Brevet FR2545647A1 — publié le 19841109

Cette invention concerne des tubes à rayons cathodiques, et elle vise plus particulièrement des tubes à rayons cathodiques du type utilisé dans des récepteurs de télévision domestiques et des systèmes d'affichage électroniques en couleur, et des canons électroniques en ligne pour de tels tubes, qui pré- sentent un degré élevé d'insensibilité à une défocalisation des faisceaux élec- tronique s. Un canon électronique en ligne est conçu pour engendrer au moins deux, et de préférence trois, faisceaux électroniques dans un plan commun, et pour diriger les faisceaux le long de trajectoires convergentes vers un petit point ou tache (spot) sur l'écran -Dans un type de canon électronique en ligne tel que celui décrit dans le brevet américain N O 3 772 554, les lentilles principales de focalisation électroniques, pour focaliser les faisceaux électroniques, sont formées entre deux électrodes qui sont appelées première et seconde électrodes de focalisation et d'accélération Ces électrodes comprennent deux éléments en forme de coupe disposés de façon que les fonds de ces éléments soient en re- gard l'un de l'autre Chaque élément en forme de coupe comprend trois ouver- tures, afin de permettre le passage de trois faisceaux électroniques, et pour former trois lentilles principales de focalisation séparées, une pour chaque faisceau électronique Dans de tels canons électroniques, la convergence sta- tique des faisceaux extérieurs, par rapport au faisceau central, est générale- ment obtenue en décalant les ouvertures extérieures de la seconde électrode de focalisation par rapport aux ouvertures extérieures de la première électrode de focali sation. Un canon électronique en ligne dans lequel deux lentilles de focalisation électrostatiques sont utilisées pour former une lentille principale de focalisa- tion effectivement plus grande est décrit dans la demande de brevet américain n O 485 860, déposée le 18 avril 1983 par D J Bechis et al Dans ce canon électronique, les troisième et cinquième électrodes de la cathode sont inter- connectées électriquement, et les quatrième et sixième électrodes sont élec- triquement interconnectées Chaque partie en regard des cinquième et sixième électrodes comprend une bordure périphérique et trois ouvertures séparées alignées, disposées en arrière de la bordure Les bordures périphériques sont allongées dans la direction de l'alignement des ouvertures, et elles forment un champ de Localisation astigmatique Ce champ peut être adapté à une région de formation de faisceau astigmatique, constituée par les première et seconde 2 2545647 électrodes de la cathode. On notera que les emplacements oei vient abouti-r le faisceau horizontal des faisceaux électroniques extérieurs, dans des tubes images couleur munis des canons électroniques décrits ci-dessus, changent en mrnme temps que les modifications de la tension de focalisation appliquée aux canons électroniques. Il est par conséquent désirable d'améliorer de tels canons électroniques en ligne pour éliminer, ou au moins réduire, cette sensibilité de convergence horizontale aux variations de tension de focalisation. Le brevet français N O 84 01 284, déposé le 27 janvier 1984 par la pré- sente titulaire, décrit une structure de grille d'écran (voir la Figure 3 de ce brevet) pour diminuer la sensibilité de convergence horizontale d'un canon élec- tronique en ligne aux changements de tension de focalisation La structure de grille d'écran utilise une paire de fentes de reconvergence, formée dans le côté de la première électrode d'accélération et de focalisation de la gri Ile d'écran. Les fentes de reconvergence sont formées à proximité et vers l'intérieur des ouvertures extérieures dans la grille d'écran, et elles provoquent une réfrac- tion de la trajectoire électrostatique du faisceau entre la grille d'écran et la première électrode de focalisation et d'accélération, afin de compenser la ré- fraction décalée dans la lentille principale du canon électronique. Une variante de structure de grille écran pour diminuer la sensibilité du canon électronique en ligne aux variations de tension de focalisation