Brevet FR2797994A1 — publié le 20010302

1i 2797994 L'invention se rapporte à une unité de déflexion pour tube à rayons cathodiques couleur, unité encore appelée déviateur et comportant une paire de bobines de déflexion horizontale et une paire de bobines de déflexion verticale en forme de selle dont la forme particulière permet de minimiser les erreurs de convergence. Un tube à rayons cathodiques destiné à générer des images en couleur comprend généralement un canon à électrons émettant trois faisceaux d'électrons coplanaires, chaque faisceau étant destiné à exciter sur l'écran du tube des bandes de matériau luminescent de la couleur correspondante (rouge, verte ou bleue). Les faisceaux d'électrons balayent l'écran du tube sous l'influence des champs de déflexion créés par les bobines de déflexion horizontale et verticale du déviateur fixé sur le col du tube. Un anneau en matériau ferromagnétique entoure de manière conventionnelle les bobines de déflexion de manière à concentrer les champs de déflexion dans la zone appropriée. Les trois faisceaux générés par le canon à électrons doivent en permanence converger sur l'écran du tube sous peine d'introduire une erreur dite de convergence faussant en particulier le rendu des couleurs. Afin de réaliser la convergence des trois faisceaux coplanaires, il est connu d'utiliser des champs de déflexion astigmates dits auto-convergents; dans une bobine de déflexion auto-convergente, l'intensité du champ de déflexion horizontale a alors une répartition en forme de coussin et celle du champ de déflexion verticale une répartition en forme de tonneau. La coma est une aberration qui affecte les faisceaux latéraux issus d'un canon à électrons à trois faisceaux en ligne, indépendamment de l'astigmatisme des champs de déflexion et de la courbure de la face écran du tube; ces faisceaux latéraux pénètrent dans la zone de déflexion sous un angle faible vis-à-vis de l'axe du tube et subissent une déflexion supplémentaire à celle du faisceau axial. La coma est généralement corrigée en modifiant la répartition des champs de déflexion à l'entrée du faisceau 2 2797994 dans le déviateur afin que la coma engendrée compense celle produite par la répartition du champ nécessaire pour obtenir l'astigmatisme voulu pour l'auto-convergence. Ainsi, en ce qui concerne le champ de déflexion horizontale, le champ à l'arrière du déviateur est en forme de tonneau et en forme de coussin dans la partie avant. Des configurations de champs comme celle décrites ci-dessus peuvent faire apparaître des erreurs de convergence des faisceaux latéraux d'électrons qui se manifestent sur une mire rectangulaire affichée sur l'écran du tube par un décalage de l'image rouge par rapport à l'image bleue le long du bord vertical de la mire. Si le décalage varie de manière linéaire, il est possible, de façon connue, d'y remédier; par contre si la valeur de l'erreur de convergence rouge/bleue ne varie pas de façon linéaire le long du bord vertical de la mire, il n'existait pas jusqu'à ce jour de moyen pour remédier de façon simple à ce phénomène appelé "vertical blue wave". Par ailleurs, les problèmes de géométrie de l'image formée sur l'écran du tube, de coma et de convergence sont liés à la planéité de l'écran et avec la taille de celui-ci. Les tubes à rayons cathodiques conventionnels fabriqués il y a quelques années et utilisant un écran de forme sphérique présentent généralement un rayon de courbure faible. La tendance actuelle évoluant vers des écrans de rayon de courbure importants, voire complètement plan, avec des diagonales de longueur supérieure à 70cm, il devient de plus en plus difficile de régler les problèmes cités précédemment uniquement grâce à des champs appropriés générés par les bobines de déflexion. Il est d'usage de diviser le système de déflexion en trois zones d'action successives le long de l'axe principal du tube: la zone arrière la plus proche du canon à électrons influence plus particulièrement la coma, la zone intermédiaire agit plus particulièrement sur l'astigmatisme du champ de déflexion et donc-sur la convergence des faisceaux d'électrons rouge et bleu, enfin la zone avant, située la plus près de l'écran du tube, agit sur la géométrie de l'image qui va se former sur l'écran du tube. 3 2797994 L'invention se propose d'apporter une solution au problème de "vertical blue wave" sans l'addition de composants additionnels tels que des pièces métalliques disposées de façon à modifier localement les champs de ou des aimants permanents, solution qui apporte un moyen de réglage supplémentaire, sans altérer par ailleurs les autres caractéristiques du dispositif de déflexion, la correction d'une caractéristique engendrant généralement la dégradation