Brevet FR2586326A1 — publié le 19870220

CANON A ELECTRONS POUR TUBE A RAYONS CATHODIQUES, NOTAMMENT POUR LA TELEVISION EN COULEURS. L'invention est relative à un canon à électrons pour tube à rayons cathodiques, notamment pour la télévision en couleurs. Un tube à rayons cathodiques est constitué par une ampoule de verre sous vide présentant à sa partie antérieure une dalle-écran dont la face interne est recouverte de matières cathodolu- minescentes (appelées luminophores) émettant un rayonnement de lumière visible quand elles sont excitées par un faisceau d'électrons produit par un (ou plusieurs) canon à électrons. Pour la visualisation en couleurs l'écran est formé en général de triplets de luminophores, un pour chaque couleur fondamentale, habituellement le rouge, le vert et le bleu. Dans un tube de visualisation en couleurs du type à masque on prévoit trois canons à électrons, chacun étant destiné à exciter une couleur particulière, le masque perforé disposé devant l'écran permettant que le faisceau d'électrons prévu pour une couleur n'excite que les luminophores de cette couleur. Un canon à électrons est formé, d'une part, d'une cathode à surface émettant des électrons lorsqu'elle est chauffée par un filament et, d'autre part, d'électrodes ou grilles dénotées géné- ralement G, G2, G3 etc - l'indice représentant la position par rapport à la cathode, cet indice croissant avec l'éloignement de la cathode -dont les deux premières G1 et G2 effectuent une préfoca- lisation du faisceau d'électrons et les suivantes G3, G4, etc... forment des lentilles électrostatiques de focalisation et concen- tration du faisceau d'électrons. La modulation du faisceau d'élec- trons en fonction de l'intensité du point à projeter sur l'écran est obtenue par la modulation du potentiel de la cathode ou par modulation du potentiel de la première grille G1 (Wehnelt). Les électrodes des lentilles électrostatiques sont habituel- lement portées à des potentiels très élevés, le plus souvent de l'ordre de plusieurs Kilovolts. L'invention se rapporte plus particu- lièrement à un tube dont au moins une grille des lentilles électro- statiques est, en fonctionnement normal, portée à un potentiel très élevé, de l'ordre de 25 Kilovolts par exemple, et qui conserve un potentiel du même ordre de grandeur pendant un temps important après la coupure de l'alimentation de ce tube. Ce potentiel ne disparaît pas immédiatement pour la raison suivante: l'ampoule de verre présente un revêtement conducteur interne auquel est con- necté ladite grille ainsi qu'un revêtement conducteur externe porté au potentiel de la masse; l'ampoule de verre constitue ainsi, avec ses revêtements, un condensateur de grande capacité qui conserve sa charge pendant une longue période même après qu'il ait été déconnecté de sa source d'alimentation; de ce fait le revêtement interne et l'électrode qui lui est reliée conservent le potentiel élevé. On a constaté que le potentiel élevé maintenu sur une grille pouvait provoquer - lorsque la distance séparant cette grille de la cathode est relativement faible - la projection d'électrons au centre de l'écran, se traduisant par une ou plusieurs taches lumineuses visibles tant que la température de la cathode reste élevée. Un tel défaut est quelquefois appelé "lueur de cathode". Pour remédier à cet inconvénient on a proposé de disposer dans le circuit externe au tube des diodes de décharge. Mais cette solution est onéreuse. L'invention permet de supprimer à faible prix le phénomène de lueur de cathode apparaissant à la coupure de l'alimentation du tube. Elle est caractérisée en ce que, pour éloigner de la cathode l'effet du potentiel élevé restant sur une grille après la coupure de l'alimentation du tube, on interpose entre cette grille et la cathode des moyens de masquage. Dans un mode de réalisation, ces moyens de masquage font partie d'une grille intermédiaire qui, après la coupure, est portée au potentiel de la masse. De préférence cette grille intermédiaire, qui est de forme allongée avec des parois transversales d'extrémités, est telle que la paroi d'extrémité la plus proche de la cathode est plus épaisse que la paroi opposée; en variante l'ouverture de cette paroi d'extrémité la plus proche de la cathode, présente un rebord ou collerette, avantageusement tourné vers l'intérieur de cette grille allongée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: - la figure I est un schéma en coupe d'un canon à électrons pour tube de télévision en couleurs à trois faisceaux en ligne comportant le perfectionnement de l'invention, - les figures 2a et 2b sont des dessins encore plus schématiques de canons à électrons du même type que ceux de la figure 1, d'une part sans, et d'autre part avec, le perfectionnement de l'invention et montrant l'effet de ce perfectionnement, - la figure 3 montre une piece du canon de la figure 1, - la figure 4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3, - la figure 5 représente une grille du canon de la figure I pour une variante et, - la figure 6 représente une partie d'une grille du canon de la figure I pour une autre variante. L'exemple qui va être décrit en relation avec les figures se rapporte à un canon à électrons pour tube de