les composants identiques ont été affectés des mêmes références avec un multiple 100, 200 et 300 respectivement (par rapports aux références de la figure 2) ajouté aux figures 3, 4 et 5. Le tube image de télévision en couleur 21, selon l'invention, représenté sur la figurer, comprend une ampoule mise sous vide 23, comportant une plaque frontale transparente 25, à l'une de ses extrémités et un col 27 à son autre extrémité. La plaque frontale 25, qui est plate, mais qui peut être arquée vers l'ex- térieur, supporte une cible ou écran de visualisation luminescent 29, sur sa surface interne. De même, une structure de sélection de couleur 31 est supportée par trois plots-supports 33 sur la surface interne de la plaque frontale 25. Des moyens 35 pour en- gendrer trois faisceaux électroniques 37K, 37B et 37C sont logés dans le col 27. Les faisceaux sont engendrés sensiblement dans un plan qui, de préférence est horizontal dans la position d'ob- servation normale. Les faisceaux sont dirigés vers l'écran 29, les faisceaux extérieurs 37A et 37C convergeant sur le faisceau central 37B sur l'écran 29. Les trois faisceaux peuvent être déviés par l'intermédiaire de bobines de déviation 39 afin de balayer un réseau sur la structure de sélection de couleur 31 et sur l'écran 29. L'écran de visualisation 29 et la structure de sélection de couleur 31 sont décrits ci-après en détail en référence à la figure 2. L'écran 2 comprend un grand nombre de bandes de lumi- -2485259 nophores émettant de la lumière rouge R, de la lumière verte G et de la lumière bleue B,.respectivement, ces bandes étant dis- posées en groupes de couleur de trois bandes ou triades, selon un ordre cyclique et elles s'étendent dans une direction qui est gé- néralement perpendiculaire au plan dans lequel sont engendrés les faisceaux électroniques. Pour cet exemple de réalisation, dans la position normale d'observation, les bandes luminophores s'éten- dent dans la direction verticale. La structure de sélection de couleur 31 comprend une plaque de masquage 41 qui est pourvue d'une pluralité d'ouvertures ou de perforations 43. Ces perforations 43 sont disposées en colon- nes, qui sont parallèles à la dimension principale des bandes de luminophores R, G et B. Il existe donc une colonne de perforations associée à chaoue triade de bandes. La bande verte G est située au centre de chaque triade et elle est centrée à l'opposé de sa colonne associée de perforations. La bande rouge R est située à la droite et la bande bleue B à la gauche de la bande verte G, en regardant à partir des moyens 35 engendrant les faisceaux électro- niques. Un premier arrangement de conducteurs étroits 45 est étroi- tement espacé du côté de l'écran de la plaque de masquage 41 par des premiers éléments isolants 47 dont l'épaisseur est de l'ordre de 0,025 à 0,050 mmn Un premier conducteur 45 s'étend vers le bas, dans l'espace compris entre chaque colonne de perforations 43, sur le côté de l'écran de la plaque de masquage 41 et à l'opposé de chaque frontière de triade, c'est-à-dire à l'opposé de la fron- tière entre les bandes rouge R et bleue B. Un second arrangement de conducteurs étroits 49 est étroitement espacé du côté engen- drant les faisceaux de la plaque 41 à l'aide de seconds éléments isolants 51 dont l'épaisseur est de l'ordre de 0,025 à 0,050 mm. Un second conducteur 49 s'étend vers le bas, entre chaque colonne d'ouvertures 43, à l'opposé de chaque premier conducteur. Les conducteurs 45 et 49 sont sensiblement parallèles aux bandes R, G et B. Les perforations 43 sont des fenêtres ou ouvertures trans- mettant les faisceaux. Dans cet exemple de réalisation, les perforations 43, situées au centre de la plaque 41 présentent une ouverture ayant une lar- geur de 0,66 mm environ et une hauteur de l'ordre de 0,30 mm. Les ouvertures sont espacées d'environ 0,15 mm des ouvertures adja- centes situées au-dessus et au-dessous d'elles. Vers les côtés, l'espacement est de l'ordre de 0,10 mn. Les conducteurs ont une largeur d'environ 0,15 mm et une épaisseur de l'ordre de 0,050 à 0,10 mm. La plaque de masquage 41 est espacée d'environ 12,7 mm des bandes de luminophores R, G et B. Toutes les dimensions indiquées ci-dessus pour la structure de sélection de couleur ne constituent que des exemples et elles peuvent être modifiées afin de renforcer une ou plusieurs des ca- ractéristiques du tube à rayon cathodique. Les perforations ou ouvertures 43 sont uniformément'dimensionnées mais elles peuvent être, si on le désire, de dimensions graduées à partir du centre vers le bord de la plaque de masquage 41. De même, l'espacement entre la plaque 41 et les bandes R, G et B est uniforme, mais il peut varier progressivement à partir du centre vers le bord de la plaque 41. Selon une autre variante, représentée sur la figure 3, les perforations 143 dans les colonnes adjacentes peuvent être verticalement décaléesI sunÈ par rapport aux autre au lieu d'être disposées dans une ligne ou une rangée horizontale, comme repré- senté sur la figure 2. Pour améliorer la sortie de lumière de la cible, les surfaces des bandes R, G et B vers les moyens engendrant