est décrite dans la demande de brevet américain N O 492 044, déposée le 6 mai 1983 par H Y Chen Dans cette structure de grille écran, des dépressions asymétriques sont formées autour des ouvertures extérieures, dans le côté de la première électrode d'accélération et de focalisation de la grille écran Selon un mode de réalisation de cette structure, les dépressions sont des fentes transversales,qui réduisent également l'éclat vertical qui apparatt sur l'écran du tube sous la forme d'une tache ou d'une tratnée indésirable de faible intensité qui s'étend à partir d'un noyau intense désiré du faisceau électronique Ce genre de défaut est classique dans des tubes qui comportent un angle de déviation dépassant 900. Bien que les structures de grille écran décrites dans les deux dernières demandes de brevets citées ci-dessus donnent satisfaction, pour réduire la sen- sibilité horizontale des faisceaux extérieurs par rapport aux modifications de la tension de focalisation, le besoin se fait néanmoins sentir de disposer d'une structure plus simple, pouvant être produite facilement et économiquement. En conséquence, cette invention concerne un tube à rayons cathodiques qui comprend un écran pour la formation de l'image et un canon électronique en ligne pour la projection d'une pluralité de faisceaux électroniques le long de tra- jectoires de faisceaux sur ledi t écran, ledit canon comprenant: une pluralité de cathodes pour engendrer lesdits faisceaux électroniques et une grille de com- mande, une grille d'écran et un système de lentilles électroniques disposés successivement en alignement avec lesdites cathodes, afin de focaliser lesdits faisceaux électroniques, la grille de commande et le système de lentilles élec- troniques comportant des ouvertures qui sont disposées dans un plan afin de permettre le passage des faisceaux électroniques, et ladite grille d'écran com- portant une zone de grille fonctionnelle d'épaisseur donnée, une pluralité d'ou- vertures étant formées à l'intérieur de ladite zone de grille fonctionnelle, ces ouvertures étant alignées avec celles des ouvertures de ladite grille de com- mande, ce tube étant caractérisé en ce que ladite grille d'écran comprend une partie évidée dans ladite zone de grille fonctionnelle, cette partie évidée com- portant ladite pluralité d'ouvertures et étant entourée par une bordure périphé- rique qui est située à proximité des ouvertures extérieures, de manière à exer- cer une influence sur le champ électrostatique au voisinage des trajectoires des faisceaux électroniques extérieurs. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif Sur les dessins la Figure 1 est une vue en plan, partiellement en coupe axiale, d'un tube à rayons cathodiques à masque d'ombre mettant en oeuvre la présente in- vention; la Figure 2 est une vue en coupe axiale partielle du canon électronique représenté en traits interrompus sur la Figure 1, la Figure 3 est une vue en élévation, à plus grande échelle, de l'élec- trode grille écran (électrode G 2),selon la présente invention, illustrée par la Figure 2 la Figure 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une portion de l'électrode G 2 du canon électronique, cette coupe étant prise selon 4-4 de la Figure 3; la Figure 5 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de l'électrode GZ et de la première électrode de focalisation (électrode G 3) du canon électro- nique selon la Figure 2, illustrant la formation du faisceau électronique dans un plan horizontal; la Figure 6 est une vue en coupe axiale partielle d'un second exemple de réalisation d'un canon électronique mettant en oeuvre l'électrode GZ selon cette invention. La Figure 1 est une vue en plan d'un tube à rayons cathodiques rectan- gulaire en couleur 10, qui comporte une enveloppe de verre 11 comprenant un panneau de face frontale rectangulaire 12 et un col tubulaire 14, ces deux élé- ments étant raccordés par une partie tronconique en forme d'entonnoir rectan- gulaire 16 Le panneau comporte une plaque frontale d'observation 18 et un flasque ou paroi latérale périphérique 20, qui est scellé sur la partie tronco- nique 16 Un écran 22 d'une mosaïque