Brevet FR2859573A1 — publié le 20050311

/x\n ( \ + y =1 va) b,/ L'invention concerne une lentille électronique principale pour canon à électrons de tube cathodique et notamment pour tubes de télévision couleur dans lesquels les trois éléments photoexcitables rouge, vert et bleu constituant chaque élément trichrome de l'écran du tube sont alignés (tube IN LINE). Un tube de télévision conventionnel comporte un panneau avant ou écran de forme rectangulaire et quasiment plane. L'écran est muni sur sa face interne d'une mosaïque de pastilles de luminophores ou pixels qui excitées par un faisceau d'électrons émettent une lumière qui peut être bleue, verte ou rouge selon le luminophore excité. Un canon à électron scellé dans l'enveloppe du tube est dirigé vers le centre de l'écran et permet d'émettre le faisceau d'électrons vers les différents points de l'écran à travers un masque perforé (ou shadowmask). Le canon à électrons permet de focaliser et de faire converger les faisceaux d'électrons sur la face interne de l'écran portant les luminophores. Un système de déviation placé autour ou de part et d'autre du tube permet d'agir sur la direction du faisceau d'électrons pour dévier sa trajectoire. Une action continuelle du système de déviation permet ainsi de réaliser un balayage horizontal et vertical de l'écran de façon à explorer toute la mosaïque de luminophores. Sans déviation du faisceau d'électrons et avec des électrodes du canon symétriques qui créent dans le canon des champs électriques symétriques, le faisceau d'électrons atteint le centre de l'écran. Les figures la et lb représentent un exemple de canon à électrons auquel s'applique l'invention. Ce canon à électrons comporte une cathode K émettant des électrons par thermo émission. Une électrode G1 en coopération avec l'électrode G2 initialise la formation d'un faisceau d'électrons selon l'axe Z à 5 partir des électrons émis par la cathode. L'électrode G2 focalise le faisceau ainsi constitué vers un point de focalisation, appelé crossover . La taille de ce point de focalisation est aussi ponctuelle que possible. A titre d'exemple, l'électrode G1 est à un potentiel statique compris entre la masse et 100 volts. L'électrode G2 est à un potentiel compris entre 300 volts et 1200 volts. L'électrode G3 portée, selon cet exemple, à un potentiel compris entre 6000 et 9000 volts contribue à 15 l'accélération des électrons. L'électrode G4 portée à potentiel sensiblement équivalent à celui de l'électrode G2 constitue avec l'électrode G3 et la partie de l'électrode G5 face à G4 une lentille électronique de pré focalisation pour le faisceau d'électrons comme cela est représenté sur la figure lb. Les électrodes G5, G6 et G7 constituent des lentilles quadripolaires et vont induire sur le faisceau un effet quadripolaire de façon à exercer un effort de compression du faisceau d'électrons dans le plan vertical et une distorsion dans le plan horizontal. Comme on l'a décrit précédemment, les déformations du faisceau sont plus importantes à la périphérie de l'écran et notamment aux angles de l'écran. Elles augmentent continûment du centre de l'écran vers la périphérie. L'ensemble d'électrodes ou quadripole G5, G6, G7 doit donc réaliser une précorrection en fonction de la déviation du faisceau. Cette correction doit être réalisée continûment en synchronisme avec le système de balayage d'écran. La constitution du quadripole créé par G5, G6, G7 et la commande des électrodes seront décrites ultérieurement. Le dispositif G7-G8 réalise un effet quadripolaire qui tend à exercer sur le faisceau d'électrons un effort de compression selon le plan horizontal et une distorsion selon le plan vertical comme cela a été décrit en relation. L'électrode G9 est l'électrode constituant avec G8 la lentille de focalisation principale de sortie. Dans un tube trichrome de type "en ligne", le canon à électrons permet de traiter trois faisceaux d'électrons (rouge, vert et bleu) disposés selon un même plan. Pour cela, le canon à électrons possède des électrodes munies de trois trous disposés en ligne pour le traitement