les faisceaux peuvent être recouvertes d'un matériau réfléchissant la lumière, par exemple une couche d'aluminium. Lors du fonctionnement du tube 21, les moyens engendrant les faisceaux électroniques 35 sont excités, la cathode étant au po- tentiel de la masse. Une première tension positive (V), de l'ordre de 25000 volts, provenant d'une source de tension S1 est appli- quée à l'écran et à la plaque de masquage 41, et, une seconde tension positive (V- DV) de l'ordre de 25.000 volts moins environ 500 V provenant d'une source S2, est appliquée à chacun des pre- mier et second conducteurs 45 et 49. On engendre trois faisceaux électroniques convergents 37A, 37B et 57C à partir des moyens 35, afin de balayer une trame sur l'écran 29, à l'aide des bobines de déviation 3 . Les faisceaux approchent la plaque de masquage selon des angles différents, mais définis. Chaque faisceau est bien plus large que les perforations et, en conséquerce, il chevauche ou recouvre plusieurs ouvertures ou perforations. Chaque faisceau produit plusieurs petits faisceaux, qui sont constitués par des portions du faisceau qui traversent les perforations et qui exci- tent les bandes de luminophores. Les champs électrostatiques produits par les tensions sur 7 2485259 les conducteurs 46 et 49 provoquent la déviation au delà des conducteurs 45, des petits faisceaux qui traversent les perfora- tions 43, ce qui se traduit par une focalisation de ces petits faisceaux, perpendiculairement à la direction des conducteurs 45 et 49, de manière que les petits faisceaux soient comprimés dans cette direction. Lues champs électrostatiques produits par la ten- sion sur la plaque 41, sont masqués aux endroits o les conduc- teurs 45 et 40 recouvrent la plaque 41. Cependant, aux endroits o la plaque 41 n'est par recouverte par les conducteurs 45 et 49, le champ produit par la tension sur la plaque défocalise-le petit faisceau parallèlement à la direction des conducteurs 45 et 49 de façon que les petits faisceaux soient dilatés dans cette di- rection. Compte tenu de l'espacement entre la plaque de masquage 41 et les bandes RG et B, en combinaison avec les différents angles de convergence, les petits faisceaux produits par chaque faisceau tombent tous sur des bandes de luminophores de la môme couleur d'émission. Les mêmes déviation et focalisation se pro- duisent aux perforations 43, lorsque le faisceau central 37B ba- laye l'écran 29. De la m8me façon, mais selon un angle différent, un faisceau latéral 37A produit des petits faisceaux qui viennent frapper des bandes émettant du rouge R et l'autre faisceau laté- ral 37C produit des petits faisceaux qui viennent frapper des bandes de luminophores émettant de la couleur B. Le fonctionnement ci-dessus peut être comparé avec le tube à rayons cathodiques et le mode de fonctionnement décrit dans le brevet.américain n0 4 059 781, en référence à la figure 6. Dans cette structure antérieure, seul un jeu de conducteurs a été dé- crit. Ce jeu de conducteurs supporte une tension positive de l'ordre de 25.000 volts moins environ 1.600 V (V-AV) et la plaque de masquage ainsi que l'écran supportent une tension positive de l'ordre de 25.QOOV(V). Les petits faisceaux qui traversent une perforation déterminée sont focalisés dans la direction perpendi- culaire à la longueur des conducteurs et ils sont défocalisés dans la direction parallèle à la longueur de ces conducteurs, de telle façon que les petits faisceaux viennent frapper une bande particulière de luminophores d'une triade associée. Dans-le tube à rayons cathodiques selon cette invention, le fait d'ajouter un second jeu de conducteurs, comme décrit ci-dessus, produit les mêmes effets de Localisation et de défocalisation mais en les renforçant, avec des différences de tensions (z V) plus faibles et des champs électrostatiques similaires. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, l'électrode de sélection de couleur du tube à rayons cathodiques selon la pré- sente invention, comprend deux jeux de conducteurs qui sont tous les deux perpendiculaires aux bandes de lurainophores et verticaux dans la direction normale d'observation. Une autre variante du tube à rayons cathodiques selon cette invention, représentée sur la figure 4, est similaire à l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, sauf que les conducteurs étroits 245 et 249 des deux jeux sont parallèles l'un à l'autre et supportés de façon isolée dans les espaces entre les ouvertures, mais perpendiculaires aux bandes de luminophores qui sont verticales et dans la direc- tion d'observation normale. Lors du fonctionnement de cette struc- ture, les conducteurs sont polarisés positivement par rapport à la plaque de masquage 241. Il en réBulte que les petits faisceaux sont focalisés dans la direction horizontale et défocalisés dans la direction verticale (en considérant le sens normal de l'obser- vation), comme dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2. Une autre variante illustrée par la figure 5 est identique à l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, sauf que le premier jeu de conducteurs 345 est