[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] L'ensemble cadre/masque est monté dans la face avant du tube grâce des moyens de
suspension soudés sur le cadre et coopérant avec des pions insérés dans le verre constituant
la face avant du tube.
[0006] Le masque de sélection des couleurs est réalisé à partir d'une feuille métallique
de très faible épaisseur et comporte une surface 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.
[0007] 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.
[0008] Pour atteindre ce niveau de rigidité les cadres de l'état de la technique sont de
section épaisse et de poids importants ce qui présente deux désavantages:
- le poids final du tube rendu important par le poids du cadre qui atteint généralement
au moins trois fois le poids du masque.
- le coût final du tube du fait de l'important coût matière du cadre
[0009] Par ailleurs il a été remarqué qu'un masque formé par emboutissage présentait une
sensibilité très importante à l'échauffement 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 l'importante différence de masse entre le cadre et le masque, faisant
que les comportements thermiques de deux pièces sont, pour les ensembles selon l'état
de technique, très différents.
[0010] Le cadre selon l'invention permet parmi d'autres avantages, de diminuer le poids
de matériaux utilisés pour la fabrication de l'ensemble cadre/masque, tout en améliorant
le comportement thermique dudit ensemble.
[0011] Pour cela, le tube selon l'invention comprend un tube selon la revendication 1.
[0012] 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'état de la technique
- La figure 2 est une vue ne perspective, partiellement en éclaté d'un ensemble cadre/masque
pour tubes à rayons cathodiques selon l'état de la technique
- Les figures 3A, 3B, 3C représentent des vues de face et de coté d'un ensemble cadre/masque
selon l'invention
- Les figures 4A et 4B comparent l'état de la technique et l'invention dans des vues
en coupe de l'ensemble cadre/masque
[0013] La figure 1 montre par une vue en coupe la structure d'un tube à rayons cathodiques
en couleurs. 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 ou d'invar, 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.
[0014] 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 faisceau
électroniques balaient la surface de l'écran 11 sous l'influence du dispositif de
déflexion magnétiques 50.
[0015] La figure 2 illustre un exemple d'ensemble cadre/masque selon l'état de la technique,
comme décrit par exemple dans le brevet US6064146. Le cadre, massif, possède un bord
de raccordement 26 sensiblement rectangulaire et un flasque 25 présentant une largeur
plus faible dans les coins du cadre afin de diminuer le poids dudit cadre sans modifier
sa rigidité. Cependant avec ce type de structure présente une différence importante
entre les masses du cadre et du masque dont le rapport est généralement supérieur
ou égal à trois.
[0016] 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 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 l'important différence
entre les masses des deux éléments. Le masque, maintenu sur sa périphérie par le cadre,
va alors se bomber (phénomène appelé « doming ») et la distance de sa surface à l'écran
de luminophore va 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.
[0017] Il a découvert que deux facteurs venaient influencer l'apparition de ce phénomène
transitoire :
- le rapport de masse entre le cadre et l'écran qui doit être inférieur à 2 de manière
à minimiser le temps nécessaire à ce que l'ensemble cadre/masque atteigne son équilibre
thermique, temps qui est normalement de l'ordre d'une heure et demie
- le gradient de température sur la surface du masque, gradient de température qui dans
l'état de la technique, fait que la température au centre de l'écran est maximum et
est minimum sur les bords. Plus le gradient de température est faible et plus les
phénomènes de « doming » sont peu apparents.
[0018] La température à la périphérie du masque est régie par des conditions aux limites
: contacts avec le cadre, inertie thermique du cadre, formes des bords du cadre permettant
aux faisceaux électroniques de venir frapper la jupe périphérique pliée 23 du masque.
[0019] Les figures 3A, 3B, 3C montrent un mode de réalisation d'un ensemble cadre/masque
selon l'invention sous différentes vues.
[0020] La figure 3A montre un cadre 122 selon l'invention dans une vue par l'arrière. Le
cadre de forme sensiblement rectangulaire comporte deux cotés longs 121 et deux cotés
courts 120. Les cotés du cadre ont une section en forme de L avec des flasques sensiblement
perpendiculaires à l'axe longitudinal Z, respectivement 125 pour les cotés courts
et 125' pour les cotés longs. Les flasques sont délimités par des bords intérieurs,
130 pour les cotés courts, 127 pour les cotés longs, et par des bords extérieurs,
131 pour les cotés courts et 126 pour les cotés longs. Les cotés du cadre présentent
en outre un flanc 124 pour les cotés courts et un flanc 124' pour les cotés longs,
flanc sensiblement plan et parallèle à l'axe longitudinal Z.
