FR 2148489 A1 19730323 FR 7228266 A 19720804 La présente invention a trait à un perfectionnement apporté aux. procédés et dispositifs pour la fabrication d'écrans de télévision en couleurs du type à masque perforé, parfois appelé masque d'ombre. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé et un dispositif perfectionnés pour la réalisation de ia mosaïque de points 'de phosphore luminescents sur la surface de l'écran du tube images d'un téléviseur couleurs, du type à masque perforé. A cet effet, l'invention fournit un procédé pour la fabrication d'écrans de tube images couleurs du type à masque perforé, par exposition sélective et lavage enséquorice de points de ho-phore relatifs chacun à une couleur fondamentale, caractérisé en ce qu'il consiste à subdiviser ledit écran, en ce qui concerne ladite expositIon, en une première zone centrale et en une seconde zone extérieure à la première et qui s'étend jusqu'aux bords de l'écraa, à exposer photographiquement et successiyemeat les première et seconde zones respectiv-orent à travers un premier et un second élément optique correcteur, les premier et second éléments optiques étant choisies en vue de préserver la compatibilité dans les zones de raccordement entre lesdites première et seconde zones sur lesquelles ils agissent tous les deux. La présente invention sera maintenant décrite en faisant référence aux dessins annexés su lesquels La figure 1 montre schématiquement l'aspect général d'un tube images couleurs à masque perforé, ainsi que les trois axes de référence d'un système de coordonnées cartésiennes. Les figures 2a et 2b montrent un point de phosphore respectivement en coincidence et non en coïncidence avec la disposition prévue. La figure 3 illustre schématiquement le procédé classique pour obtenir la mosalque de points de phosphore sur l'écran. La figure 4 montre la subdivision des zones des deux expositions photographiques successives dans le procédé selon l'invention. La figure 5 montre schématiquement la relation entre la source lumineuse, le premier élément de correction optique ou lentille, et l'écran du tube images suivant l'invention pendant la première exposition photographique. La figure 6 montre une relation correspondant à celle de la figure 5, mais relative au second élément de correction optique ou lentille, dans le cas de la seconde exposition photographique. les figures 7a et 7b montrent les points de référence sur les éléments optiques de correction utilisés pour dresser les tableaux des paramètres relatifs aux premier et second éléments réalisés suivant l'invention , donnés à titre d'exemple. La figure 8 montre un exemple type de géométrie du système pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. les tubes à rayons cathodiques ou tubes images couleurs du type à masque perforé comportent essentiellement trois canons à électrons disposés suIvant une symétrie triangulaire autour de l'axe du tube, un masque perforé et un écran constitué par une mosaïque de points de phosphore disposés selon un réseau symétrique. les points de phosphore de l'écran sont constitués par trois types de substances cathodoliniinescentes, qui émettent chacune une couleur fondamentale et sont déposées sur l'écran de verre par un procéde photographique direct, au cours duquel l'émulsion de phosphore est exposée, à travers les trous du masque, à l'action d'une source lumineuse approximativement ponctuelle. L'émulsion est ensuite soumise à un lavage visant à éliminer la partie non-exposée, et cette opération est répétée pour les trois types de phosphore, en retirant puis en remettant en place le masque- perfore. Lorsque le tube est en service, les faisceaux électroniques sont soumis à des champs magnétiques afin de produire la déflexion horizontale et verticale des faisceaux, et aussi pour les faire converger sur l'écran. les faisceaux électroniques ainsi déviés frappent le masque perforé M et parviennent à un point P (x, y, z) sur l'écran suivant un certain angle px, py, ssz par rapport à trois axes de référence x, y, z disposés de façon que les axes x, y coïncident avec les axes de symétrie du "panneau" de l'écran, et que l'axe z coïncide avec l'axe du col du tube, ainsi que le montre la figure 1. Sur l'écran porteur des points de phosphore, les faisceaux électroniques se manifestent sous la forme de zones circulaires lumineuses (spots) qui sont les images des trous du masque, projetées sur ledit écran. Pour obtenir la pureté des teintes, il faut que les spots correspondant aux faisceaux électroniques déviés pendant le fonctionnement du tube coincident ou soient exactement concentriques avec les points de phosphore y associés, ainsi que l'indique la figure 2a. Pour obtenir une coïncidence satisfaisante, Il faut former sur l'écran des points de phosphore on appliquant le procédé photographique direct déjà mentionné, dans un dispositif tel que celui représenté figure 3, dans lequel les rayons luminaux omis par la source lumineuse S subissent une réfraction à trc-rers un élément optique (lentille ou plateau correcteur) L, afin que les rayons lumineux atteignent les divers points P (x, y, z) du pan eau avec des orientations angulaires ssx, py, ssz exactement identiques à celles avec lesquelles parviennent les faisceaux électroniques. La méthode adoptée dans le cas présent pour calculer l'élément réfringent correcteur L consiste à prendre pour point de départ la connaissance des cosinus directeurs cos Dx, cos Ry, cos ssz des faisceaux électroniques frappant un certain nombre fini m de points P (x, y, z) de l'écran P, pour cal-culer ensuite la ferme de la surface Z, capable de réaliser une parfaite coïncidence angulaire entre les rayons lumineux et les faisceaux électroniques sur l'écran. les cosinus directeurs cos px, cos py, cos ssz peuvent être déterminés avec une précision considérable d'après des techniques expérimentales; le problème à résoudre consiste uniquement à déterminer, à l'endroit d'un point P (x, y, z) de l'écran, l'épaisseur t et l'inclinaison au point T de l'élément réfringent, afin de réaliser la coïncidence désirée entre les faisceaux électroniques et les rayons lumineux. Dès que l'on a déterminé un ensemble de cosinus directeurs cos ssx, cos py, cos ssz pour un nombre fini m de points sur l'écran, on calcule un ensemble m d'épaisseurs t et d'inclinaisons aux points Tm de l'élément réfringent. Pour les besoins imposés par l'usinage mécanique, la surface réfringente i doit etre réalisée avec l'obligation d'être continue et dérivable au moins jusqu second ordre. Cela implique la nécessite que ladite surface S soit décrite par une fonction mathématique qui non seulement donne, aux points Tm, les inclinaisons et épaisseurs calculées, mais garantit en chaque point la condition indispensable de continuité. Normalement, la surface de la lentille est décrite par une fonction algébrique dtordre N, du genre darls laquelle ai . désignent les coefficients du polynôme à deux variables X et y, et z est la distance entre un point T(x,y,z) de la surface et le plan z = 0. La condition requise de continuité de l'expression matné- mastique de la surface lie par conséquent les inclinaisons et épaisseurs des éléments contigus de la lentille, de telle sorte qu'il n'est pas toujours possible d'obtenir le résultat désiré et qu'il faut souvent se contenter d'un résultat de compromis. Les tentatives effectuées pour surmonter ces difficultés par le calcul démontrent qu'il y a incompatibilité entre les épaisseurs et les inclinaisons de certaines zones de la lentille L, ce qui interdit d'en améliorer la qualité. Il a aussi été démontré qu'en utilisant des lentilles à gradins, complémentaires entre elles, ainsi que plusieurs expositions, et en masquant opportunément les gradins, il est possible, en principe, d'améliorer la coïncidence entre les faisceaux elec- troniques et les points de phosphore sur l'écran. Un tel procédé, bien que théoriquement possible, complique énormément le processus d'exposition et surtout rend indispensable l'usage deAentilles à gradins dent la fabrication exige le recours à des technologies extrêmement complexes et coûteuses. Or, le but de la présente invention consiste à surmonter certaines incompatibilités entre les inclinaisons d'éléments contigus de la lentille L en adoptant des lentilles non pas à gradins mais du type classique. Suivant la présente invention, l'écran du tube image est subdivisé en une partie centrale et deux partie latérales A et C, comme le montre la figure 4.Ia partie @entrale B est exposée à travers une lentille du type classique LI tandis que les deux parties late- rales A et C sont exposées, après la zone B, à travers une second de lentille classique LE; en opérant de la