parallèle aux bandes de luminophores 329 et que le second jeu de conducteurs 349 est per- pendiculaire aux bandes de luminophores 329. Lors du fonctionne- ment de cette variante, les conducteurs 345 du premier jeu sont polarisés négativement, par rapport à la plaque 341 et les conduc- teurs 349 du second jeu sont polarisés positivement par rapport à la plaque 341. D'autres variantes du tube à rayons cathodiques selon cette invention mettent en oeuvre un écran dans lequel les bandes de luminophores sont sensiblement horizontales, en considérant la direction normale de l'observation, c'est-à-dire que les écrans représentés sur les figures 2 à 5 ont subi une rotation d'environ 90 . Avec des bandes de luminophores sensiblement horizontales, chacune des variantes mentionnées dans la description qui précède, peut être utilisée à condition que l'électrode de sélection de couleur subisse une rotation de même angle que celle de l'écran. Les tensions appliquées sont les mêmes que dans les variantes 9 2485259 mentionnées ci-dessus. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limi- tée par les divers exemples de réalisation décrits et représentés ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Tube à rayons cathodiques qui comprend: un écran com- portant un arrangement d'éléments de luminophores émettant des couleurs différentes, disposées en ordre cyclique selon des grou- pes de couleur adjacente, chaque groupe comprenant un élément de chacun des luminophores émettant une couleur différente; des moyens pour engendrer une pluralité de faisceaux électroniques dirigés vers ledit écran et une structure de sélection de couleur positionnée entre ledit écran et lesdits moyens engendrant les faisceaux afin de produire une pluralité de lentilles quadripo- laires, chaque lentille définissant une fenêtre pour le passage de portions desdits faisceaux vers un groupe de couleur associé ce tube étant caractérisé en ce que ladite structure (31, 131, 231, 331) comprend: une plaque de masquage métallique (41, 141, 241, 341), munie d'une pluralité d'ouvertures ou de perforations sensiblement rectangulaires (43,-143, 243, 343), chaque perfora- tion étant associée à une première paire de conducteurs (45, 145, 245, 345), espacés et isolés d'une surface principale de ladite plaque de masquage et situés près des côtés opposés adjacents de ladite perforation et à une seconde paire de conducteurs (49, 149, 249, 349) espacés et isolés de l'autre surface principale de la- dite plaque et situés près des c8tés opposés de ladite perfora- tion. 2.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens (91) pour appliquer une tension (V) à ladite plaque (41), des moyens (52) pour appli- quer une tension (V-aV) à ladite première paire de conducteurs (45) et des moyens (S2) pour appliquer une tension (V- AV) aux- diis secondes paires de conducteurs (49). 3.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdits éléments de luminophores se présen- tent sous la forme de bandes sensiblement parallèles et en ce que lesdites perforations sont disposées en colonnes qui sont sensi- blement parallèles à la longueur desdites bandes. 4.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que lesdites première paire de conducteurs (45, 145) sont situées près des côtés desdites perforations (43, 143) qui sont sensiblement parallèles aux longueurs desdites bandes et en ce que lesdites secondes paires de conducteurs (49, 149) sont il situées près des côtés desdites perforations qui sont sensible- ment ptrallèles aux longueurs desdites bandes. 5.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que les ouvertures ou perforations (43) des co- lonnes adjacentes sont alignées dans une rangée. 6.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que les perforations (143) des colonnes adjacentes sont décalées les unes par rapport aux autres. 7.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que lesdites premières paires de conducteurs (545) sont situées près des côtés desdites perforations (343) quisOnt sensiblement parallèles aux longueurs desdites bandes et, en ce que lesdites secondes paires de conducteurs (349) sont position- nées près des côtés desdites perforations qui sont sensiblement perpendiculaires aux longueurs desdites bandes. 8 - Tube à rayons cathodiques selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que lesdites premières paires de conducteurs (245) sont situées près des côtés desdites perforations (243) qui sont sensiblement perpendiculaires aux longueurs desdites bandes et, en ce que lesdites secondes paires de conducteurs (249) sont situées près des côtés desdites ouvertures qui sont sensiblement perpendiculaires aux longueurs desdites bandes. 9.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que les perforations des rangées différentes sont alignées en colonne. 10.- Tube à rayons cathodiques selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit écran comprend un arrangement d'élé- ments de luminophores de trois couleurs différentes et en ce que les moyens engendrant les faisceaux produisent trois faisceaux électroniques en ligne convergents.