d'une ou plusieurs autres. Pour cela, I'unité de déflexion électromagnétique pour tubes à rayons cathodiques selon l'invention comprend une paire de bobines de déflexion horizontale et une paire de bobines de déflexion verticale, les bobines de déflexion verticale sont en forme de selle et comportent un chignon avant situé du côté de l'écran du tube et un chignon arrière situé du côté du canon à électrons, lesdits chignons étant reliés l'un à l'autre par des faisceaux latéraux de conducteurs, les chignons avant, arrière et les faisceaux latéraux définissent une fenêtre libre de conducteurs, I'unité de déflexion est caractérisé en ce que dans la région proche du chignon avant, la fenêtre s'étend dans une ouverture angulaire radiale (O supérieure à 38 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins parmi lesquels: - la figure 1 représente un tube à rayons cathodiques équipé d'un déviateur selon l'invention, - la figure 2 représente schématiquement un quart d'un écran de tube à rayons cathodiques en couleurs sur lequel on distingue les aberrations appelées "vertical blue wave", - la figure 3 est une vue de profil d'une bobine selon l'invention, - la figure 4 illustre un exemple de réalisation d'une bobine de déflexion verticale selon l'invention en représentation de face, - la figure 5 représente l'évolution le long de l'axe principal Z du tube des harmoniques de potentiel de déflexion verticale généré par une bobine selon l'invention et l'influence de la disposition particulière des conducteurs des faisceaux latéraux sur lesdits coefficients. 4 2797994 Comme illustré par la figure 1, un dispositif d'affichage couleur autoconvergent comprend un tube à rayons cathodiques muni d'une enveloppe en verre sous vide 6 et un réseau d'éléments luminescents représentant différentes couleurs disposées à l'une des extrémités de l'enveloppe formant un écran d'affichage 9 et un ensemble de canons à électrons 7 disposés à une deuxième extrémité de l'enveloppe. L'ensemble des canons à électrons est disposé de façon à produire trois faisceaux électroniques 12 alignés horizontalement afin d'exciter respectivement l'un des différents éléments luminescents en couleur. Les faisceaux d'électrons balaient toute la surface de l'écran grâce à un système de déflexion 1 ou déviateur déposé sur le col 8 du tube comprenant une paire de bobines de déflexion horizontale 3, une paire de bobines de déflexion verticale 4, isolées l'une de l'autre par un séparateur 2 et un noyau en matériau ferromagnétique 5 destiné à concentrer le champ à l'endroit o il est prévu d'agir. Dans le cadre de l'invention, chaque bobine de déflexion verticale du déviateur 1 est en forme de selle et présente une portion 19 appelée chignon d'extrémité arrière, voisine du canon à électrons 7, et s'étendant préférentiellement dans une direction parallèle à l'axe Z. Une deuxième portion 29 appelée chignon d'extrémité avant de la bobine 10 est voisine de l'écran d'affichage 9, et elle est incurvée en s'éloignant de l'axe Z dans une direction généralement transversale à celui-ci. Le chignon d'extrémité avant 29 de la bobine en selle 4 est relié au chignon d'extrémité arrière 19 par des groupes de conducteurs latéraux 120. Les chignons 19 et 29 ainsi que les groupes latéraux de conducteurs 120, généralement disposés de façon symétrique par rapport à un plan XZ, définissent une fenêtre principale 18. En prenant comme référence le sens de circulation des électrons constituant les trois faisceaux issus du canon 7, la zone sur laquelle s'étend la fenêtre 18 est appelée région intermédiaire 24, la zone sur laquelle s'épanouissent les conducteurs constituant le chignon avant est appelée région de sortie 23, 2797994 la zone de la bobine située à l'arrière de la fenêtre 18 constituant le chignon arrière est appelée région d'entrée 25. La figure 2 illustre une aberration de "vertical blue wave" que la présente invention tend à minimiser. Une mire est affichée sur un quart de I'écran et illustre le décalage des images créées par les faisceaux rouge 30 et bleu 31. En première approximation, l'évaluation du "vertical blue wave" s'effectue grâce à la relation: VBW = (AC + aA)/2 - AB, o AA est l'erreur de convergence rouge/bleue à 3H, AC l'erreur de convergence à 2H et AB l'erreur de convergence à la demie heure, entre 2H et 3H. La figure 3 illustre par une vue de côté l'une des paires de bobines en selle 4 mettant en oeuvre un aspect de l'invention. Chaque tour d'enroulement est formé par une boucle de fil conducteur ayant généralement la forme d'une selle. Une bobine en selle telle qu'elle est décrite ci-dessus ainsi qu'à la figure 4 peut être enroulée avec un fil en cuivre de faible dimension, le fil étant recouvert d'un