sorte on obtient un degré complémentaire de liberté qui permet de surmonter les incompatibilités entre épaisseurs et inclinaisons, ainsi qu'il a été exposé plus haut. Les deux zones K qui séparent entre elles la zone B des zones h et C sont exposées en utilisant les deux lentilles lesquelles, dans ces zones, sont compatibles. En désignant par LI la lentille utilisée pour l'exposi- tion de la partie centrale ou interne de l'écran, sa surface #I sera décrite par une fonction du type tandis que pour la lentille LE, prévue pour exposer la partie ex- térieure ou latérale de l'écran, la surface #E sera décrite par une fonction analogue dans laquelle, en général ai,j # a' les' deux lentilles LI et LE sont calculées de façon que, sur une zone K suffisamment étendue de l'écran, elles contribuant toutes deux à assurer la continuité nécessaire de l'écran, en évitant la présence de zones privées de phosphore. En désignant par K (x,y,z) un point de l'écran appartenant à la zone K, on calculera les lentilles ti e t LE de telle sorte que, pour toutes deux, les rayons lumineux qui atteignent le même point K, le fassent suivant des angles pratiquement identiques, bien que ces lentilles possèdent des épaisseurs et inclinaisons diffa rentes. Une méthode de calcul, donnée à titre d'exemple et visant à assurer cette coïncidence des lentilles LI et 1E dans la zone K de raccordement, est indiquée en détail ci-après en se rapportant à la figure 5. Soient n l'indice de réfraction absolu de l'air, n' l'indice de réfraction absolu du verre, r le coefficient de déviation, et en considérant la réfraction air-verre pour le rayon ST incident sur #I en T, et le rayon réfracté TU, et en désignant en outre par si un vecteur de module n, ayant la direction du rayon incident ST, par s'i un vecteur de module n', ayant la direction du rayon réfracté TU, et par n un vecteur de longueur unitaire, normal à la surface réfringente # en T, on obtient ST, = 5. i I -t-P1? (4) égalité dans laquelle : = / n'2-n2+n2 - n cos i, (5) l'angle d'incidence du rayon ST sur # étant désigné par i. En désignant par #x, #y, #z les angles que fo@@e le rayon ST avec les trois axes x, y, z, par nx, ny, nz les angles que forme le vecteur n avec les mêmes trois axes x, y, z, et par &alpha;x, &alpha;y, &alpha;z les angles que forme le rayon réfracté TU avec ces trois axes x, y, z, on obtient Connaissant les coordonnées de S et de T, il est aisé de calculer cos #x, cos #x et cos #z; pour trouver @ il faut calculer cos i d'après la relation : : (7) cos i = cos nx cos&gamma;x+cos ny cos &gamma;y+cos nz cos&gamma;z Pour calculer le rayon UK, qui résulte de la seconde ré- fraction verre-air, on désigne par : ssx, ssy, ssz les angles que le rayon UK forme avec les axes x, y, z de référence, Nx, Ny, Nz les angles que la normale N en U à la surface plane (H) de la lentille forme avec les axes x, y, z. On obtient (8) s"i=s'i+@1 N où l'on a : (10) cos r = cos &alpha;z cos Nz et l'on obtient les relations (11) ci--dessus permettent de trouver les angles ssx, ssy, ssz suivant lesquels le vecteur s"i ayant la direction du rayon UK en provenance de la lentille LI parvient au point K (x, y,z) de l'écran qui appartient à la zone de raccordement K. Par un procédé analogue, en se référant à la figure 6, la seconde lentille LE orientera vers le même point K un rayon UK suivant des angles ssx, ssy, ssz qui désignent la direction du vecteur s"e. les deux lentilles LI et lE sont calculées de façon à réduire au minimum la différence vectorielle (12) # = s"e - s"i L'usage deux filtre optique approprié sur les zones des lentilles LI et LE qui correspondent à la zone d'écran K, évite la surexposition de l'émulsion de phosphore, permettant ainsi le contrôle de la dimension des points de phosphore dans la zone de raccordement K. En particulier, les filtres optiques utilisés dans les lentilles li et LE à l'endroit des zones de raccordement K assurer ront, comme cela est indiqué qualitativement sur les figures 5 et f), une atténuation uniforme décroissante ou croissante d'une limite à l'autre de cette zone de raccordement, de telle sorte que la somme des atténuations soit celle désirée en vue d'obtenir une exposition correcte. Grâce è/ce procédé, il est possible de réaliser une coïn- cidence optimale entre les faisceaux électroniques et les points de phosphore sur la totalité de