CATHODIQUES

La présente invention concerne un tube à rayons cathodiques en couleurs ayant un écran sensiblement plan, et plus précisément un ensemble cadre/masque de sélection des couleurs équipant un tel tube.

L'invention trouve son application dans tout type de tube comportant un masque de sélection de couleurs, et est plus particulièrement adaptée aux tubes dont le masque est réalisé par emboutissage et est maintenu en place à l'intérieur du tube par un cadre rigide sur lequel il est solidarisé.

Un tube à rayons cathodiques en couleurs conventionnel est composé d'une enveloppe en verre sous vide. Le tube comporte à l'intérieur de l'enveloppe, un masque de sélection des couleurs situé à une distance précise de la face avant en verre du tube, face avant sur laquelle sont déposés des réseaux de luminophores rouges, verts et bleus pour former un écran. Un canon à électrons est disposé à l'intérieur du tube, dans sa partie arrière, selon la direction de l'axe longitudinal du tube, ledit axe passant par le centre de la face avant, ledit canon générant trois faisceaux électroniques en direction de ladite face avant. Un dispositif de déflexion électromagnétique, généralement disposé à l'extérieur du tube et proche du canon à électrons a pour fonction de dévier les faisceaux électroniques afin de leur faire balayer la surface du panneau sur laquelle sont disposés les réseaux de luminophores. Sous l'influence de trois faisceaux électroniques correspondants chacun à une couleur primaire déterminée, les réseaux de luminophores permettent la reproduction d'images en couleurs sur l'écran, le masque permettant à chaque faisceau déterminé de n'illuminer que le luminophore de la couleur correspondante.

Le masque de sélection des couleurs doit être disposé et maintenu pendant le fonctionnement du tube dans une position précise à l'intérieur du tube. Les fonctions de maintien du masque sont réalisées grâce

à un cadre métallique rectangulaire généralement très rigide sur lequel le masque est conventionnellement soudé.

Le masque de sélection des couleurs est réalisé à partir d'une feuille métallique de très faible épaisseur et comporte une surface A dite surface effective, percée d'ouvertures, lesdites ouvertures étant réalisées par gravure chimique et généralement disposées en colonnes verticales ; la surface effective est entourée d'une bordure périphérique non ajourée ; une jupe réalisée généralement par emboutissage, borde l'ensemble en s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface effective. Le masque est solidarisé au cadre par une soudure par points au niveau de la jupe.

Le cadre de forme généralement rectangulaire, possède une paire de cotés longs et une paire de cotés courts, dont la section est généralement en forme de L. Le cadre doit avoir une excellente rigidité, permettant à l'ensemble cadre/masque de pouvoir subir sans modification de forme les nombreuses manipulations qui interviennent durant les étapes du procédé de fabrication d'un tube à rayons cathodiques, comme expliqué dans le brevet US4639230.

Pour atteindre ce niveau de rigidité les cadres de l'état de la technique sont de section épaisse et de poids importants, très supérieur au poids du masque.

Par ailleurs il a été remarqué qu'un masque formé par emboutissage présentait une sensibilité très importante à réchauffement causé par le fait qu'environ 70% des électrons émis par le canon sont interceptés par le masque. La cause de cette sensibilité réside dans la différence de masse entre le cadre et le masque, faisant que les comportements thermiques de deux pièces sont différents. Cette sensibilité est d'autant plus forte que la surface effective du masque présente des rayons courbure de valeur importante, ce qui est le cas lorsque ledit masque est dédié à équiper un tube dont la surface externe de la face avant est sensiblement plane, c'est à dire ayant un rayon de courbure supérieur à 10 mètres. Ainsi, ces dilatations différentielles du cadre et du masque

provoquent des modifications de la distance entre la surface effective du masque et l'écran luminescent ce qui engendre des modifications des points d'atterrissage des faisceaux d'électrons sur ledit écran et des décolorations de ce dernier. Pour pallier ces problèmes il est d'usage d'utiliser pour les tubes actuels présentant des faces avants sensiblement planes un masque en un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique faible, par exemple de l'Invar. Cependant ce matériau est beaucoup plus cher qu'un acier doux et son utilisation augmente fortement le coût de fabrication d'un tube. Jusqu'à présent l'utilisation de masque en acier calmé à l'aluminium ( acier AK) n'avait pas été possible faute de pouvoir satisfaire les exigences de maintien de la pureté des couleurs, par exemple lors de l'allumage du tube ou lorsque le gradient d'intensité lumineuse de l'image est très important.