de luminophores tricolores est supporté par la surface interne de la plaque frontale 18 Cet écran 22 est, de préférence, un écran de-lignes de luminophores dans lequel les lignes s'étendent sensible- ment perpendiculaires au balayage de ligne de la trame à haute fréquence du tube (perpendiculairement au plan de la Figure 1) En variante, l'écran peut être un écran de points de luminophores, comme cela est bien connu Une élec- trode de sélection de couleurs pourvue d'une pluralité de perforations ou d'ou- vertures, ou masque d'ombre 24, est montée,de préférence par des moyens classiques, en relation d'espacement prédéterminée par rapport à l'écran 22. Un canon électronique en ligne perfectionné 26, illustré schématiquement par le contour en traits interrompus sur la Figure 1, est monté au centre du col 14, de façon à émettre et diriger trois faisceaux électroniques 28 le long de trajec- toires convergentes coplanaires espacées, au travers du masque 24, vers l'écran 22. Le tube représenté sur la Figure 1 est conçu pour être utilisé avec un collier de déviation magnétique externe, tel que le collier 30, qui a été repré- senté schématiquement autour du col 14 et de la partie en forme d'entonnoir 16, au voisinage de la jonction de ces deux éléments Lorsqu'il est excité, le collier 30 soumet les trois faisceaux 28 à des flux magnétiques verticaux et horizontaux qui provoquent un balayage horizontal et vertical des faisceaux, respectivement, selon une trame rectangulaire sur l'écran 22 Le plan initial de déviation (pour une déviation nulle) est représenté sur la Figure 1 par la droite P-P, située sensiblement au milieu du collier 30 Pour simplifier le dessin, la courbure réelle des trajectoires de faisceaux déviées, dans la zone de déviation, n'a pas été représentée sur la Figure 1 Un réajustement ou une modification de la tension de focalisation, à partir de la tension de focalisation optimale, modifie le rapport tension de focalisation-tension ultra du canon électronique, et il en résulte une modification de la force relative ou de la longueur focale des len- tilles de focalisation électrostatiques principales, avec pour conséquence un défaut de convergence résultant des faisceaux extérieurs par rapport au faisceau central. La Figure 2 représente les détails du canon électronique perfectionné 26. Le canon comprend deux tiges de support en verre 32, sur lesquelles sont mon- tées les diverses électrodes Ces électrodes comprennent trois cathodes co- planaires équi-espacées 34 (une pour chaque faisceau); une grille de commande 36 (électrode Gl) et une grille écran 38 (électrode G 2) qui comporte une région de formation de faisceaux, et une première électrode de Localisation 40 (élec- trode G 3), une seconde électrode de focalisation 42 (électrode G 4), une troisième électrode de focalisation 44 (électrode G 5), et une quatrième électrode de foca- lisation 46 (électrode G 6), comprenant un système de lentille principale, ces électrodes étant espacées, dans l'ordre indiqué ci-dessus, le long des tiges de verre 32 Une coupe-écran 48 est fixée à l'électrode G 6, 46 Au-delà des ca- thodes, toutes les électrodes comportent trois ouvertures en ligne, de manière à permettre le passage de trois faisceaux électroniques coplanaires La grille Gl 36 et la grille G 2 38 sont constituées par des éléments de plaques paral- lèles qui peuvent être munis de bossages de manière à renforcer la résistance, et pour améliorer le comportement des faisceaux électroniques En plus des trois ouvertures en ligne 50, la grille Gl 36 peut également comporter trois fentes 52, superposées aux ouvertures, sur le côté de la grille faisant face à la grille 38 On expliquera ci-après le râle des fentes 52 La dimension allongée des fentes s'étend selon une direction perpendiculaire à la direction de l'aligne- ment des ouvertures La réalisation du système de lentille principale est dé- crite dans la demande de brevet américain n' 48 '& 860. Les extrémités fermées en regard de lî"&ectrode G 5 44 et de l'élec- trode G 6 46, comme représenté sur la Figure: 2, comportent des évidements importants 54 et 56, respectivement Les ëvidements 54 et 56 