Brevet FR2773260A1 — publié le 19990702

CANON A ELECTRONS POUR TUBE A RAYONS CATHODIQUES ADAPTE A UN FONCTIONNEMENT MULTI MODES L'invention se rapporte à un canon à électrons pour tubes à rayons cathodiques et plus particulièrement à des moyens d'électrode pour générer un ou plusieurs faisceaux électroniques destinés à former une image sur l'écran du tube , ces moyens d'électrode permettant le fonctionnement optimisé du canon pour plusieurs mode de fonctionnement, par exemple en mode télévision et en mode moniteur pour afficher des images en haute résolution de type SVGA ou XGA. Un canon à électrons est généralement constitué d'une zone dite de formation du faisceau, formant une triode, comprenant une cathode émissive, une première électrode G1 généralement connectée à une tension nulle et une seconde électrode de contrôle G2 généralement à une tension de l'ordre de quelques centaines de volts. Dans le cas d'un canon à trois faisceaux, pour un tube trichrome, trois cathodes émissives K sont utilisées pour former trois faisceaux correspondant aux trois couleurs primaires à générer sur l'écran et les grilles Gi et G2 sont traversées par les trois faisceaux, par exemple en étant percées de trois orifices disposés le long des axes desdits faisceaux D'autres moyens d'électrodes , constituant une lentille principale sont disposés au delà de la zone de formation du ou des faisceaux pour assurer la focalisation des dits faisceaux ou/et la convergence des dits faisceaux sur l'écran du tube. II est une tendance se développant rapidement demandant au tube de télévision et au téléviseur équipé d'un tel tube, de pouvoir afficher à la fois des images de télévision et des images issues d'application multimedia dans lequel le téléviseur et son tube agissent comme un moniteur de micro ordinateur. Cependant, alors que les images de télévision, pour des raisons de contraste et de luminosité sont générées à partir de faisceaux d'électrons à fort courant, les images à haute résolution pour les applications multimedia sont au contraire générées avec des faisceaux électroniques à faible intensité. Cela pose un problème de compromis dans la conception du canon car la structure de triode connue K, G1, G2 est adaptée pour un type de fonctionnement et ne peut être optimisée pour un autre type de fonctionnement trés différent , par exemple pour un mode télévision et pour un mode moniteur multimedia. L'invention apporte une solution simple à ce problème en permettant d'optimiser le fonctionnement du canon pour différents types d'images à afficher sur l'écran du tube, cela grâce à une structure de la zone de formation de faisceau permettant l'adaptation de la taille de faisceau à différents modes de fonctionnement souhaités. Pour cela, le canon à électron pour tube à rayon cathodiques selon l'invention comprend: -une zone de formation d'au moins un faisceau électronique comprenant successivement une cathode K, une pluralité d'électrodes (G1, G2, G2'...) avec au moins 2 électrodes de contrôle -une zone de focalisation principale constituée par au moins une lentille électrostatique caractérisé en ce qu'au moins un potentiel variable Pv est appliqué à au moins une des électrodes de contrôle de la zone de formation du faisceau et en ce que ce potentiel Pv dépend du courant de faisceau, de manière à augmenter la taille dudit faisceau électronique à la sortie de la zone de formation du faisceau pour les bas courants de faisceaux. L'invention et ses avantages sera mieux comprises à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une coupe longitudinale d'un canon selon l'état de la technique - la figure 2 illustre l'influence de l'épaisseur de l'électrode accélératrice G2 sur la taille du faisceau à la sortie de la zone de formation dudit faisceau - la figure 3 montre , pour un canon selon l'état de la technique la variation de la taille de l'impact du faisceau sur l'écran du tube en fonction de la taille du faisceau dans la lentille principale , pour des courant de faisceau déterminés - la figure 4 montre une structure d'électrode de la zone de formation de faisceau conforme à l'invention - la figure 5 montre l'influence de la tension appliquée à la nouvelle structure d'électrodes de la zone de formation de faisceau sur la taille de faisceau - la figure 6 illustre l'évolution de la taille de faisceau dans la lentille principale et la taille de l'impact du faisceau sur l'écran en fonction du courant de faisceau, à la fois pour le canon selon l'état de la technique et pour le canon selon l'invention. Un canon selon l'état de la technique, comme illustré par la figure 1 comprend une zone de formation de faisceau d'électrons constituée généralement par une cathode émissive 1, une première électrode 2, appelée G1 et connectée à la masse, une seconde électrode accélératrice 3, appelée G2 et connectée à une tension VG2 de l'ordre de quelques centaines de volts. Le canon comprend par ailleurs des moyens d'électrodes ( G3, G4, G5) constituant une lentille