Afin de pouvoir utiliser un masque en acier calmé à l'aluminium, le tube selon l'invention comprend : une face avant (1 ) sur laquelle est disposé, sur sa partie interne, un écran de luminophores (11 ),de forme sensiblement rectangulaire , défini par un axe majeur X horizontal et un axe mineur Y vertical, sécants au centre de l'écran, - une partie arrière en forme d'entonnoir (30) terminée par une partie cylindrique (31) dans laquelle un canon à électrons (40) s'étend dans la direction de l'axe longitudinal Z du tube, axe passant par le centre de l'écran, un masque de sélection des couleurs (21 ) formé par emboutissage, de forme sensiblement rectangulaire présentant une surface effective A percée d'ouvertures, cette surface étant définie par sa longueur horizontale L _m et sa largeur verticale l _m , et entourée d'une jupe périphérique pliée dans une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal, un cadre (22) destiné à maintenir le masque à distance de l'écran caractérisé en ce que pour une zone considérée (60) du masque, de forme carrée, dont le centre est situé sur le même axe horizontal

que le centre de la surface effective, à la distance D d'au plus l_ _m / 3 du centre de cette dernière, la relation suivante est satisfaite :

d où d est la longueur de la diagonale de l'écran du tube et r le rayon de courbure effectif moyen du masque dans ladite zone considérée.

L'invention et ses différents avantages seront mieux compris à l'aide de la description ci-après et des dessins parmi lesquels :

La figure 1 est une vue en coupe d'un tube à rayons cathodiques en couleurs selon l'invention - La figure 2 est une vue en perspective, partiellement en éclaté d'un masque selon l'invention.

La figure 1 montre par une vue en coupe la structure d'un tube à rayons cathodiques en couleurs selon l'invention. Dans un tel tube 10, se trouve un ensemble cadre/masque 20 comprenant un masque d'ombre 21 dont la surface courbe est réalisée par emboutissage d'une feuille d'acier calmé à l'aluminium, surface qui est disposée à une distance précise d'un écran de luminophores 11 disposé sur la face avant en verre 1 du tube ; le masque est maintenu en place par un cadre rigide 22 auquel il est solidarisé par soudure au niveau de sa jupe périphérique 23 laquelle est pliée de manière à s'étendre à l'intérieur du cadre dans une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal Z. Le cadre lui-même est de forme rectangulaire avec des cotés au moins en partie de section en forme de L, avec un flanc

24 s'étendant dans une direction parallèle à l'axe longitudinal et un flasque

25 sensiblement perpendiculaire à ce flanc ; le flasque 25 et le flanc 24 sont reliés l'un à l'autre au niveau du bord intérieur 26 du flanc le plus éloigné de l'écran.

L'ensemble cadre/masque 20 est monté dans la face avant du tube grâce des moyens de suspension soudés sur le cadre et coopérant avec des pions 2 insérés dans le verre constituant la face avant du tube. Le tube comprend une partie arrière en forme d'entonnoir 30 se terminant par un col cylindrique 31 à l'intérieur duquel se trouve un canon à

électrons 40 générant trois faisceaux d'électrons 41 en direction du masque de sélection des couleurs 21. Les faisceaux électroniques balaient la surface de l'écran 11 sous l'influence du dispositif de déflexion magnétique 50.

Lorsque le tube fonctionne, environ 20 à 30% des électrons émis par le canon 40 arrivent à traverser le masque par les orifices disposés sur sa surface effective A faisant face à l'écran. Les électrons sont donc en grande partie interceptés par le masque de sélection des couleurs 21 et ils viennent également frapper son cadre support 22. Il en résulte que le cadre et le masque vont subir une dilatation thermique, et lorsque le cadre et le masque sont réalisé dans le même matériau, par exemple en acier, la dilatation du masque va être plus rapide que celle du cadre du fait de la différence entre les masses des deux éléments. Le masque, maintenu sur sa périphérie par le cadre, risque alors se bomber (phénomène appelé «doming») et la distance de sa surface à l'écran de luminophore de se modifier jusqu'à ce que l'ensemble atteigne un équilibre thermique. Les modifications de la distance masque 21/écran 11 vont provoquer des décolorations de l'image sur ledit écran les faisceaux d'électrons ne venant plus illuminer correctement les luminophores leur correspondant.

Dans le cadre de l'invention, il a été découvert qu'en minimisant le rayon de courbure moyen de la surface effective A d'un masque en acier calmé, dans une zone de surface suffisante, située sur l'axe horizontal, il était possible de rigidifier suffisamment ledit masque pour minimiser à un niveau acceptable les écarts de position de ladite surface du masque par rapport à l'écran du tube. Le profil de la surface d'un masque est défini par les coordonnées de ses points : x selon l'axe horizontal, y selon l'axe vertical et par la fonction Z(x,y) selon l'axe longitudinal Z, le centre O de la surface effective étant l'origine des coordonnées. La fonction Z(x,y) est généralement une fonction polynomiale de x et de y, la surface pouvant être aussi définie par tout autre type de fonction de x et de y.