déportent vers l'arrière la partie de l'extrémité fermée de l'électrode G 5 44 qui contient trois ouvertures 58, à partir de l'extrémité fermée de l'électrode G 6 46, qui contient trois ouvertures 60 Les parties restantes des extrémités fermées de l'électrode G 5 44 et de l'électrode G 6 46 forment des bordures 62 et 64, respectivement, qui s'étendent périphériquement autour des évidements 54 et 56 Les bordures 62 et 64 constituent les parties les plus proches des deux électrodes 44 et 46 l'une par rapport à l'autre. L'électrode G 4 42 est reliée électriquement, par un conducteur 66, à l'électrode G 6 46, et l'électrode G 3 40 est électriquement connectée à l'élec- trode G 5 44 à l'aide d'un conducteur 68, comme on le voit sur la Figure 2 Des conducteurs séparés (non représentés) relient l'électrode G 3 40, l'électrode grille G 2 38, l'électrode grille Gi 36, les cathodes 34 et les chauffages de ca- thodes à une embase 100 (visible sur la Figure 1) du tube 10, de manière que ces composants puissent excités électriquement L'excitation électrique de l'électrode G 6 46 est obtenue par un contact entre la coupe écran 48 et un re- vêtement conducteur interne dans le tube qui est relié à un bouton d'anode (non représenté) s'étendant au travers de la partie tronconique en forme d'entonnoir 16. Les Figures 2, 3, 4 et 5 représentent en détail une partie de la région de formation de faisceaux du canon électronique 26 L'électrode GZ 38 comprend une zone de grille fonctionnelle 70, munie de trois ouvertures 72 qui sont ali- gnées avec les ouvertures 50 de l'électrode Gl 36 Une paire d'éléments de fixa- tion 74 s'étendent à partir des côtés opposés de la zone de grille 70, de manière à fixer l'électrode 38 aux tiges de support en verre 32 La zone de grille fonc- tionnelle 70 comporte une partie évidée disposée transversalement 76, au tra- vers de laquelle des ouvertures 72 sont formées Une bordure périphérique 78 entoure les ouvertures 72, et elle s'étend entre la partie évidée 76 et la zone de grille fonctionnelle 70 de l'électrode G 2 38 La partie évidée 76 et la bordure périphérique 78 sont symétriques par rapport à l'ouverture centrale 72, mais elles sont dissymétriques par rapport aux deux ouvertures extérieures 72. Dans l'exemple de réalisation préféré, les ouvertures 72 possèdent un diamètre d'environ 0, 64 mm, et elles sont latéralement espacées l'une de l'autre selon une distance centre à centre de l'ordre de 5, 08 mm La partie évidée 76 possède une dimension latérale totale, ou longueur, d'environ 12, 50 mm, et une dimension transversale maximale, ou largeur, d'environ 3, 81 mm La largeur maximale de la partie évidée 76 s'étend latéralement vers l'extérieur, selon une distance d'environ 3,94 mm à partir des côtés opposés de l'ouver- ture centrale 72, afin de former une partie centrale sensiblement rectangulaire. 7 9 fûts (dût Les extrémités de la partie évidée 76 forment un angle Q de l'ordre de 300 par rapport à l'horizontale, et, par conséquent, elles constituent un triangle, dont les angles des parties triangulaires sont incurvés selon un rayon d'environ 1, 168 mm, ce rayon étant mesuré à partir des centres des ouvertures exté- rieures L'électrode G 2 38 possède une épaisseur d'environ 0, 71 mm, et la partie évidée 76 présente une profondeur d'environ 0, 15 mm La bordure péri- phérique 78 présente une forme qui détermine un angle O de l'ordre de 63 avec une surface de l'électrode. Comme on le voit sur la Figure 5, des lignes de champ électrostatique équipotentiel 80 s'étendent entre l'électrode G 2 38 et l'électrode G 3 40 du canon électronique 26 La forme asymétrique et la profondeur de la partie évi- dée 76 de l'électrode 38, ainsi que la proximité de la bordure périphérique 78 par rapport aux ouvertures extérieures 72, affectent le champ électrostatique au voisinage des faisceaux électroniques extérieurs, en inclinant les lignes de champ 80 à l'intérieur de la partie évidée 76, ce qui amène les faisceaux élec- troniques extérieurs à converger horizontalement vers le faisceau électronique central, passant par l'ouverture centrale (non représentée) Les trois faisceaux électroniques ne sont