télévision en couleurs du type à masque, les trois faisceaux produits par le canon (triple) étant dits en ligne, c'est-à-dire coplanaires. Un tel canon à électrons comporte, d'une part, trois ca- thodes K présentant chacune une surface émissive 10 perpen- diculaire à l'axe 11 du tube et chauffée par un filament (non représenté) et, d'autre part, un ensemble d'électrodes G1, G2, G3, G4, G5 et G6 dont les deux premières, G1 et G2, est effec- tuent la préfocalisation et les suivantes, G3 à G6, constituent des lentilles électrostatiques de focalisation et concentration des fais- ceaux d'électrons. Une cathode K est selon l'axe 11 du tube, tandis que les axes des deux autres sont parallèles à l'axe 11, dans le même plan, et en positions symétriques par rapport à cet axe 11. Les électrodes G1, G2 et G4 de forme générale plane com- portent chacune trois ouvertures circulaires centrées sur l'axe de la cathode correspondante pour laisser passer le faisceau d'électrons provenant de cette cathode tandis que les électrodes allongées, sensiblement en forme de cylindres ou parallélépipédiques, G3, G5 et G6 présentent des parois d'extrémités dont chacune comprend également trois ouvertures circulaires centrées sur l'axe de la cathode correspondante. La figure 1 étant une coupe selon l'axe du tube ne montre que la cathode centrale et les ouvertures corres- pondantes des électrodes. Les électrodes ou grilles G3 et G5 sont connectées à une borne 3 recevant un potentiel de valeur moyenne, de l'ordre de 8 Kilovolts, tandis que les électrodes ou grilles G4 et G6 sont con- nectées à une borne 4 reliée à une source de potentiel de valeur élevée, de l'ordre de 25 Kilovolts. De façon en soi connue l'en- semble formé par les électrodes ou grilles G3, G4 et G5 constitue une lentille électrostatique de type unipotentiel, dite de Heinzel, tandis que les électrodes ou grilles G5 et G6 constituent une lentille électrostatique dite bipotentielle. Chacune des électrodes est métallique et est formée à partir d'une feuille d'épaisseur constante. Ainsi la partie allongée 12 de l'électrode G5 a la même épaisseur que les parois d'extrémités 13 et 14. Dans l'exemple, pour faciliter la fabrication du canon à électrons, les ouvertures de l'électrode G4 et des parois d'extrémités des électrodes G5 et G6, ainsi que les ouvertures de la paroi d'extré- mité 15 de la grille G3 qui est la plus éloignée de la cathode K ont toutes le même diamètre. Par contre les ouvertures des grilles GI et G2, ainsi que les ouvertures de la paroi 16 de la grille G3 qui est tournée vers la cathode K, ont des diamètres inférieurs. La grille G3 a, comme la grille G5, une forme générale sensi- blement cylindrique ou parallèlépipédique avec une même épaisseur de la paroi cylindrique 17 et des parois d'extrémités 15 et 16. Mais à la paroi 16, de même épaisseur que la paroi 15, est soudée, selon un exemple de réalisation de l'invention, une plaque ou insert 18 (figures 3 et 4) avec des ouvertures 19, 20 et 21 correspondant aux ouvertures de la paroi 16, c'est-à-dire de même diamètre et de même disposition relative. La plaque 18 est soudée contre la face interne de la paroi 16, par exemple par quatre points de soudure au voisinage de ses coins. Ce soudage s'effectue avant le montage des électrodes, c'est- à-dire avant que les deux coupelles 22 et 23 constituant les deux parties de l'électrode G3 soient associées l'une à l'autre. Dans l'exemple l'ensemble constitué par les parois 16 et 18 présente une épaisseur qui est environ trois fois plus importante que l'épaisseur de la paroi 15; autrement dit l'insert 18 a une épaisseur qui est environ deux fois celle des parois de la grille G3 d'origine. Comme expliqué ci-dessus à la coupure de l'alimentation du tube la borne 4 conserve un potentiel de l'ordre de 25 Kilovolts tandis que les potentiels des autres électrodes atteignent presque immédiatement la valeur zéro (potentiel de la masse). La distance L séparant la cathode K de l'électrode G4 étant relativement faible, de l'ordre de I cm dans l'exemple, l'influence du potentiel de cette électrode G4 peut alors se faire sentir au voisinage de la cathode K et provoquer la formation indésirée d'un faisceau d'électrons selon l'axe du canon, ce qui engendrera une lueur parasite au centre de l'écran. C'est ainsi que, sans le perfec- tionnement de l'invention, comme le montre la figure 2a, la surface équipotentielle 25 (de 3,5 à 5 Volts), constituant la limite de la zone d'influence du potentiel induit par l'électrode G4 se trouve au voisinage de la grille G2; une proportion non négligeable d'électrons atteint alors la région centrale de l'écran. Par contre avec le perfectionnement de l'invention, comme le montre la figure 2b, la limite 25' d'influence du potentiel induit par la grille G4 est net- tement plus éloignée de la cathode K, ce qui diminue considé- rablement la proportion d'électrons qui atteindront la partie cen- trale de l'écran et ainsi il n'y aura pratiquement pas de lueur parasite visible au centre de cet écran. Des expériences ont montré que, sans le perfectionnement de l'invention, avec une paroi 16 d'épaisseur 0,25 mm et une tension nominale d'alimentation du filament de cathode K de 6,3 Volts la lueur parasite