des trois faisceaux d'électrons. L'invention est relative à la lentille de focalisation principale d'un canon à électrons de type "en ligne" utilisé dans des tubes cathodiques trichromes (CRT). Un canon à électrons est caractérisé par les propriétés suivantes. É tension de focus Vf (figure 5) et tension d'anode (figure 5) permettant respectivement de focaliser et d'accélérer les faisceaux d'électrons à l'écran. Dans le cas d'un canon MDF (Modulation Dynamique de Focus), la tension de focalisation est dynamique et appelée Vd (figure 5) É un biais qui est définit comme étant la différence entre Vd et Vf (Biais = Vd -Vf) au centre de 30 l'écran. É un delta focus qui est définit comme étant la différence entre la tension de focalisation (Vdext) permettant aux faisceaux d'électrons extérieurs (faisceaux rouge et bleu par exemple) de focaliser en un point de l'écran (au centre par exemple) et la tension de focalisation (Vdint) permettant au faisceau central (faisceau vert par exemple) de focaliser au même point. En règle générale, il est indispensable que le "Delta focus = Vdext -Vdint" soit nul. É la convergence des trois faisceaux électroniques (rouge, vert et bleu) au centre de l'écran est définie comme l'atterrissage sur l'écran des faisceaux extérieurs (faisceaux rouge et bleu par exemple) par rapport au faisceau central à l'écran (faisceau vert par exemple). Généralement, le delta focus est corrigé par modification des diamètres de trous horizontaux (5H1, 3Hint= 2Rhint et 5Hext= 2RHext sur la figure 3a). Dans certaines configurations, il n'est pas possible matériellement de corriger l'intégralité du delta focus par modification de ces diamètres. Il a donc été nécessaire de trouver un nouveau paramètre d'ajustement du delta focus . L'invention permet d'ajuster le delta focus 20 en modifiant la forme des bords des électrodes de la lentille de focalisation principale. L'invention concerne donc une lentille de focalisation principale pour canon à électrons de tube cathodique trichrome comprenant une électrode de focalisation et une électrode d'accélération alignées selon l'axe d'émission moyen du canon à électrons. Chaque électrode comporte une ouverture de forme allongée selon un axe horizontal et une plaque munie d'un trou central et de trous extérieurs, disposée à proximité de ladite ouverture de l'électrode et parallèlement à cette ouverture. Les trois trous de chaque plaque sont alignés selon un axe parallèle audit axe horizontal. L'ouverture de chaque électrode comporte une ouverture rectangulaire dont la grande dimension est selon l'axe horizontal et est terminée à ses deux extrémités par deux demi ellipses d'ordre n identiques et symétriques par rapport à l'axe du canon, et de formule: 2 2 x n- + Y =1 a1 b1 dans laquelle x = a cos b; y = b sin' b, - le coefficient n a une valeur différente de 1. - a est la moitié de la largeur des ellipses d'ordre n selon l'axe horizontal (Ox) et b étant la moitié de la hauteur des ellipses d'ordre n selon l'axe vertical (Oy) (figure3a), - x représente l'abscisse d'un point se trouvant sur l'ellipse d'ordre n et y est l'ordonnée d'un point se trouvant sur 1' ellipse d'ordre n, - 5 est un angle qui varie entre 0 et 360 . Préférentiellement, le coefficient n a une valeur telle que 0 Selon une forme de réalisation de l'invention, le coefficient n est donné par la formule n = Ail x (DeltaFocus) 2 + Al x DeltaFocus + A0 20 dans laquelle les valeurs des coefficients Ail, Al et A0 sont environ les suivantes: Ail = -3,576.10-6 Al = 2,867.10-3 A0 = 0,987 De préférence, les trous extérieurs des électrodes sont de forme elliptique et ont un diamètre extérieur pouvant varier d'une valeur 56Vext comprise entre -1mm et 1 mm à partir d'un diamètre extérieur 5Vext qui permet d'obtenir une focalisation correcte des faisceaux d'électrons sur l'écran dans une configuration où le coefficient n des ellipses d'ordre n a pour valeur 1. Cette variation 55Vext du diamètre vertical des trous extérieurs peut être donnée par la formule 55Vext = B11 x n2 + B1 x n + BO dans laquelle les valeurs des coefficients