pas perturbés dans le sens vertical, en raison de la symé- trie verticale de la partie évidée 76 et de l'espacement relativement important entre les ouvertures 72 et la bordure périphérique 78, dans le sens vertical. Par conséquent, la partie évidée 76 n'affecte que la convergence horizontale des faisceaux électroniques extérieurs, pour des variations de la tension de focali- sation L'importance de l'effet mentionné ci-dessus est fonction de la profon- deur de la partie évidée et du rayon des extrémités triangulaires de cette partie. Plus le rayon est important, plus la bordure périphérique 78 est éloignée des ouvertures extérieures, et plus la profondeur de la partie évidée doit Stre im- portante pour affecter la trajectoire des faisceaux électroniques Dans des tubes présentant des angles de déviation inférieurs à 90 , le phénomène d'éclat verti- cal ne constitue pas un problème Cependant, dans des tubes présentant un angle de déviation supérieur à 90 , la présence des fentes 52, superposées aux ouver- tures 50 de l'électrode Gl 36, en regard de l'électrode G 2 38, diminue l'éclat vertical Une telle structure est décrite dans la demande de brevet américain n' 485 860, citée ci-dessus. Un second exemple de réalisation de l'électrode G 2 selon la présente invention a été représenté dans le canon électronique bipotentiel en ligne 126, sur la Figure 6 Le canon électronique 126 comprend deux tiges de support en verre 132 (une seule de ces tiges de support a été représentée sur la Figure), sur lesquelles sont montées les diverses électrodes Ces électrodes comprennent: trois systèmes de cathodes coplanaires équi-espacées 134 (une pour chacun des faisceaux), une grille de commande 136 (électrode Gl), une grille-écran 138 (électrode G 2), une première électrode de focalisation et d'accélération 140 (électrode G 3), et une seconde électrode d'accélération et de focalisation 142 (électrode G 4), ces électrodes étant espacées le long des tiges de verre 132 dans l'ordre indiqué ci-dessus Toutes ces électrodes, au-delà de la cathode, comportent trois ouvertures en ligne, afin de permettre le passage de trois faisceaux électroniques coplanaires La lentille de focalisation principale du canon 126 est formée entre l'électrode G 3 140 et l'électrode G 4 142 L'élec- trode G 3 140 comporte deux éléments 144 et 146 en forme de coupe, dont les extrémités ouvertes sont fixées l'une à l'autre L'électrode G 4 142 est égale- ment en forme de coupe, mais son extrémité ouverte est recouverte par une coupe-écran 148 La partie de l'électrode G 4 142, située en regard de l'élec- trode G 3 140, comporte trois ouvertures alignées, les deux ouvertures exté- rieures étant légèrement décalées par rapport aux ouvertures correspondantes 152 de l'électrode G 3 140 Le but de ce décalage est d'amener les faisceaux électroniques extérieurs à converger avec le faisceau électronique central Ce- pendant, il peut se produire un défaut de convergence lorsque la tension de foca- lisation, sur l'électrode G 3 140, change de façon significative par rapport à la tension de focalisation optimale utilisée lors de la fixation du collier (non re- présenté) Le côté de l'électrode G 3 140, qui est situé en regard de l'électrode GZ 138, comporte trois ouvertures 154 qui sont alignées avec les ouvertures 156 de l'électrode Gl 136 et avec les ouvertures 158 de l'électrode G 2 138. Dans la variante du canon électronique 126, les ouvertures 158 de l'élec- trode G 2 138 présentent un diamètre d'environ 0, 64 mm, et ces ouvertures sont espacées latéralement les unes des autres, selon une distance centre à centre de 6, 60 mm L'électrode G 2 138 est similaire à l'électrode G 2 38 décrite ci- dessus, sauf que la longueur et la largeur de la partie évidée 176 augmentent par échelons, de manière à correspondre à l'espacement latéral le plus important entre les ouvertures de faisceaux électroniques du canon électronique bipotentiel 126. 