l'écran, ainsi que le démontre l'exemple donné ci-après. Cette méthode est d'application générale et elle a été utilisée en vue d'améliorer la coïncidence entre spots et points de phosphore dans un tube image de 66 cm (26 pouces) et 1100, ayant un diamètre de col de 36,4 mm. Plus précisément, on l'a adoptée pour améliorer la coïncidence entre les spots des faisceaux électroniques et les points de phosphore de l'écran qui émettent la couleur bleue, attendu que c'est dans ce cas particulier que la coincidence est la plus critique. A titre d'exemple d'application, on décrira deux lentilles désignées par LI et LE, avec lesquelles on effectue les deux expositions successives, à savoir pour la partie centrale et pour les parties latérales de l'écran. Si l'on se réfère à la figure 7a, on voit que la surface de de la lentille LI est définie par points, c'est-à-dire en réalisant un réseau ou unomosaique de points T dont les coordonnées XT et YT varient de 10,16 mm en 10,16 mm (0,4 pouce en 0,4 pouce) dans les deux directions. Sur le tableau I, donne ci-après, on a reproduit les coordonnées XT, yT et l'épaisseur t en pouces, ainsi que les incli naisons de la surface 2; aux points T (xT, yT), exprimées sous # z # z la forme des dérivées , . # x # y La portion utile de la lentille est une zone rectangulaire ayant les dimensions de 162,55 x 121,92 mm (6,4 pouces sur 4,8 pouces). Sur la figure 7a on a dessiné les deux sections de la lentille parallèles aux axes xT, YT avec une échellearbitraire pour les épaisseurs t. D'une façon analogue, le tableau Il, donné ci-après, four- nit les valeurs de pour la lentille LE tandis que l'on peut voir sur la figure 7b la "forme" des deux sections principales de la lentille LE, toujours avec une échelle arbitraire pour les épaisseurs t, mais identique à celle utilisée pour la figure 7a. Les deux lentilles LI et LE sont calculées de façon à se raccorder le long de la zone K indiquée sur la figure 4. Avec les lentilles LI et LE décrites ci-dessus, les différences vectorielles # en tous les points de la zone de raccordement K, sont telles que les diffé définies soient inférieurs à 0,10 - 0,150. Pour ce qui concerne la géométrie du dispositif optique dans lequel on a utilisé les lentilles L LE, décrit en se référant à la figure 8, on a plus précisément Les vecteurs s"i et s"e atteignent le même point MK du masque perforé suivant des angles T et ss qui diffèrent des quantités précitées #ssx, #ssy, #ssz et par conséquent frappent des points différents de l'écran, séparés entre eux par les quantités #x, #y, #z égales à I - 0,01 mm (0,0004 pouce) y y 0,03 mm (0,0012 pouce) 0,01 =m (0,0004 pouce) qui sont des valeurs acceptables et propres à assurer le raccordement désiré dans les zones K de l'écran. les paramètres géomé- triques qui apparaissent sur la figure 8 sont les suivants S= source lumineuse, supposée ponctuelle, ayant les coordonnées suivantes xs = 0,0 mm ys = 5,24 mm z5 = 74,86 mm Z = distance entre la partie plane de la lentille et le plan de u référence (Z = 0) = 151,18 mm. #= = surface de la lentille, répondant à l'équation générale avec N = 10 Ep, rayon interne du panneau (calotte sphérique)= 1 033,78 mm Qo@ = distance entre masque et panneau au centre de l'écran = 13,28mm Q = distance entre masque et panneau au bord = il mm n = indice de réfraction du verre optique qui constitue les deux g lentilles = 1,52669 pour ?s 4358 A. TABLEAU 1 ,\tr,i Y.', (; (à;;; 7 O?oûOu"OO .LOO' () c) 0 14 ) Z O i. i3 : uout01419 O/Oit3t() OZ OOdO .0300O0 .ll5;$tl(ìc) u24 e D,ti"( o eOflu'UO r020 0 t02toif3t3 .01157 ,nuo . ü(;" u .O29%4 - . 01. e 7= 1?()ùÛOOO *00134))0 1;2e3' eU2(()Jr ,01O2it 2t O i t)3 0 0 t . . 2 0 .) 0 ;5 . O O O?j73 .o06( 2)4û0)00 .f)O':jOoO .il10','i5 eOi89 eOO)r'37 2ttZ00i)()û .Ot) jjU jiO .{,iiLit37t3 ej0579 3?20oo0o .ûOt1ù00 IS2228{; -t 08500 -t OCO3j" O,tû0ûOOO 40 Z000 .o% .r0141 eO1Pi .ouzo o,L'OUÛOO *400UOO e45"524 tU2IL;,'+ t 0276f) C/t;OU;I0O .titObOt,tj .4000Cu , 4 [t rj G3G .On70 .0287') 1 doUUn t!"00(')r)O e 0265 e 02117 1,t > OuuU '4()Ou'0O .42OJ3 eO205 . 0 3. ri tOift'71 2;00o0u0 e400U'90 41t 0 { > 0lti-?i3 eO0Slj 2; 0Of'G'O e L('f)OUOO t "15220 t 00261 -l O09.' 2;800U00 i40UOf!O' .41813;5 ~s03t5C)5 - - 0c5 32 XtJt )O . 