B11, B1 et BO sont environ les suivantes: B11 = 0,362 B1 = 4, 44.10-2 BO = -0,407 Les différents aspects et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent: les figures la et lb, un exemple de canon à électrons auquel s'applique l'invention comme décrit précédemment, - la figure 2, un exemple de lentille de focalisation principale d'un canon à électrons auquel s'applique l'invention, - les figures 3a et 3b, un exemple de réalisation d'une lentille de focalisation principale d'un canon à électrons selon l'invention, - les figures 4a et 4b, deux exemples de formes d'électrodes d'une lentille de focalisation principale selon l'invention, - la figure 5, des tensions de commande du 25 canon à électrons - la figure 6, des courbes selon l'invention de détermination de la forme des électrodes d'une lentille de focalisation principale. L'invention concerne donc un système de lentille de focalisation principale permettant d'ajuster le delta focus c'est à dire la différence entre la tension de focalisation des faisceaux extérieurs (faisceaux rouge et bleu) et celle associé au faisceau central (faisceau vert) par la modification des électrodes possédant des formes "d'ellipses d'ordre n" dites également "super ellipses" et plus précisément par modification du coefficient des dites super-ellipse sur les bords 11' et 12' des électrodes. L'invention est relative aux canons MDF (Modulation Dynamique of Focus) et non MDF(quelque soit la position Vf= Vd). De façon générale, une "ellipse d'ordre n" ou "super ellipse" est décrite par une relation du type ci dessous: 2 2 / (y Y7, x + y =1 \b) où x = a cosn5; y = b sinn5 Où: - a et b définissent respectivement la moitié de la largeur de la "super- ellipse" selon l'axe horizontal (Ox sur la figure 3b) et la moitié de la hauteur de la "super ellipse" selon l'axe vertical (Oy sur la figure 3b), - x représente l'abscisse d'un point se trouvant sur la super-ellipse et y est l'ordonnée d'un point se trouvant sur la super-ellipse , - 5 est un angle qui varie entre 0 et 360 , - et l'exposant n détermine le coefficient d'ellipticité, c'est à dire si n tend vers 0 on obtient un rectangle, si n=1 on obtient une ellipse et si n= 2 on obtient un losange. Des exemples de forme de super- ellipse adaptée à la présente invention pour des coefficients de n= 0. 5et 1.5 sont respectivement représentés sur les figures 4a et 4b. Comme représenté en figure 2, une lentille de focalisation principale comporte une électrode d'accélération A et une électrode de focalisation B. Chaque électrode comporte une ouverture 9 pour l'électrode B et 10 pour l'électrode A. Comme représenté en figure 3b, chaque ouverture 9 et 10 comporte une ouverture rectangulaire 14 prolongées de deux demi ellipse d'ordre n 13 et 15 de rayon a et b et de coefficient n. Chaque électrode A et B a pour profondeur respectivement L2 et L1 en vis-à-vis. De plus, les deux ouvertures 9 et 10 sont fortement allongées dans la direction horizontale. Elles sont composées de deux retours de matière 11 et 12 de profondeur P1 et P2 identiques. Elles comportent en outre deux plaques 1 et 2 percées chacune de trois trous 3,4,5,6,7 et 8 en ligne dans la direction horizontale. Ces plaques sont positionnées à des distances L1 et L2 du bord des deux ouvertures 9 et 10. Les distances L1 et L2 sont ajustées de façon à garder les deux longueurs LtotalA et LtotalB constantes. Les trous centraux 4 et 7 sont de formes elliptiques et de dimensions identiques. Les trous extérieurs 3,5,6 et 8 sont de formes elliptiques comprenant (voir figure 3a) un diamètre horizontal intérieur 5Hint=2RHint, un diamètre horizontal extérieur 5Hext=2RHext et un diamètre vertical 5Vext. Ces trous extérieurs 3,5,6 et 8 sont symétriques par rapport aux trous centraux 4 et 7 et de dimensions identiques. La pièce B est connectée à une tension dynamique Vd et la pièce A est connectée à une tension permettant l'accélération finale des électrons (anode). L'invention permet d'annuler le delta focus en modifiant, pour chaque électrode A et B, le paramètre n des équations des "super-ellipses" des