Brevet FR2701185A1 — publié le 19940805

i La présente invention concerne les unités d'affichage vidéo et, plus particulièrement, des procédés et des montages permettant de diminuer les champs électriques alternatifs produits dans le voisinage des unités d'affichage vidéo. Au cours des années 1980, les risques professionnels encourus par les personnes travaillant devant des unités d'affichage vidéo ont fait l'objet de discussions Suite à ces discussions, il existe aujourd'hui une norme demandant de maintenir au plus bas niveau possible les émissions de diverses sortes, par exemple champs magnétiques, champs électriques, etc Ces discussions ont eu pour consé- quences que des fabricants ont proposé volontairement des procédés de contrôle des écrans vidéo Depuis 1987, s'est développée une forte demande commerciale pour que soient satisfaites certaines valeurs de mesure recommandées en liaison avec le procédé de mesure recommandé Dans certains cas, il faut satisfaire des exigences encore plus sévères émanant des consommateurs La capacité de présenter, lors de ces contrôles faits à l'initiative des fabricants, des valeurs de mesure comparativement basses est devenue un argument de vente dans la compé- tition entre les détaillants Ces procédés révisés de contrôle volontaire des unités d'affichage vidéo comportaient le contrôle des champs électriques alternatifs Ces champs sont souvent mesurés dans deux bandes de fréquence, la bande I ( 5 Hz- 2 k Hz) et la bande II ( 2 k Hz-400 k Hz). Les champs électriques alternatifs émanant d'une unité d'affichage vidéo, principalement une unité du type à tube à rayons cathodiques (CRI) sont produits par un certain nombre de composants électriques différents inclus dans l'unités Il est relativement facile de faire écran aux champs électriques alternatifs dans toutes les directions, sauf dans la direction avant, juste devant l'écran, par exemple avec l'aide de plaques de blindage, de boîtiers ou d'enveloppes externes électriquement conducteurs ou de couches électriquement conductrices déposées sur un boîtier externe en matière plastique Le champ électrique alternatif qui s'étend vers l'avant depuis la surface de l'écran d'une unité d'affichage vidéo du type CRT est provoqué par les variations de la tension d'accélération appliquée à l'intérieur du panneau de verre avant de l'unité d'affichage vidéo. Un procédé permettant de traiter les effets des champs électriques alternatifs qui sont produits en avant de l'écran d'affichage, entre autres choses, fait appel à un transformateur placé dans la partie haute tension et ayant une faible impédance interne, mais cette solution est coûteuse si le résultat doit être sérieux. Un autre procédé implique le couplage d'un condensateur externe sur la tension d'accélération Cette solution entraîne un filtrage de la tension d'accélération. D'autres procédés demandent de prévoir un panneau électriquement conducteur, ou un dispositif analogue, à l'avant du tube image Cette solution exige un panneau de conductivité très élevée pour pouvoir réduire les champs alternatifs aussi bien dans la bande I que dans la bande II Par conséquent, ces panneaux sont coûteux et, ou bien, amènent des propriétés synergonomiques altérées Par exemple, l'image se défocalise, c'est-à-dire est floue, et le rendement lumineux est inférieur à celui d'un écran normal, c'est-à-dire que le panneau n'assure pas une transmission complète de la lumière. Un but de l'invention est d'obtenir, dans une unité daffichage vidéo, et principalement une unité du type CRT, les plus petits champs électriques alternatifs possibles dans le voisinage du tube image, particulièrement à l'avant de l'écran de l'unité. A cet effet, il est décrit dans la Demande Internationale PCTISE 92/00794 (WO-A 1-9310537), ayant le même demandeur que la présente demande un montage destiné à réduire au minimum les champs électriques alter- natifs qui sont produits dans le voisinage d'une unité d'affichage vidéo L'unité d'affichage est dotée d'une partie sous tension, par exemple un revêtement élec- triquement conducteur, sur lequel des variations non souhaitables de signal se produisent Lorsque des variations de tension non souhaitables sont indiquées, un signal qui est en opposition de phase avec les variations de tension indiquées est produit, et ce signal est appliqué à la partie sous tension Dans le cas de ce montage connu, les variations