Brevet FR2797993A1 — publié le 20010302

I 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 verticale et une paire de bobines de déflexion horizontale en forme de selle dont la forme particulière permet de minimiser les erreurs de coma. 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 appropriéee. 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 défiexion astigmates dits auto-convergents; dans une bobine de déflexion auto-convergente, I'intensité du champ de déflexion horizontale ayant 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 pénétrant dans la zone de déflexion sous un angle faible vis-à-vis de l'axe du tube 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 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 a 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 aberrations appelées paraboles de coma qui se manifestent sur une mire rectangulaire affichée sur l'écran du tube par un décalage croissant de l'image verte par rapport à l'image rouge/bleue au fur et à mesure que l'on s'approche des coins de la mire. Si le décalage s'effectue vers l'extérieur de la mire, l'erreur de coma est conventionnellement positive, s'il s'effectue vers l'intérieur de ladite mire, l'erreur de coma est négative. Le réglage simultané, par une configuration particulière des conducteurs constituant les bobines de déflexion, des erreurs de coma, de parabole de coma, de convergence et de géométrie, n'a pas été possible jusqu'à ce jour sans l'addition de composants additionnels tels que des pièces métalliques disposées de façon à modifier localement les champs de déflexion en vue de régler les erreurs de coma, ou des aimants permanents pour régler les défauts de géométrie. Le brevet français N 2757678 décrit une configuration de bobine de déflexion horizontale permettant de régler des problèmes de parabole de coma soit verticale soit horizontale; cependant les paraboles de coma horizontale et verticale étant étroitement liées en variation, la configuration décrite par ladite demande ne permet pas de corriger à la fois les paraboles de coma horizontale et verticale, en particulier lorsque ces dernières sont de signe contraires, cela du fait de leur comportement antagoniste, la correction de l'une engendrant la dégradation de l'autre. Par ailleurs, ces problèmes de géométrie.de l'image, de coma et de convergence sont liés à la planéité de l'écran et à 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. Le but de la présente invention est de permettre par une disposition particulière des fils de bobinage des bobines de déflexion verticale de générer des champs de déflexion n'imposant plus l'utilisation de correcteurs additionnels pour minimiser jusqu'à un niveau acceptable les erreurs de parabole de coma, sans modifier de façon irréversible les autres paramètres de conception du déviateur, comme la convergence des faisceaux d'électrons et la géométrie de l'image formée sur l'écran du tube. Pour cela, l'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 arrière, au moins 98% des conducteurs des faisceaux latéraux sont compris dans une ouverture angulaire m inférieure à 80 . 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 parabole de coma, - 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 y,z, , - la figure 5 représente l'évolution le long de l'axe principal Z du tube des coefficients de la fonction de distribution du champ 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 Comme illustré par la figure 1, un dispositif d'affichage couleur auto- convergent 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 I'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. La figure 2 illustre une aberration de parabole de coma que la présente invention tend à minimiser. Une mire est affichée sur un quart de l'écran et illustre le décalage des images crées par les faisceaux rouge/bleu, lignes pleines 30, par rapport à l'image créée par le faisceau vert, lignes pointillées 31. Comme défini précédemment, la figure 2 illustre le cas o au point 2H représentant le coin de l'écran, les erreurs de coma horizontale 32 et verticale 33 sont de signe contraires. 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. 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 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 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, la zone de la bobine située à l'arrière de la fenêtre 18 constituant le chignon arrière est appelée région d'entrée 25. Il est connu que les erreurs de coma sont corrigées dans la région d'entrée 25 des bobines de déflexion. Les erreurs de convergence sont corrigées dans la région intermédiaire 24, entre les régions de sortie et d'entrée. Les erreurs géométriques au niveau des bords extrêmes de l'écran d'affichage sont corrigées dans la région de sortie 23. Une bobine en selle telle qu'elle est décrite ci-dessus peut être enroulée avec un fil en cuivre de faibles dimensions, 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 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. Jusqu'à présent, les formes des bobines ne permettaient pas de contrôler les erreurs de paraboles de coma à la fois horizontale et verticale, principalement quand ces erreurs sont de signes contraires. En utilisant l'enseignement du brevet français FR 2757678 on s'aperçoit que dans le cas de parabole de coma de signes contraires, lorsqu'on améliore la coma horizontale, on détériore la coma verticale et vice-versa. La figure 4 illustre un mode de réalisation de l'invention, sur laquelle la bobine de déflexion verticale est représentée en Y, Z,, O étant la valeur de l'angle définissant la position radiale dans le plan transversal parallèle à XY