extrémités des ouvertures 9 et 10 des électrodes. Ce paramètre n est donné par le polynome suivant: n = Ail x (DeltaFocus)2 + Al x DeltaFocus + A0 Préférentiellement, les valeurs des coefficients 5 Ail, Al et A0 peuvent être les suivantes: Ail = -3,576.10-6 Al = 2,867.102 A0 = 0,987 Par suite, pour conserver le point de fonctionnement, il convient, à partir d'une configuration où n=1 et dans laquelle la focalisation des faisceaux d'électrons se fait correctement sur l'écran, de réajuster les diamètres 6Vext des trous extérieurs 3, 5, 6, 8 des électrodes. Pour cela on calcule la modification nécessaire des diamètres verticaux 6Vext des trous extérieurs à partir du nouveau coefficient n obtenu précédemment, à l'aide de la formule suivante: 55Vext = B11 x n2 + B1 x n + BO Les valeurs des coefficients B11, B1 et BO peuvent être de préférence les suivantes: B11 = 0,362 25 B1 = 4,44.10- 2 BO = -0,407 Dans ces formules, n est le coefficient des demi super- ellipses 30 identiques en vis-à-vis dans chaque électrode. DeltaFocus est la différence de tensions que l'on souhaite corriger comme expliqué précédemment. 55Vext est la variation de la taille verticale des trous extérieurs permettant de réajuster la 35 focalisation des faisceaux extérieurs. Ces relations ont un bon coefficient de corrélation (R2 =0.99). Selon l'invention, n et bbVext ont de préférence des valeurs comprises dans les gammes de valeurs 5 suivantes: É 0 É -1 mm La figure 6 représentent des courbes de détermination du coefficient n des super ellipses et de la variation du diamètre vertical B5Vext des trous extérieurs des électrodes. En abscisses, on a porté différentes valeurs du coefficient n, à gauche en ordonnées, on a porté différentes valeurs de DeltaFocus et à droite en ordonnées, on a porté différentes valeurs de variations bbVext. Les courbes "Deltafocus" et " bbVext" ont été réalisées pour un canon à électrons déterminé. La référence d'ordonnées nulle correspond à un canon dont les coefficients n des supers ellipses des électrodes est égal à 1. Pour obtenir un DeltaFocus déterminé que l'on désire réaliser, la courbe "Deltafocus" permet d'obtenir la valeur du coefficient n des "supers ellipses" des électrodes et par suite la valeur de la modification bbVext à appliquer aux trous extérieurs des électrodes. REVENDICATIONS 1. Lentille de focalisation principale pour canon à électrons de tube cathodique trichrome comprenant une électrode de focalisation (A) et une électrode d'accélération (B) alignées selon l'axe d'émision moyen (Z) du canon à électrons, chaque électrode comportant une ouverture (9, 10 respectivement) de forme allongée selon un axe (Ox) horizontal et une plaque munie d'un trou central (4, 7) et de trous extérieurs (3,5 et 6, 8) , disposée à proximité de ladite ouverture de l'électrode et parallèlement à cette ouverture, les trois trous de chaque plaque étant alignés selon un axe parallèle audit axe horizontal (Ox) ; caractérisé en ce que l'ouverture de chaque électrode comporte une ouverture rectangulaire dont la grande dimension est selon l'axe horizontal (Ox) et terminée à ses deux extrémités par deux demi ellipses d'ordre n identiques et symétriques par rapport audit axe du canon (Z), et de formule: 2 2 /x''n Y''n + =1 dans laquelle x = a cosnb; y = b sinn6, - le coefficient n a une valeur différente de 1. - a est la moitié de la largeur des ellipses d'ordre n selon l'axe horizontal (Ox) et b étant la moitié de la hauteur des ellipses d'ordre n selon l'axe vertical (0y), - x représente l'abscisse d'un point se trouvant sur l'ellipse d'ordre n et y est l'ordonnée d'un point se trouvant sur les ellipses d'ordre n, - b est un angle qui varie entre 0 et 360 . 2. Lentille selon la revendication 1 caractérisé en ce 30 que le coefficient n a une valeur telle que 0 5. Lentille selon la revendication 4 caractérisé en ce que la variation b5Vext du diamètre vertical des trous extérieurs est donnée par la formule 56Vext = B11 x n2 + B1 x n + BO dans laquelle les valeurs des coefficients B11, B1 et BO sont les suivantes: B11 = 0,362 B1 = 4,44.10-2 BO = -0,407