isolant électrique et d'une colle thermodurcissable. L'enroulement s'effectue dans une bobineuse qui enroule la bobine en selle essentiellement selon sa forme définitive et qui introduit des espaces 21, 21', 21"...pendant le processus d'enroulement. Les formes et les emplacements de ces espaces sont déterminés par des pions rétractables 22 ou bien des cales 28. Après l'enroulement, chaque bobine en selle est retenue dans un gabarit et une pression qui lui est appliquée afin d'obtenir les dimensions mécaniques requises. Un courant passe au travers du fil afin de ramollir la colle thermodurcissable, laquelle est ensuite refroidie afin de coller les fils entre eux et de former une bobine en selle autoporteuse. Du fait des symétries des enroulements, la décomposition en série de Fourier de la densité d'ampère tours N(0) d'une bobine s'écrit: N(0) = ZAK.cos(K0) pour K =1, 3, 5, 7...... 6 2797994 r/2 avec AK = (417). / N(9).cos(KS).dO o Ak sont les harmoniques de bobinage. Le potentiel s'exprimera comme la somme des ampères-tours depuis l'axe jusqu'à , soit: (I(R, )= J.N(0).dO Le potentiel scalaire en un point M de coordonnées R, 0 s'écrit: cI(R,E) = 1 (K(R).sin (K.O)) pour K =1, 3, 5, 7...... o R est le rayon du circuit magnétique en ferrite qui recouvre les bobines de déviation afin de concentrer les champs pour améliorer le rendement en énergie du dispositif de déviation. L'harmonique de rang K a pour amplitude: (K(R) = (AK/K). Les déviateurs auto-convergents ont des champs de déviation verticale dont l'intensité a une répartition en forme de tonneau. Par ailleurs, il est connu que les erreurs de convergence entre les faisceaux rouge et bleu soient corrigées dans la région intermédiaire 24 des bobines de déflexion verticale en jouant sur le positionnement des conducteurs des faisceaux latéraux en faisant en sorte de modifier les harmoniques de potentiel de rang 3 et/ou 5. Ces considérations ont amené jusqu'à ce jour à concevoir des bobines de déviation verticale avec une fenêtre principale la plus étroite possible, conception particulièrement adaptée lorsque la "Vertical Blue Wave" est égale ou proche de zéro; cependant cette structure de bobine n'apporte pas de solution dans le cas o les erreurs de convergence rouge/bleue varient de façon non linéaire le long du bord vertical de l'image, entre les points 2H et 3H. L'invention réside dans la modification des harmoniques de potentiel 7 et 9 dans la zone avant de la fenêtre principale 18, à proximité de la région de sortie 23. En jouant sur la disposition des conducteurs 7 2797994 constituant les faisceaux latéraux 120 dans cette zone avant de la fenêtre principale, il est possible de modifier uniquement la convergence rouge/bleue pour éliminer les phénomènes de "vertical blue wave". La figure 4 illustre un mode de réalisation de l'invention sur laquelle la bobine de déflexion verticale est représentée de face. L'avant de la fenêtre principale 18 de la bobine de déflexion verticale est alors élargie par rapport à l'état de l'art de manière à ce que, à proximité de la zone de transition entre les parties 23 et 24 de la bobine, au moins 98% des conducteurs des faisceaux latéraux sont compris dans une ouverture angulaire radiale (m de moins de 71 , Om étant mesuré par rapport au plan de séparation YZ des deux bobines de déflexion verticale. Pour les tubes de grandes dimensions ayant une diagonale d'écran supérieure à 70 cm, l'expérience montre que m est choisi préférentiellement dans une gamme comprise entre 60 et 71 , ce qui équivaut à dire que dans la région proche du chignon avant la fenêtre (18) s'étend dans une ouverture angulaire radiale À comprise entre 38 et 60 . Par exemple pour un tube de 97 cm de diagonale de format d'écran 16/9, dont la bobine de déflexion verticale est conforme à la figure 4, les conducteurs des faisceaux latéraux sont, à l'avant de la fenêtre principale 18, compris dans une ouverture angulaire radiale Om de 67,5 . Afin de régler d'autres paramètres, soit de convergence soit de géométrie de l'image formée sur l'écran, la fenêtre principale peut dans sa partie avant contenir une faible partie de conducteurs latéraux sans pour cela affecter les caractéristiques de convergence rouge/bleue le long du bord vertical de l'image. Pour cela, le nombre de spires compris dans la fenêtre principale 18 doit être faible, au maximum de l'ordre de 2% du nombre de spire constituant la bobine. Les tableaux ci-dessous comparent les mesures ramenées à un quart d'écran obtenues avec un déviateur équipé de bobines de déflexion verticale conforme à l'état de la technique, c'est-à-dire ayant une disposition 8 2797994 de conducteurs latéraux telle que dans la région proche du chignon avant la fenêtre