En chaque point de la surface effective on peut définir la courbure moyenne (MC) et la courbure gaussienne (GC) comme indiqué ci- dessous :

MC(x, y) = f= +f; -2fjyf _v +Q +f;)fi

2(/>/ _v ² + l)

GC(x, y) = J J f xxxx JJ f y yyy - J Jf xxy

(Λ ² + / Ψ I _v v ² + i) ou :

f = — , f _v = — définissent la dérivée première de Z(x,y) et dx ay r)^ 7 r)^ 7 r)^ 7 f _≈ = -TΎ ' fyy = ^TT ' f« = T^T définissent sa dérivée seconde. OX ay axay

Ainsi, en un point défini par x et y de la surface effective, il est possible de définir R1 (x,y) comme le rayon de courbure local maximum et R2(x,y) comme le rayon de courbure local minimum en écrivant que :

Rl(x, y) = MC + 4 MC ¹ - GC

R2(x,y) = MC - 4 MC ¹ - GC

En définissant le rayon effectif local R _eff (x,y) comme

1 1 -1

K ^eff fr ( ^K *»' y" ⁾ = ² ( ^K —Rl(x - —,y) + — R2( -x —,yY )

le rayon de courbure effectif moyen r sur une zone du masque de surface A1 s'écrit :

Les études effectuées dans le cadre de l'invention ont montré que le rayon de courbure effectif moyen r des zones du masque situées le long de l'axe horizontal passant par le centre dudit masque influençaient fortement la sensibilité au doming du masque ; de même les études ont mis

en évidence que pour un rayon de courbure donné r cette sensibilité variait avec la dimension de la surface effective A du masque et donc de la longueur d de la diagonale de l'écran du tube équipé d'un tel masque.

Comme illustré par la figure 2, en choisissant une zone (60) du masque , de forme sensiblement carrée centrée sur l'axe horizontal passant par le centre du masque et disposée à la distance D d'au plus l_ _m / 3 dudit centre, où L _m est la longueur horizontale de la surface effective, la relation suivante lorsqu'elle est satisfaite permet de minimiser la sensibilité au doming :

- < 3 d

Cette caractéristique doit être vérifiée sur une zone du masque de surface A1 suffisante pour bénéficier des avantages de l'invention. Cette surface est au moins égale à 10% de la surface effective A du masque. Du fait de la symétrie de réalisation du masque, les zones (60), de surface A1 et situées de part et d'autre du centre du masque doivent satisfaire aux mêmes caractéristiques de rayon de courbure.

Cette relation a été appliquée à réalisation de masque pour tube à rayons cathodiques dont les faces avant sont sensiblement planes, c'est-à-dire dont le rayon de courbure desdites faces est supérieur à 10 mètres.

Ainsi dans un premier mode de réalisation, pour un tube de format 16/9, dont l'écran a une diagonale de longueur 60 cm, la surface des zones carrées (60) du masque ont préférentiellement été choisies comme égale à 20% de la surface effective du masque et positionnée de telle façon que leur centre soit disposé à la distance D égale à L _m /4 du centre de la surface effective du masque.

Le profil de masque a été calculé avec les moyens habituels dans lesquels ont été intégrées les contraintes locales des zones (60). Le calcul final aboutit à un profil comme défini dans le tableau ci-dessous :

où le rapport r/d est égal à 2.6.

Dans un deuxième mode de réalisation la sensibilité au doming a encore été diminuée en faisant en sorte que le rapport r/d reste inférieur ou égal à trois et qu'en outre la variation du rayon de courbure du masque le long de l'axe horizontal et dans la direction horizontale, diminue du centre vers le bord de telle manière qu'il soit inférieur à 10d au centre et à 2d au milieu du bord vertical dudit masque (point dit à 3H).

Ces contraintes ont été appliquées à la conception d'un masque pour un tube de diagonale d'écran égale à 68 cm et de format 4/3, avec une surface des zones carrées (60) du masque préférentiellement choisie de surface égale à 20% de la surface effective du masque et positionnée de telle façon que leur centre soit disposé à la distance D égale à L _m /4 du centre de la surface effective du masque.

Le profil de masque, calculé avec les moyens habituels dans lesquels ont été intégrées les contraintes locales des zones (60) et la variation dans la direction de l'axe horizontal du rayon de courbure le long dudit axe horizontal a abouti au résultat défini dans le tableau ci-dessous :

où le rapport r/d est égal à 2.5 et où le rayon de courbure est, dans la direction horizontale, égal à 242.5cm (3.5 d) au centre et à 73cm (1.07d) au milieu du bord vertical (3H) de la surface effective dudit masque.

Les modes de réalisation ci-dessus ne sont pas limitatifs, les contraintes liées au rapport r/d et à la variation du rayon de courbure du masque dans la direction horizontale peuvent par exemple, être prises ensemble ou séparément pour concevoir un masque dont la sensibilité au doming sera améliorée. De même la surface A1 de la zone considérée (60) peut avantageusement être supérieure à 20% de la surface effective du masque.