de tension non souhaitables sont, pour l'essentiel, détectées indirectement, par exemple à partir du jeu de bobines de déviation et aux bornes dun enroulement du transformateur haute tension On a adopté ce procédé du fait que le but principal était de compenser les variations de tension non souhaitables dans la bande Il et parce que la source principale de ces variations découle principalement de la capacité formée entre la couche d'aluminium de l'anode présente à l'intérieur du tube image et le jeu de bobines de déviation placé autour du col dudit tube. Un autre but de l'invention est de compenser l'ondulation de tension de fréquences relativement basses existant sur l'anode ou la couche électriquement conductrice qui lui est adjacente d'une unité d'affichage vidéo du type CRT, en particulier à l'intérieur de la bande I. Un autre but de l'invention est de produire des degrés de compensation différents pour l'ondulation de tension à l'intérieur de la bande I et de la bande II. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un procédé permettant de réduire au minimum les champs électriques alternatifs produits dans le voisinage d'une unité d'affichage vidéo qui comporte une partie sous tension sur laquelle des variations de tension non souhaitables se produisent, o une première extrémité d'un condensateur haute tension de filtrage, ayant une capacité élevée, est connectée à la partie sous tension, le procédé se distinguant par les opérations suivantes: (a) déconnecter de la terre l'autre extrémité du condensateur haute tension; (b) détecter le courant qui passe, via le condensateur haute tension, dans l'autre extrémité du condensateur haute tension; et (c) produire une tension de compensation qui est fonction du courant détecté, ladite tension de compensation étant déphasée vers le courant détecté de façon à se trouver en opposition de phase aux variations de tension non voulues et étant fournie à l'autre extrémité du condensateur haute tension. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un montage permettant de réduire au minimum les champs électriques alternatifs produits dans le voisinage d'une unité d'affichage vidéo, l'unité d'affichage vidéo comportant une partie sous tension sur laquelle des variations de tension non souhaitables se produisent, et ledit montage comportant un condensateur haute tension de filtrage, ayant une capacité élevée, qui est connecté à la partie sous tension, le montage se distinguant en ce qu'il est connecté, entre le condensateur haute tension et la terre, un circuit de compensation qui fait fonction de condensateur négatif et dont la capacité est supérieure, d'un facteur prédéterminé, à la capacité du condensateur haute tension. L'invention se révèle particulièrement adaptée à la résolution des problèmes associés aux variations de tension non souhaitables que l'on obtient avec les écrans couleur du type CRT. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un tube image du type CRT et illustre schématiquement un circuit de couplage selon un premier mode de réali- sation de l'invention; la figure 2 illustre un exemple de réalisation d'un circuit de couplage selon le premier mode de réalisation de l'invention; et la figure 3 illustre un tube image et un deuxième mode de réalisation de circuit de couplage. Le tube image représenté sur la figure 1 comprend une enveloppe externe de verre 1 L'enveloppe de verre comporte une face 2 de tube image, qui est sensiblement plate et rectangulaire dans la direction regardant vers l'avant, c'est-à-dire vers l'observateur Le tube se rétrécit en allant vers l'arrière et se termine en une partie tubulaire 3, appelée le col du tube. La surface interne de la face avant 2 du tube est revêtue d'une couche 4 de sels fluorescents Une mince couche d'aluminium 5, qui est à la fois réfléchis- sante et électriquement conductrice, est appliquée à la surface interne de l'enve- loppe externe 1, à l'intérieur de la couche fluorescente 4 sur l'avant du tube et directement contre la surface de l'enveloppe sur la partie de rétrécissement de l'enveloppe entre le col 3 du tube et le devant 2 du tube, ainsi que sur une courte distance de la surface interne du col 3 du tube La mince couche d'aluminium 5 est électriquement connectée à l'électrode d'accélération 6 du tube image et fait fonction d'anode Une couche de carbone électriquement conductrice 7 est appliquée à la