de préfocalisation et des moyens d'électrodes (G5, G6) constituant une lentille de focalisation principale, les électrodes G3 et G5 étant reliées à une tension Vf de focalisation, et l'électrode finale G6 à la haute tension d'anode. Les figures 2A, 2B, 2C montrent l'influence connue de l'épaisseur de l'électrode G2 sur la taille du faisceau à la sortie de la zone de formation dudit faisceau . Les figures 2A et 2B montrent la forme du faisceau en coupe longitudinale et la figure 2C les positions correspondantes des électrodes G1, G2, et partie basse de G3 la référence 0 correspondant au plan de la cathode K, I'électrode G2 en pointillés correspondant à une électrode G2 d'épaisseur 8 Mils, I'électrode G2 en traits pleins à une électrode d'épaisseur 20 Mils. Dans un canon de structure connue avec une électrode Gi d'épaisseur de l'ordre de 4 millièmes de pouces ou 4 Mils ( 0.1 mm) située à environ 4 mils de la cathode, une électrode G2 située à 20 mils de la cathode et une partie inférieure de G3 située à environ 72 mils de la cathode , on note que le faisceaux forme un noeud , encore appelé zone de croisement, d'autant plus proche de la cathode que l'épaisseur de G2 est faible, et que le faisceau à la sortie de la zone de formation, prés de G3, est d'autant plus large que l'épaisseur de G2 est faible. Par ailleurs, la figure 3 montre que pour chaque courant de faisceau la taille (en mils) du point d'impact du faisceau sur l'écran dépend de la taille du faisceau dans la lentille principale , donc de la taille dudit faisceau à la sortie de la zone de formation décrite plus haut et donc de l'épaisseur choisie de l'électrode G2. Cette structure est optimisée pour les forts courants, supérieurs à 1 milliampère, puisqu'alors au minimum de la taille du faisceau dans la lentille principale correspond le minimum de la taille du point d'impact du faisceau sur l'écran; cependant, pour les courants plus faibles , inférieurs à 1mA, le minimum de la taille du faisceau dans la lentille principale ne correspond plus au minimum de la taille du point d'impact du faisceau sur l'écran, mais au contraire à une taille plus importante de la taille du faisceau dans la lentille principale. Pour le canon considéré plus haut, avec une épaisseur de G2 de l'ordre de 20 mils, les tailles du faisceau dans la lentille principale et celles correspondantes de l'impact du faisceau sur l'écran sont représentées par des points rectangulaires pleins. Le principe de l'invention consiste à faire varier virtuellement l'épaisseur de G2 de manière à bénéficier des avantages d'une électrode G2 de faible épaisseur à fort courants et des avantages d'une électrode G2 mince à faibles courants. Pour cela, on rajoute au moins une électrode de contrôle G2' aux moyens d'électrodes de la zone de formation du faisceau de l'état de la technique et on applique sur les électrodes de contrôle (G2, G2'....) des tensions correspondantes au mode de fonctionnement déterminé. Par exemple dans un mode de réalisation illustré par la figure 4 et dans lequel le canon est optimisé pour deux types de mode de fonctionnement correspondant au mode télévision et au mode multimedia XGA, deux électrodes de contrôle G2 et G2' sont disposées successivement entre l'électrode G1 et la partie basse de l'électrode G3. Les figures 5A et 5B montrent qu'en appliquant à G2' une tension égale ou supérieure à celle appliquée à G2 le noeud de croisement du faisceau d'électron se rapproche de la cathode au fur et à mesure que la tension VG2' augmente, de même que la taille du faisceau à la sortie de zone de formation augmente avec VG2'. Dans le mode de fonctionnement de type télévision les deux électrode G2 et G2' seront connectées au même potentiel constant, par exemple entre 200 volts et 300 volts. Pour afficher des images de type multimédia, on appliquera une différence de potentiel entre G2 et G2', de manière à ce que le potentiel de G2' soit supérieur à celui de G2 , par exemple en portant le potentiel de G2' à un potentiel constant de l'ordre de 1000v. De cette façon, le potentiel Pv appliqué à G2' varie d'une valeur constante à une autre valeur constante, le basculement d'une valeur à une autre s'effectuant par exemple de façon automatique à partir d'un seuil de courant déterminé de l'ordre de ImA. Le basculement peut s'effectuer non pas en considérant la valeur du courant de faisceau mais le mode de fonctionnement choisi ou détecté , télévision ou moniteur multimédia La figure 6 illustre l'amélioration obtenue par le dispositif selon l'invention. On compare sur la figure le dispositif selon l'état de la technique comportant une structure classique K, G1, G2 avec une électrode G2 d'épaisseur 20 mils à une structure selon l'invention avec deux électrodes de contrôle G2 et G2' d'épaisseur 8 mils séparées par un espace de 4 mils. Le seuil prédéterminé de courant de faisceau à été fixé à imA. En dessous de 1 mA , VG2 et VG2' sont égales à 260V, et au dessus de 1mA VG2' est porté à 1000V, VG2 restant