est visible lorsque la tension sur la grille G4 at- teint 12 Kilovolts. Par contre avec le perfectionnement de l'in- vention, l'épaisseur de la paroi antérieure, tournée vers la cathode, de la grille G3 étant de 0,75 mm, la lueur parasite n'apparaît que si la tension d'alimentation du filament de la cathode est de 9 Volts et si l'électrode G4 est portée à un potentiel d'au moins 32 Kilovolts. Dans cet exemple l'épaisseur de la paroi antérieure de la grille G3 est de l'ordre du triple de l'épaisseur de sa paroi posté- rieure 15. Un résultat satisfaisant d'élimination des lueurs de ca- thodes est encore obtenu quand cette épaisseur de la paroi anté- rieure est environ le double de l'épaisseur de la paroi postérieure. Dans la variante représentée sur la figure 5, l'électrode G3 est en deux parties, la première comprenant seulement la paroi anté- rieure 30 d'épaisseur plus importante que le reste, 31, de l'élec- trode G3. Cette seconde partie 31 comprend la partie allongée et l'autre paroi d'extrémité. Les parties 30 et 31 sont associées par exemple par soudage. La figure 6 représente encore un autre mode de réalisation dans lequel la paroi antérieure 16' de l'électrode G3 a la même épaisseur que les autres parties de cette électrode mais les ouver- tures de cette paroi antérieure 16' sont toutes bordées par une collerette ou rebord 32. L'avantage de cette réalisation est qu'elle n'implique qu'une faible modification du canon à électrons connu. Dans une variante de la réalisation représentée sur la figure 1, les trous 19, 20 et 21 de l'insert 18 ont un diamètre supérieur au diamètre des trous correspondants de la paroi 16. Mais dans ce cas, il est préférable que l'épaisseur de l'insert soit supérieure à celle qu'il présente lorsque les diamètres sont égaux. Autrement dit il est préférable que l'6paisseur de l'insert croisse avec le diamètre de son ouverture. REVENDICATIONS I. Canon à électrons pour tube à rayons cathodiques, notam- ment pour la télévision en couleurs, dont les lentilles électro- statiques comportent une électrode (G4) qui reste à un potentiel élevé après la coupure de l'alimentation du tube, caractérisé en ce que pour diminuer l'effet, sur la cathode (K), du potentiel élevé restant sur ladite électrode (G4) après coupure de l'alimentation, le canon comprend des moyens de masquage de ce potentiel qui font partie d'une électrode (G3) du canon à électrons de position inter- médiaire entre la première électrode (G4) à potentiel élevé et la cathode. 2. Canon à électrons selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode intermédiaire (G3) a une forme allongée suivant l'axe (11) du canon avec deux parois d'extrémités (15, 16, 18), la paroi d'extrémité tournée vers la cathode ayant une épaisseur plus importante que la paroi opposée (15). 3. Canon à électrons selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport entre les épaisseurs des parois d'extrémités de l'électrode intermédiaire (G3) est au moins de l'ordre de 2. 4. Canon à électrons selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en. ce que l'électrode intermédiaire (G3) comporte une partie prin- cipale avec des parois d'extrémités (15, 16) d'épaisseurs égales et un insert (18) rapporté sur la paroi d'extrémité (16) tournée vers la cathode. 5. Canon à électrons selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'insert (18) est soudé sur la paroi d'extrémité. 6. Canon à électrons selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'insert (18) est rapporté sur la face de la paroi d'ex- trémité de l'électrode intermédiaire (G3) qui est intérieure à cette électrode. 7. Canon à électrons selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'électrode intermédiaire (G3) comporte deux parties dont l'une est constituée par la paroi d'extrémité (30) la plus épaisse et dont l'autre (31) est constituée par la partie longitudinale et l'autre paroi d'extrémité. 8. Canon à électrons selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode intermédiaire (G3) présente une forme allongée avec deux parois d'extrémités (15, 16'), l'ouverture de la paroi d'extrémité tournée vers la cathode présentant un rebord (32). 9. Canon à électrons selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rebord (32) est tourné vers l'intérieur de l'électrode intermédiaire (G3). 10. Canon à électrons selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 9, caractérisé en ce que le diamètre de l'ouverture circulaire de l'électrode (G4) portée à un potentiel élevé est égal au diamètre de l'ouverture correspondante de la paroi d'extrémité arrière (15), à l'opposé de la cathode, de l'électrode intermé- diaire (G3). 11. Canon à électrons selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que, de façon en soi connue, il comporte une lentille bipotentielle (G5, G6) et une lentille de Heinzel (G3, G4, G5), l'électrode (G4) portée à potentiel élevé et l'électrode intermédiaire (G3) faisant toutes deux partie de la len- tille de Heinzel. 12. Tube à rayons cathodiques caractérisé en ce qu'il comporte un canon à électrons selon l'une quelconque des revendications précédentes. 13. Récepteur de télévision en couleurs caractérisé en ce qu'il comprend un tube selon la revendication 12.