9 2545647 REVENDICATIONS 4 Tube à rayons cathodiques qui comprend un écran pour la for - ation de l'image et un canon électronique en ligne pour la projection d'ilue pluralité de faisceaux électroniques le long de trajectoires de faisceaux sur ledit écran, ledit canon comprenant: une pluralité de cathodes pour engendrer lesdits faisceaux électroniques et une grille de commande, une grille-écran et un système de lentilles électroniques disposées successivement en alignement avec lesdites cathodes, afin de focaliser lesdits faisceaux électroniques, la grille de com- mande et le système de lentilles électroniques comportant des ouvertures qui sont disposées dans un plan afin de permettre le passage des faisceaux électro- niques, et ladite grille-écran comportant une zone de grille fonctionnelle d'épais- seur donnée, une pluralité d'ouvertures étant formées à l'intérieur de ladite zone de grille fonctionnelle, ces ouvertures étant alignées avec celles de ladite grille de commande, ce tube étant caractérisé en ce que ladite grille-écran ( 38, 138) comprend une partie évidée ( 76, 176) dans ladite zone de grille fonctionnelle ( 70), cette partie évidée comprenant ladite pluralité d'ouvertures ( 72, 158) et étant entourée par une bordure périphérique ( 78) qui est située à proximité des ouver- tures extérieures, de manière à exercer une influence sur le champ électrosta- tique ( 80), au voisinage des trajectoires des faisceaux électroniques extérieurs ( 28). 2 Tube à rayons cathodiques-qui comprend un écran pour la formation de l'image et un canon électronique en ligne pour projeter trois faisceaux élec- troniques le long de trajectoires de faisceaux sur ledit écran, ce canon électro- nique comprenant trois cathodes pour engendrer lesdits faisceaux électroniques et une grille de commande, une grille-écran et une lentille électronique princi- pale, disposées successivement en alignement avec lesdites cathodes pour foca- liser les faisceaux électroniques, ladite grille de commande et ladite lentille électronique principale comprenant trois ouvertures disposées dans un plan afin de laisser passer les faisceaux électroniques, et ladite grille-écran étant pour- vue d'une zone de grille fonctionnelle d'épaisseur donnée, et trois ouvertures étant ménagées dans cette zone de grille fonctionnelle, ces ouvertures étant ali- gnées avec celles de la grille de commande, ce tube à rayons cathodiques étant caractérisé en ce que ladite grille-écran ( 38, 138) comporte une portion évidée disposée transversalement ( 76, 176), comprenant une partie centrale sensible- ment rectangulaire et des parties d'extrémités de forme sensiblement tri&ngu- 2545647 laire, l'angle de chaque extrémité triangulaire étant doucement incurvé, ladite portion évidée comportant lesdites ouvertures ( 72, 158) et étant entourée par une bordure périphérique ( 78) qui se conforme à la configuration de ladite portion évidée, la partie centrale, sensiblement rectangulaire, de cette bordure étant éloignée de l'ouverture centrale, et les extrémités triangulaires de la bordure étant situées à proximité des ouvertures extérieures, afin d'exercer une influence sur le champ électrostatique ( 80), au voisinage des trajectoires des faisceaux extérieurs ( 28). 3 Tube selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie évidée ( 76) présente une longueur de l'ordre de 12, 50 mm et une largeur d'en- viron 3, 81 mm, dans sa partie la plus large. 4 Tube électronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parties d'extrémités doucement incurvées de la partie évidée ( 76) présentent un rayon de l'ordre de 1, 168 mm, ce rayon étant mesuré à partir des centres des ouvertures extérieures ( 72). Tube électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite portion évidée ( 76) présente une profondeur de l'ordre de 0, 15 mm. 6 Grille astigmatique pour un canon électronique en ligne de tube à rayons cathodiques, qui comprend une zone de grille fonctionnelle d'épaisseur donnée, caractérisée en ce qu'elle comporte une partie évidée, disposée trans- versalement ( 76, 176), formée dans ladite zone de grille fonctionnelle ( 70), la- dite portion évidée comportant trois ouvertures ( 72, 158) qui sont situées dans un plan et qui sont entourées par une bordure périphérique ( 78) qui est située à proximité des ouvertures extérieures, mais éloignée de l'ouverture centrale.