à sa valeur précédente. On voit que la taille du faisceau dans la lentille principale est effectivement élargi dans le domaine des courants faibles par rapport à l'état de la technique ce qui entraîne dans ce domaine de courant une importante amélioration de la taille de l'impact du faisceau sur l'écran permettant d'accéder à une haute résolution nécessaire à l'affichage d'images multimédia de type SVGA ou XGA par exemple. Plus de deux modes de fonctionnement du canon peuvent être envisagés et dans ce cas la tension Pv prendra autant de valeurs que de modes de fonctionnement. Pour un contrôle plus précis de la taille du faisceau à la sortie de la zone de formation dudit faisceau il est possible de faire varier la tension PV non pas par saut mais de façon progressive en fonction de la valeur détectée du courant de faisceau. De cette façon le contrôle de la taille du faisceau s'effectue sur toutes les valeurs de la gamme de courant de faisceau utilisée. La modification de la valeur de tension appliquée à une des électrodes de contrôle peut nécessiter la modification de la tension appliquée à une autre électrode de contrôle. En effet dans la structure habituelle de triode de ia zone de formation du faisceau, K, G1, G2, la modulation du faisceau s'effectue à partir de la cathode par une tension de modulation négative, G1 étant portée à la masse et G2 à une tension de seuil préréglée, dite de 'cut off pour qu'il n'y ait pas de courant de faisceau en l'absence de modulation sur la cathode. Le passage d'un mode où G2 et G2' sont à une même tension de cut off à un mode où la tension de G2' devient supérieure à la tension de G2 peut imposer de modifier la tension préalablement appliquée sur G2 de manière à ce que la nouvelle tension appliquée sur G2 corresponde au seuil d'émission d'un courant de faisceau. Cette structure peut être développée pour tout type de canon en remplaçant l'électrode de contrôle G2 par au moins deux électrodes G2 et G2' dont l'encombrement longitudinal est sensiblement le même que celui de l'électrode G2 initiale. De cette façon la conception du canon au niveau des étages de focalisation n'aura pas à être modifié. Préférentiellement l'espace entre les deux électrodes est réduit le plus possible de manière à garder une épaisseur suffisante aux deux pièces métalliques réalisant les électrodes G2 et G2 'pour assurer une bonne tenue mécanique des dites pièces. G2 et G2' seront par exemple d'épaisseur égale à 8 mils et l'espace entre les deux électrodes sera de 4 mils. Le principe de l'invention peut être indifféremment et avantageusement appliqué à un canon mono faisceau ou multi faisceau pour tube à rayons cathodiques. REVENDICATIONS 1/ Canon à électron pour tube à rayon cathodiques comprenant: - une zone de formation d'au moins un faisceau électronique comprenant successivement une cathode émissive et une pluralité d'électrodes (gui, G2, G2') - une zone de focalisation principale constituée par au moins une lentille électrostatique (G5,G6) caractérisé en ce qu'au moins un potentiel variable Pv est appliqué à au moins une des électrodes de contrôle (G2, G2'...) de la zone de formation du faisceau et en ce que ce potentiel Pv dépend du courant de faisceau, de manière à augmenter la taille dudit faisceau électronique à la sortie de la zone de formation du faisceau pour les valeurs faibles du courant de faisceau. 2/ Canon à électron pour tube à rayon cathodiques comprenant: - une zone de formation d'au moins un faisceau électronique comprenant successivement une cathode émissive, une pluralité d'électrodes (gui, G2, G2') - une zone de focalisation principale constituée par au moins une lentille électrostatique (G5,G6) caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux électrodes de contrôle G2, G2' et en ce que les tensions VG2, VG2' appliquées respectivement sur les dites électrodes soient telles que la différence de potentiel (VG2' -VG2) augmente lorsque le courant de faisceau diminue. 3/ Canon à électrons selon la revendication 1 ou 2 précédente caractérisé en ce que le potentiel Pv ou la différence de potentiel (VG2'-VG2) varie par sauts en fonction d'au moins une valeur de seuil prédéterminée du courant de faisceau 4/ Canon à électrons selon la revendication précédente caractérisé en ce que le potentiel Pv ou la différence de potentiel (VG2'- VG2) reste constant entre deux sauts successifs 5/ Canon à électrons selon la revendication précédente caractérisé en ce que la tension appliquée sur l'électrode de contrôle la plus proche de la cathode (G2) reste à une valeur inférieure ou égale à la tension appliquée sur l'électrode de contrôle la plus éloignée de la cathode (G2') 6/ Canon à électrons selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'espace séparant deux électrodes de contrôle est inférieur ou égal à l'épaisseur de chacune des électrodes encadrant ledit espace 7/ Tube à rayons cathodiques comportant un canon à électrons conforme à l'une au moins des revendications précédentes