[0021] Les cotés courts présentent un flasque dont la largeur varie du centre vers les extrémités
de telle manière que la largeur 150 dudit flasque en son milieu soit plus faible que
la largeur 151 en ses extrémités..De cette façon les bords intérieurs 130 des côtés
courts présentent une concavité tournée vers l'intérieur afin de permettre aux faisceaux
d'électrons d'intercepter à une plus grande partie de la surface de la jupe du masque
qui est soudée au cadre. Les figures 4A et 4B représentent en coupe transversale respectivement
prés du milieu d'un coté court et prés de son extrémité, les limites inférieures de
la jupe que peuvent atteindre les faisceaux d'électrons pour un cadre selon l'état
de la technique (en pointillés) et selon l'invention (en traits pleins).
[0022] Les faisceaux électroniques atteignent les milieux des cotés courts sous des angles
d'incidences plus élevés au milieu des cotes du cadre qu'à leurs extrémités. Ainsi
lorsque le flasque est de largeur constante ( traits pointillés) la jupe du masque
est moins arrosée par les faisceaux électroniques en son milieu qu'en ses extrémités,
alors que si sa largeur diminue de ses extrémités vers son centre ( traits pleins)
les faisceaux d'électrons peuvent atteindre une largeur sensiblement constante de
la jupe tout le long de la partie de celle-ci soudée au coté court du cadre. Il en
résulte un échauffement mieux réparti du masque avec un gradient de température faible
entre les différentes parties du masque. Le bord intérieur 130 du flasque présente
donc une concavité orientée vers l'intérieur, avec un rayon de courbure moyen inférieur
au rayon de courbure moyen de son bord extérieur 131. Dans un exemple de réalisation
selon l'invention destiné à un tube de diagonale d'écran de l'ordre de 60cm, illustré
par les figures 3A,3B,3C le cadre de format 16/9 a un bord intérieur 130 de rayon
de courbure moyen d'environ 1,1 mètres et un bord extérieur 131 de rayon de courbure
de l'ordre de 2,2 mètres.
[0023] La forme cintrée du flasque offre une forte rigidité mécanique du cadre permettant
d'obtenir un allègement de la quantité de métal utilisée pour réaliser ledit cadre.
La rigidité de l'ensemble cadre/masque peut être amélioré en couplant la forme cintrée
des flasques des cotés courts avec des flasques des cotés longs présentant au contraire
une largeur 160 en son milieu plus grande que sa largeur 161 en ses extrémités. Dans
l'exemple de réalisation selon les figures 3A,3B,3C le bord intérieur 127 du flasque
présente une concavité tournée vers l'extérieur du cadre et le bord extérieur 126
présente une concavité tournée vers l'intérieur. Les rayons de courbures des bords
extérieur et intérieur sont respectivement de l'ordre de 7m et 7,3m.
[0024] Bien que le type de structure de cadre selon l'invention puisse être adapté à tous
les types de moyens de suspensions dans le tube de l'ensemble cadre/masque, la rigidité
dudit ensemble, une fois inséré dans le tube est améliorée par des moyens de suspensions
disposés dans les coins. Ainsi des ressorts de suspensions peuvent être disposés dans
les coins 140 du cadre pour coopérer avec des pions 2 insérés dans la jupe en verre
de la partie avant 1 du tube. De cette manière il est à la fois possible de diminuer
la quantité de matière utilisée pour réaliser le cadre et d'utiliser un ensemble cadre/masque
en acier, matériau moins coûteux que l'Invar.
[0025] Dans le mode de réalisation selon la figure 3A à 3C, on a remarqué que le comportement
thermique de l'ensemble cadre masque était amélioré dès que le rapport entre le poids
du masque et celui du cadre était supérieur à 0,5 et tendait préférentiellement vers
1. Ainsi pour un tube de diagonale d'écran de 60cm, de format 16/9, le masque choisi
est en acier d'épaisseur 0.25mm, alors que le cadre, dans le même matériau a une épaisseur
de 0.5mm ; il en résulte un masque pesant environ 340 gr et un cadre environ 450 gr
ce qui amène un rapport de masse égal à environ 0,75.
1. Tube à rayons cathodiques comprenant :
- une face avant (1) sur laquelle est disposé, sur sa partie interne, un écran de
luminophores (11),
- 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 la face avant,
- un masque de sélection des couleurs (21) formé par emboutissage et présentant une
jupe périphérique pliée dans une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal
- un cadre (122) destiné à maintenir le masque à distance de l'écran, ledit cadre
de forme sensiblement rectangulaire possède au moins une paire de cotés courts parallèles
(120) de section sensiblement en forme de L avec un flan latéral (124) s'étendant
dans une direction parallèle à l'axe longitudinal relié à un flasque (125) sensiblement
perpendiculaire audit axe longitudinal, la largeur dudit flasque étant plus faible
au milieu du coté qu'à ses extrémités de manière à ce que le bord intérieur (130)
du flasque définisse une courbe dont la concavité est tournée vers l'axe longitudinal
du tube,
ledit cadre étant
caractérisé en ce que les cotés longs du cadre comprennent aussi une section en L et
en ce que la largeur du flasque (125') de chaque coté long est plus importante au milieu dudit
coté qu'à ses extrémités de manière à ce que que le bord intérieur (127) dudit flasque
de chaque coté long définisse une courbe dont la concavité est tournée vers l'extérieur
du cadre.
2. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 caractérisé en ce que le masque est en acier
3. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 2 caractérisé en ce que le poids du cadre est inférieur à deux fois le poids du masque.
4. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bord de raccordement (131) du flasque de chaque coté long (125) au flanc latéral
définisse une courbe dont la concavité est tournée vers l'axe longitudinal du tube
5. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble cadre/masque est maintenu à l'intérieur du tube par des moyens de support
disposés aux coins ( 140) du cadre.
1. Cathode ray tube comprising:
- a front face (1) on which a luminophore screen (11) is arranged on its internal
part,
- a rear part in the form of a funnel (30) terminating in a cylindrical part (31)
in which an electron gun (40) extends in the direction of the longitudinal axis Z
of the tube, axis passing through the centre of the front face,
- a colour selection mask (21) formed by stamping and presenting a peripheral flange
folded in a direction noticeably parallel to the longitudinal axis
- a frame (122) designed to hold the mask at a distance from the screen, the said
frame of a noticeably rectangular form has at least one pair of parallel short sides
(120) of a noticeably L-shaped cross-section with a lateral flank extending in a direction
parallel to the longitudinal axis connected to a flange (125) noticeably perpendicular
to the said longitudinal axis, the width of the said flange being smaller at the middle
of the side than at its extremities so that the inner edge (130) of the flange defines
a curve whose concavity is oriented toward the longitudinal axis of the tube,
the said frame being
characterized in that the said long sides of the frame also comprise a L-shaped cross-section and
in that the width of the flange (125') of each long side is greater at the middle of the
said side than at its extremities so that the inner edge (127) of the said flange
of each long side defines a curve whose concavity is oriented toward the longitudinal
axis of the tube.
2. Cathode ray tube according to the claim 1 characterized in that the mask is made of steel.
3. Cathode ray tube according to claim 2 characterized in that the weight of the frame is less than two times the weight of the mask.
4. Cathode ray tube according to claim 1 characterized in that the connecting edge (131) of the flange (125) of each long side to the lateral flank
defines a curve whose concavity is oriented toward the longitudinal axis of the tube.
5. Cathode ray tube according to claim 1 characterized in that the frame/mask assembly is held inside the tube by a support means at the corners
(140) of the frame.
1. Kathodenstrahlröhre mit:
- einer Vorderseite (1), auf der innenseitig ein Leuchtstoffschirm (11) angeordnet
ist,
- einer trichterförmigen Rückseite (30), die mit einem zylindrischen Teil (31) endet,
in dem eine Elektronenkanone (40) sich in der Richtung der durch die Mitte der Vorderseite
durchgeführten Längsachse Z der Röhre erstreckt,
- einer Maske zur Auswahl der Farben (21), die durch Ziehen gebildet ist und eine
Umfangsschürze aufweiset, die in einer im Wesentlichen parallel zu der Längsachse
verlaufenden Richtung gefalzt ist,
- einem Rahmen (122), der dazu bestimmt ist, die Maske von dem Schirm beabstandet
zu halten, wobei der im Wesentlichen rechteckige Rahmen mindestens ein Paar von parallelen
kurzen Seiten (120) mit einem im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt mit einem Seitenteil
(124) besitzt, der sich in einer parallel zu der Längsachse verlaufenden Richtung
erstreckt und mit einem Flansch (125) verbunden ist, welcher im Wesentlichen senkrecht
zu der Längsachse verläuft, wobei die Breite des Flanschs in der Mitte der Seite geringer
ist als an deren Enden, so dass der Innenrand (130) des Flanschs eine Kurve definiert,
deren Konkavität der Längsachse der Röhre zugewandt ist,
wobei der Rahmen
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Längsseiten des Rahmens ebenfalls einen L-förmigen Querschnitt aufweisen und
dass die Breite des Flanschs (125') jeder Längsseite in der Mitte der Seite größer
ist als an deren Enden, so dass der Innenrand (127) des Flanschs jeder Längsseite
eine Kurve definiert, deren Konkavität dem Rahmenäußeren zugewandt ist.
2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske aus Stahl ist.
3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Rahmens geringer ist als zwei Mal das Gewicht der Maske.
4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsrand (131) zwischen dem Flansch (125) jeder Längsseite und dem Seitenteil
eine Kurve definiert, deren Konkavität der Längsachse der Röhre zugewandt ist.
5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske-Rahmen-Anordnung innerhalb der Röhre durch Tragmittel festgehalten ist,
die an den Ecken (140) des Rahmens angeordnet sind.