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-2.400000 .400000 .468161 .02613 .00117 -2.800000 .400000 .486519 .07489 -.01333 -3.200000 .400000 .541306 .225@2 -.02553 .000000 .800000 .449747 .01415 .03890 -.400000 .800000 .453345 .00393 .03747 -.800000 .800000 .45334@ -.00293 .03332 -1.200000 .800000 .451990 -.00251 .02716 -1.800000 .800000 .452339 .00528 .01956 -2.000000 .800000 .456834 .01784 .01090 -2.400000 .800000 .467413 .03700 .0019@ -2.800000 .800000 .489875 .08331 -.00381 -3.200000 .800000 .545609 .21857 .00379 .000000 1.200000 .432985 .01381 .04431 -.400000 1.200000 .437225 .00739 .04274 -.800000 1.200000 .439238 .00348 .03720 -1.200000 1.200000 .440846 .00572 .02900 -1.600000 1.200000 .444659 .01421 .01977 -2.000000 1.200000 .452684 .02632 .01120 -2.400000 1.200000 .466193 .04250 .00570 -2.800000 1.200000 .489191 .07860 .00866 -3.200000 1.200000 .538193 .18508 .03384 .000000 1.600000 .415142 .01260 .04268 -.400000 1.600000 .419799 .@1061 .04241 -.800000 1.600000 .423837, .0101@ .03838 -1.200000 1.600000 .428516 .01408 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-3.200000 -1.200000 .520254 -.04472 .04989 .000000 -1.600000 .482037 .01515 .00866 -.400000 -1.600000 .4889@4 .01951 .01198 -.800000 -1.600000 .4976@1 .02410 .01891 -1.200000 -1.600000 .5081@1 .02805 .02803 -1.@00000 -1.600000 .519775 .02946 .03768 -2.000000 -1.600000 .5312@8 .02752 .04672 -2.400000 -1.600000 .541486 .02318 .05488 -2.800000 -1.600000 .548830 .01034 .06177 -3.200000 -1.600000 .542975 -.05707 .06344 .000000 -2.000000 .488189 .01655 .02106 -.400000 -2.000000 .496420 .02449 .02446 -.800000 -2.000000 .507649 .03139 .03043 -1.200000 -2.000000 .521217 .03591 .03709 -1.@00000 -2.000000 .535865 .03665 .04384 -2.000000 -2.000000 .550082 .03408 .0474@ -2.400000 -2.000000 .563012 .03044 .05267 -2.@00000 -2.000000 .573576 .01905 .06171 -3.200000 -2.000000 .570838 -.05196 .07578 .000000 -2.400000 .491568 .01934 -.02926 -.400000 -2.400000 .501826 .03151 -.02079 -.800000 -2.400000 .516303 .04015 -.00788 -1.200000 -2.400000 .533274 .04378 .00565 -1.600000 -2.400000 .550619 .04220 .01667 -2.000000 -2.400000 .56@725 .03841 .024@@ -2.400000 -2.400000 .581784 .03764 .03245 -2.800000 -2.400000 .596743 .03468 .04716 -3.200000 -2.400000 .602437 -.02580 .07638 R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour la fabrication d'écrans, de tube images couleurs du type à masque perforé, par exposition sélective et lavage en séquence de points de phosphore relatifs chacun à une couleur fondamentale, caractérisé en ce qu'il consiste à subdiviser ledit écran , en ce qui concerne ladite exposition, en une première zone centrale et en une seconde zone extérieure à la première et qui@ s'étend jusqu'aux bords de l'écran, à exposer photographiquement et successivement les pretûièret seconde zones respectivement à travers un premier et un second élément optique correcteur, les premier et second éléments optiques étant; choisis en vue de préserver la compatibilite' dans les zones de raccorde,rlent entre lesdites première et seconde zones sur lesquelles ils c issent tous les deux. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue une correction du degré d'expositioe du matériau photosensible dans lesdites zones de raccordement, au moyen d'un filtre optique à densité variable les filtres respectifs desdits premier et second éléments de correction ayant des caractéristiques complémentaires. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones dudit filtre qui correspondent aux zones de raccordement, et les caractéristiques photochimiques du matériau sensible sont choisies en vue d'obtenir un contrôle optimaldes dimensions des points de phosphore dans lesdites zones de raccordement. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et second éléments optiques de corrections présentent une surface continue et dérivable au moins jusqu'au second orlre dans les régions actives. 5.- Elément optique de correction pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une surface optique à courbure variable, qui peut être définie par une équation du type dans laquelle N est choisi en fonction du degré d'approximation désiré de la correction, et les coefficients aij sont choisis en fonction de l'indice de réfraction du verre et des paramètres géométriques du système. 6.- Tube images couleurs du type à masque perforé, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon le procédé décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 4.