d'un conducteur de la bobine située en Y,Z à partir du plan de séparation YZ des deux bobines de déflexion verticale. De manière connue, les erreurs de coma sont minimisées par l'introduction de fenêtres 21" dans la zone 25 o se situe le chignon arrière 19. Partant de cet enseignement, il est proposé de contrôler ou de minimiser jusqu'à une valeur acceptable les aberrations de parabole de coma de la façon suivante: - l'erreur de parabole de coma horizontale ou verticale est minimisée par des moyens connus, par exemple l'introduction de fenêtres adéquates dans le chignon arrière 19. - L'arrière 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 24 et 25 de la bobine, au moins 98% des conducteurs des faisceaux latéraux sont compris dans une ouverture angulaire radiale m de moins de 80 , )m étant mesuré par rapport au plan de séparation YZ des deux bobines de déflexion verticale. La modification de la configuration de la fenêtre principale et en particulier de sa partie arrière permet de modifier la parabole de coma verticale sans engendrer de modification de la parabole de coma horizontale, ce qui n'était pas possible par les techniques connues. Pour les tubes de grandes dimensions, ayant une diagonale d'écran supérieure à 70cm, l'expérience montre que 0m est choisi préférentiellement dans une gamme comprise entre 60 et 80 . Par exemple, pour un tube de 97cm 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'arrière de la fenêtre principale 18, compris dans une ouverture angulaire radiale de 65 . Les tableaux ci-dessous comparent sur un quart d'écran, les résultats obtenus avec un déviateur équipé de bobines de déflexion verticale conformes à l'état de la technique, c'est-à-dire dont les conducteurs à l'arrière de la fenêtre principale sont disposés dans une ouverture angulaire supérieure à 800, ici 82 , et un déviateur équipé de bobines de déflexion verticale conforme à l'invention, pour le tube référencé cidessus de 97 cm de diagonale. Préalablement à la modification de la partie arrière de la fenêtre principale, la parabole de coma horizontale a été amenée à une valeur faible acceptable. Bobines Verticales selon l'état de la technique (la coma est exprimée en mm): 12H 2H 12H 2H 0,10 0,22 0,27 0,00 -0,18 -1,18 -0,01 -0,03 -0,12 0,00 -0,09 -0,36 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3H 3H Coma Horizontale Coma Verticale Bobines Verticales selon l'invention: 12H 2H 12H 2H 0,21 0,26 0,28 0,00 -0,05 -0,46 0,08 0,06 0,00 0,00 -0,03 -0,14 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3H 3H Coma Horizontale Coma Verticale On voit que l'aberration de parabole de coma verticale a été fortement réduite sans modification excessive de la parabole de coma horizontale. L'influence sur le champ magnétique vertical créé par cette modification est illustré par la figure 5. Sur cette figure sont représentés le long de l'axe principal Z, le fondamental et les harmoniques 2 et 4, référencés respectivement 41, 51, 61 du champ de déflexion de la bobine selon l'état de la technique et le fondamental et les harmoniques 2 et 4, référencés respectivement 40, 50, 60 de la bobine de déflexion verticale du même exemple de réalisation de l'invention que précédemment. L'expérience a montré que l'aberration de parabole de coma verticale était minimisée en faisant en sorte que l'intégrale le long de l'axe Z de l'harmonique 4 du champ de déflexion verticale soit la plus faible possible. Pour cela, à proximité du chignon arrière dans la zone 24 de la fenêtre principale, on fait en sorte de modifier l'harmonique 4 afin de changer son signe de façon à ce qu'il ait sur la majorité de la zone 24 de la fenêtre principale un signe opposé à celui qu'il a principalement dans la zone d'entrée 25. La prise en compte d'autre paramètres de conception impose certaine modifications de la partie avant de la fenêtre principale 18 située à proximité de la zone de transition entre les parties 23 et 24 de la bobine. Cependant, au moins pour les tubes de grandes dimensions, I'expérience montre que l'ouverture radiale de ladite fenêtre 18 dans sa partie avant reste sensiblement inférieure et au plus égale à son ouverture radiale dans sa partie arrière de façon à ne pas compromettre l'effet obtenu sur les paraboles de coma. Cela a pour conséquence que dans la région proche du chignon avant, les conducteurs des faisceaux latéraux sont disposés dans une ouverture angulaire égale ou supérieure à 0m Ainsi, dans l'exemple de réalisation concernant le tube de 97cm 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'avant de la bobine, à proximité de la zone de sortie 23, sont disposés dans une ouverture angulaire de 72 . 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), 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 arrière, au moins 98% des conducteurs des faisceaux latéraux sont compris dans une ouverture angulaire m inférieure à 80 . 2. Unité de déflexion électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins 98 % des conducteurs des faisceaux latéraux sont compris dans une ouverture angulaire Om comprise entre 60 et . 3. Unité de déflexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la région proche du chignon avant, les conducteurs des faisceaux latéraux sont disposés dans une ouverture angulaire égale ou supérieure à (m' 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 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 que l'harmonique 4 du champ de déflexion verticale change de signe à l'arrière de ladite fenêtre, à proximité du chignon arrière. 5. Tube à rayons cathodiques, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de déflexion selon l'une quelconque des revendications précédentes.