surface externe de l'enveloppe externe 1, entre le col 3 du tube et le devant 2 du tube. Le col 3 du tube image comporte un canon à électrons qui comprend un élément de chauffage 8, une cathode 9 qui est chauffée par l'élément de chauffage 8, une électrode d'accélération 6 et des grilles de commande 10, 11 et 12 Les électrons peuvent passer à travers les grilles du canon à électrons et sont accélérés par la tension d'accélération qui est appliquée à l'électrode d'accélération et à la couche 5, de manière à venir frapper la couche fluorescente 4 se trouvant sur le devant 2 du tube image 1 La couche 4 de sels fluorescents émet de la lumière lorsque les électrons la frappent. Un jeu de bobines de déviation 13 est monté autour du col du tube Ce jeu de bobines comporte deux paires d'enroulements, et un champ magnétique, variable dans deux directions perpendiculaires mutuellement opposées, peut être produit à l'aide de ces enroulements et par une commande appropriée des enroulements Les électrons sont déviés lorsqu'ils passent dans ce champ magné- tique La position du point d'impact des électrons sur la face avant du tube image est commandée à l'aide du jeu de bobines de déviation et, en conséquence, du voisinage de ce point, de la lumière est produite sur le devant du tube Le jeu de bobines de déviation 13 est formé après le tube image et la paire de bobines qui est installée à proximité du tube image réalise un couplage capacitif C 2 avec la couche d'aluminium 5 placée à l'intérieur du tube image 1, sur le côté interne de l'enve- loppe. Lorsqu'on met le tube image sous tension, une tension d'accélération est appliquée entre la couche d'aluminium 5 et la cathode 9 La couche de carbone 7 est connectée à la terre, c'est-à-dire à un potentiel de 0 V La tension d'accélération exercée entre la cathode 9 et l'électrode d'accélération 6 est appliquée au côté électrode d'accélération par un contact séparé VG 5 situé sur un côté du tube image, ce contact étant connecté à la couche d'aluminium 5, et la tension d'accélération atteint normalement une valeur comprise entre 12 k V et 30 k V, selon l'application considérée Les couches 5 et 7 forment donc une capacité Cl qui se charge jusqu'à la tension d'accélération et qui constituent un réservoir d'énergie. Un générateur haute tension Tr est connecté en série avec une ou plusieurs diodes Dl, entre la terre et l'anode 5 du tube CRT Une résistance de grande valeur ohmique Rl est connectée en parallèle avec le générateur haute tension Tr On notera que tout ce qui vient d'être décrit ci-dessus appartient à la technique antérieure. Une première borne de connexion d'un condensateur C 3 est connectée à l'anode 5 Le condensateur C 3 fait fonction de condensateur de filtrage Toute- fois, un condensateur de très grande capacité est nécessaire pour pouvoir filtrer dans une mesure suffisante afin d'amortir au minimum l'ondulation sur l'anode Les condensateurs de filtrage classiques ne sont en mesure d'amortir l'ondulation de l'anode que dans une certaine limite. Selon l'invention, on connecte un circuit 20 entre le condensateur C 3 et la terre, ce circuit jouant le rôle d'un condensateur négatif de capacité C 4 La capacité résultante est alors: C = (C 3 (-C 4))/(C 3 +(-C 4)) = C 3 C 4/(C 4-C 3) Par conséquent, lorsqu'on donne à la capacité négative C 4 produite par le circuit 20 une valeur à peine supérieure à la capacité du condensateur C 3, la capacité résul- tante peut être rendue extraordinairement grande. Un moyen convenable pour créer cette capacité négative C 4 est illustré schématiquement sur la figure 2 On connecte l'entrée d'inversion d'un amplifica- teur opérationnel OA au condensateur haute tension C 3 Le courant entrant est Iondulation, lequel sera désigné ci-après par I 1 (t), ce qui signifie que ce courant est fonction du temps t On renvoie en réaction le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel sur son entrée d'inversion (entrée(-)) via un condensateur C 5 et sur son entrée de non-inversion (entrée(+)) via une résistance R 2 de valeur ohmique R L'entrée (+) est connectée à la terre via une résistance R 3 de valeur ohmique k R, o k est une constante Une tension Ul est présente aux bornes de la résistance R 3, une tension U 2 est présente entre la sortie de l'amplificateur OA et la terre, une tension Uc est présente aux bornes du condensateur C 5 Les équations suivantes s'appliquent: Ul = U 2 k/( 1 +k) Ul = Uc + U 2 => k Uc = -Ul Ul = - k Uc = -(k/C 5) f I 1 (t) dt L'impédance Zl du circuit est: Zl = Ul/Il = -(k/C 5) ( 1/I 1 (t)) f I 1 (t) dt Z 1 -C 5/k C 4 On va donner ci-dessous une autre manière d'exprimer comment le circuit 20 de la figure 2 fonctionne Le condensateur C 3 est connecté à l'anode 5 et possède donc la tension d'ondulation Uondulation, qui est compensée sur une première borne du condensateur Le circuit 20 détermine, au point A, le courant d'ondulation I 1 (t) présent dans le condensateur haute tension C 3 Une tension U (i U 1) est produit au point A, de sorte que -U = a Uondulation, o a est une constante et 0 Uondulation. Un même circuit réalisera la compensation à l'aide du même facteur a pour les deux bandes I et 11, même si, puisque la source des variations de tension non souhaitables à l'intérieur de la bande I est liée à la résistance interne du générateur haute tension et puisque les variations de tension non souhaitables à l'intérieur de la bande Il sont principalement dues à la capacité C 2 existant entre le jeu de bobines de déviation 13 et l'anode 5, il peut être nécessaire d'effectuer une compensation supplémentaire à l'intérieur de la bande II Ceci est particulièrement vrai dans le cas de tubes image couleur. La figure 3 illustre un circuit de compensation qui produit des degrés différents de compensation pour la bande I et la bande II Le circuit qui compense les variations de tension non souhaitables à l'intérieur de la bande I comporte l'amplificateur opérationnel OA' doté d'un condensateur de réaction C 5 ' en parallèle avec une résistance R 4 de grande valeur ohmique Une résistance R 5 de faible valeur ohmique est connectée entre le condensateur haute tension C 3 et l'entrée (-) de l'amplificateur opérationnel OA' Le point A est connecté au point de connexion de deux diodes Dl et D 2 connectées en série, lesquelles sont connectées, dans leur sens inverse, entre une source de tension d'excitation +Vcc et la terre, au titre d'élément de protection de circuit, comme cela est classique. Une résistance R 2 ' est connectée entre la sortie de l'amplificateur OA' et l'entrée (+) de l'amplificateur opérationnel Une résistance R 8, dont la valeur ohmique peut être ajustée par découpage, est connectée entre le point de connexion de l'une de deux résistances R 6 et R 7 connectées en série, qui sont connectées entre la source de tension d'excitation +Vcc et la terre, et l'entrée (+) de l'amplificateur opérationnel OA' On peut ajuster la constante de compenseation a susdite à l'aide de la résistance R 8. On obtient la compensation supplémentaire destinée à la bande Il en utilisant le principe décrit dans la Demande Internationale susdite PCT/SE 92/00794. Les variations de tension apparaissant sur la tension d'accélération ne sont pas détectées directement, mais sur un enroulement secondaire 21 du trans- formateur haute tension Tr, de tension notablement inférieure, que l'on peut faci- lement conduire Une première extrémité de l'enroulement secondaire 21 est connectée à la terre Son autre extrémité est connectée, via une résistance R 9, à l'entrée d'un étage déphaseur 22 et mesure un courant i 1 appliqué à cette entrée. Le jeu de bobines de déviation 13 est également alimenté à partir du transformateur haute tension (la connexion correspondante n'étant pas indiquée). Un courant i 2 est donc également fourni, en provenance du jeu de bobines de déviation 13, via une résistance R 10, à l'entrée de l'étage déphaseur 22 et est ajouté au courant i 1 dans une proportion appropriée. Le signal de sortie de l'étage déphaseur 22 est appliqué au point de connexion B du diviseur de tension R 6, R 7, via un condensateur C 6 et une résis- tance Rll dont la valeur ohmique peut être ajoutée par découpage Le degré supplémentaire de compensation relatif à la bande II est ajusté grâce à la résis- tance Rll Le déphasage produit sur l'étage déphaseur 22 est adapté au déphasage qui apparaît dans le circuit OA', C 5 ', R 4 et R 5, de sorte que le signal arrivant au point B en provenance de l'étage déphaseur apparaîtra au point A comme une partie adaptée qui est en opposition de phase avec le signal d'entrée appliqué à l'étage déphaseur 22 avec superposition sur -oe Uondulation. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des procédés et des montages dont la description vient d'être donnée simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé permettant de réduire au minimum les champs électriques alternatifs créés dans le voisinage d'une unité d'affichage vidéo ( 1) qui comporte une partie sous tension ( 5) sur laquelle des variations de tension non souhaitables se produisent, o une première extrémité d'un condensateur haute tension de filtrage (C 3) possédant une capacité élevée est connectée à la partie sous tension ( 5), caractérisé par les opérations suivantes: (a) déconnecter l'autre extrémité du condensateur haute tension (C 3) vis-à-vis de la terre; (b) détecter le courant qui passe par le condensateur haute tension (C 3) dans l'autre extrémité du condensateur haute tension; et (c) produire une tension de compensation en fonction du courant détecté, ladite tension de compensation étant déphasée en direction du courant détecté de façon à se trouver en opposition de phase avec les variations de tension non voulues et étant fournie à l'autre extrémité du condensateur haute tension (C 3). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on adapte la taille de la tension de compensation produite à l'aide d'un facteur (a) donné que multiplie la taille des variations de tension non souhaitables, ledit facteur (a) se trouvant entre les valeurs O et 1. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, de plus, on détecte un signal dépendant des variations de tension non voulues qui sont principalement provoquées par les variations de la tension d'accélération dans l'unité d'affichage vidéo, on applique une inversion de phase au signal détecté et on superpose une partie appropriée de celui-ci à la tension de compensation obtenue par détection du courant qui passe par le condensateur haute tension (C 3), de manière à obtenir des degrés de compensation différents pour une bande de basses fréquences ayant une gamme de fréquences comprise entre les fréquences 5 Hz et 2 k Hz et pour une bande de hautes fréquences ayant une gamme de fréquences comprise entre les fréquences 2 k Hz et 400 k Hz. 4 Montage permettant de réduire au minimum les champs électriques alternatifs créés dans le voisinage d'une unité d'affichage vidéo ( 1), ladite unité d'affichage vidéo comportant une partie sous tension ( 5) sur laquelle des variations de tension non souhaitables se produisent, ledit montage comportant un condensa- teur haute tension de filtrage (C 3) ayant une capacité élevée qui est connecté à la partie sous tension ( 5), caractérisé en ce qu'on a connecté, entre le condensateur haute tension (C 3) et la terre, un circuit de compensation ( 20) qui joue le rôle d'un condensateur négatif dont la capacité est supérieure, d'un facteur prédéterminé, à la capacité du condensateur haute tension (C 3). 5 Montage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de compensation ( 20) comporte un amplificateur opérationnel (OA) dont l'entrée d'inversion est connectée au condensateur haute tension (C 3), o la sortie de l'amplificateur opérationnel est connectée, en réaction, sur son entrée d'inversion via un condensateur (C 5) et sur son entrée de non-inversion via une résistance (R 2) de valeur ohmique R, l'entrée de non-inversion de l'amplificateur étant connectée à la terre par l'intermédiaire d'un dispositif résistif (R 3; R 6-R 7) de valeur ohmique k R, o R et k sont des constantes. 6 Montage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les variations de tension apparaissant sur la partie sous tension sont indiquées à l'intérieur d'une bande de fréquences et sont déphasées dans un circuit dépha- seur ( 22); et o une partie appropriée du signal de sortie du circuit déphaseur est appliquée à une entrée du circuit de compensation ( 20); et en ce que le circuit déphaseur ( 22) possède un déphasage tel qu'une partie appropriée du signal d'entrée du circuit déphaseur utilisé dans le montage apparaît sous la forme d'un signal en opposition de phase superposé sur le point de connexion du circuit de compensation ( 20) avec le condensateur haute tension. 7 Montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif résistif (R 3; R 6-R 7) est variable, de sorte que la constante k est variable. 8 Montage selon la revendication 6 prise en liaison avec la revendica- tion 5 caractérisé en ce qu'un dispositif résistif (R 11) de valeur ohmique variable est connecté entre le circuit déphaseur ( 22) et l'entrée de non-inversion de l'amplificateur opérationnel (OA).