principale 18 s'étend dans une ouverture angulaire radiale C) de 37 , et un déviateur équipé de bobines de déflexion verticale conforme à rl'invention, cela pour le tube référencé ci-dessus de 97 cm de diagonale. Bobines verticales selon l'état de Bobines verticales modifiées la technique (l'erreur de convergence selon l'invention rouge/bleue est exprimée en mm): 12H 2H 12H 2H 0.01 0.63 0.14 0.34 m 0.00 -0.06 0.02 -0.04 0.00 0,00 0,00 0,00 3H 3H On voit que la valeur de l'erreur de "vertical blue wave " a été fortement réduite en passant de 1.16mm à 0.62 mm. Cette correction a été amenée sans altération de la coma ou de la géométrie de l'image. L'influence sur le champ magnétique vertical créé par cette modification est illustré par la figure 5. Sur cette figure sont représentés les harmoniques de potentiel de déflexion verticale 3, 5, 7, 9 référencés respectivement 41, 51, 61, 71 du champ de déflexion de la bobine selon l'état de la technique et les harmoniques 3, 5, 7, 9, référencés respectivement 40, 50, 60, 70 de la bobine de déflexion verticale du même exemple de réalisation de l'invention que précédemment. On voit que dans la zone avant de la fenêtre principale, à proximité de la région 23, I'amplitude de l'harmonique de rang 7 initialement supérieur à l'harmonique de rang 9 a été fortement diminuée pour devenir du même ordre de grandeur, voire sensiblement inférieure audit harmonique 9, lesdits harmoniques 7 et 9 restant de signes contraires. La prise en compte d'autre paramètres de conception impose certaine modifications de la partie arrière de la fenêtre principale 18 située à 9 2797994 proximité de la zone de transition entre les parties 24 et 25 de la bobine. Au moins pour les tubes de grandes dimensions, I'expérience montre que l'ouverture radiale de ladite fenêtre 18 dans sa partie arrière reste sensiblement supérieure et au moins égale à son ouverture radiale dans sa partie avant de façon à ne pas compromettre l'effet obtenu sur la "Vertical Blue Wave". Il en résulte que dans la région proche du chignon arrière, au moins 95 % des conducteurs des faisceaux latéraux (120) sont compris dans une ouverture angulaire E)m inférieure à 80 . Ainsi, dans l'exemple de réalisation concernant le tube de 97 cm de diagonale, les meilleurs résultats ont été obtenus avec une ouverture radiale de la fenêtre 18 telle que les conducteurs de faisceaux latéraux sont à l'arrière de la bobine, à proximité de la zone de sortie 23, disposés dans une ouverture angulaire de 65 . 2797994 REVENDICATIONS 1. Unité de déflexion électromagnétique (1) pour tubes à rayons cathodiques comprenant une paire de bobines de déflexion horizontale (3) et une paire de bobines de déflexion verticale (4), les bobines de déflexion verticale (4) étant en forme de selle, chaque bobine (4) comportant un chignon avant (29) situé du côté de l'écran du tube et un chignon arrière (19) situé du côté du canon à électrons, lesdits chignons étant reliés l'un à l'autre par des faisceaux latéraux de conducteurs (120) s'étendant dans une direction sensiblement parallèle à l'axe principal Z du tube, les chignons avant, arrière et les faisceaux latéraux définissant une fenêtre (18) libre de conducteurs, caractérisée en ce que dans la région proche du chignon avant la fenêtre (18) s'étend dans une ouverture angulaire radiale) supérieure à 38 . 2. Unité de déflexion électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans la région proche du chignon avant la fenêtre (18) s'étend dans une ouverture angulaire radiale 3. Unité de déflexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la région proche du chignon arrière au moins 95% des conducteurs des faisceaux latéraux (120) sont compris dans une ouverture angulaire m inférieure à 80 . 4. Unité de déflexion électromagnétique pour tubes à rayons cathodiques comprenant une paire de bobines de déflexion horizontale et une paire de bobines de déflexion verticale, les bobines de déflexion verticale étant en forme de selle, chaque bobine comportant un chignon 11 2797994 avant situé du côté de l'écran du tube et un chignon arrière situé du côté du canon à électrons, lesdits chignons étant reliés l'un à l'autre par des faisceaux latéraux de conducteurs, les chignons avant, arrière et les faisceaux latéraux définissant une fenêtre libre de conducteurs (18), caractérisée en ce qu'à l'arrière de ladite fenêtre à proximité du chignon avant, les harmoniques de potentiel trame de rang 7 et 9 sont de signes contraires, et l'amplitude de l'harmonique 7 est sensiblement égale ou inférieure à l'amplitude de l'harmonique 9. 5. Tube à rayons cathodiques, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de déflexion selon l'une quelconque des revendications précédentes.