EP0145569B1 - Shadow mask for a colour picture tube, and tube provided with such a mask - Google Patents

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EP0145569B1
EP0145569B1 EP84402367A EP84402367A EP0145569B1 EP 0145569 B1 EP0145569 B1 EP 0145569B1 EP 84402367 A EP84402367 A EP 84402367A EP 84402367 A EP84402367 A EP 84402367A EP 0145569 B1 EP0145569 B1 EP 0145569B1
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    • H01J2229/0766—Details of skirt or border
    • H01J2229/0772—Apertures, cut-outs, depressions, or the like

Abstract

Slotted shadow mask for a color picture tube mounted on an L-section frame having a lateral wall and a radial wall which are integral and extend toward the tube axis. The mask is bordered by a skirt having an axial generatrix, whose height is preferably between a third and a quarter the height of the lateral wall of the frame and whose thickness is less than ten times the thickness of the mask. The free inner end of the radial wall of the frame is bent in the opposite direction to the mask in order to form a stiffening lip and opening for the passage of electrons up to the edge of the metal surface of the mask.

Description

La présente invention concerne un masque d'ombre ou électrode de sélection de couleurs pour tube d'images de télévision en couleurs. Ainsi que le cadre de support permettant de raidir le masque.The present invention relates to a shadow mask or color selection electrode for color television picture tube. As well as the support frame allowing to stiffen the mask.

Un tube à rayons cathodiques destiné à reproduire des images de télévision en couleurs comprend généralement une enveloppe de verre composée d'un panneau frontal (ou dalle avant) de forme rectangulaire prolongé par une paroi latérale en forme de jupe, scellée à une partie dite conique qui se rétrécit et qui est terminée par un col tubulaire ou cylindrique logeant en bout un ensemble de trois canons à électrons et portant emmanchés sur son extérieur les déviateurs électromagnétiques horizontal et vertical permettant de réaliser le balayage de l'écran luminescent.A cathode ray tube intended for reproducing color television images generally comprises a glass envelope composed of a front panel (or front panel) of rectangular shape extended by a side wall in the form of a skirt, sealed to a so-called conical part. which narrows and which is terminated by a tubular or cylindrical neck housing at the end a set of three electron guns and carrying fitted on its outside the horizontal and vertical electromagnetic deflectors making it possible to carry out the scanning of the luminescent screen.

Cet écran composé de luminophores de trois couleurs primaires, rouge, bleue et verte, est déposé sur la face intérieure de la dalle avant. Dans un type de tube d'image en couleurs où les canons à électrons émettent trois faisceaux d'électrons parallèles situés dans un même plan horizontal, cet écran est constitué par une succession répétée de trois bandes continues de luminophores verticales de couleurs différentes R, V, B.This screen composed of phosphors of three primary colors, red, blue and green, is placed on the inside of the front panel. In a type of color image tube where the electron guns emit three parallel electron beams located in the same horizontal plane, this screen is constituted by a repeated succession of three continuous bands of vertical phosphors of different colors R, V , B.

Une électrode de sélection de couleurs constituée par une surface métallique de forme sphérique (ou cylindrique) 10 (figure 1), percée d'un grand nombre d'ouvertures oblongues 11 (ou rectangulaires allongées), appelée masque d'ombre 12, est disposée sur la trajectoire des trois faisceaux d'électrons à proximité et sensiblement parallèlement à l'écran qui présente une forme analogue à celle de la surface 10. Le masque d'ombre 12 a pour effet de ne laisser passer de chaque faisceau d'électrons que la partie dirigée vers une seule des bandes de luminophores R. V et B, de telle sorte qu'un premier faisceau est destiné à des bandes vertes V, un second faisceau à des bandes bleues B et le troisième faisceau à des bandes rouges R, du fait de leurs angles d'incidence différents à l'endroit des fentes 11. 11 est à noter qu'un faisceau unique peut présenter une section englobant plusieurs fentes 11 à la fois, ainsi qu'une zone circulaire sur la surface métallique 10 qui les entoure. Il en résulte que la majeure partie, 80 % environ, des électrons de chaque faisceau est reçue par la surface métallique 10, également appelée toile du masque, qui bloque leur passage et qui en absorbe l'énergie cinétique élevée. Ceci-provoque un échauffement rapide de la partie de la surface 10 balayée par les faisceaux qui présente une faible inertie thermique.A color selection electrode constituted by a metallic surface of spherical (or cylindrical) shape 10 (FIG. 1), pierced by a large number of oblong openings 11 (or elongated rectangular ones), called shadow mask 12, is arranged on the trajectory of the three electron beams in the vicinity and substantially parallel to the screen which has a shape similar to that of the surface 10. The shadow mask 12 has the effect of only allowing each electron beam to pass the part directed towards only one of the bands of phosphors R. V and B, so that a first beam is intended for green bands V, a second beam for blue bands B and the third beam for red bands R, due to their different angles of incidence at the location of the slots 11. It should be noted that a single beam may have a section encompassing several slots 11 at the same time, as well as a circular area on the metal surface 10 which surrounds them. As a result, the major part, approximately 80%, of the electrons of each beam is received by the metal surface 10, also called the canvas of the mask, which blocks their passage and which absorbs the high kinetic energy therefrom. This causes rapid heating of the part of the surface 10 swept by the beams which has low thermal inertia.

Comme le masque d'ombre 12 doit, durant la fabrication du tube, être enlevé et remis en place plusieurs fois et, en outre, être capable de supporter des chocs et des vibrations mécaniques prédéterminés sans subir de déformation ni de déplacement permanent, il est généralement supporté au moyen d'un cadre métallique rigide 16 (figures 1 et 2) qui est, de préférence, réalisé en un profilé ayant une section en L et une épaisseur notablement supérieure à celle du masque 12 (de 10 à 15 fois, par exemple). Dans des exemples de réalisation du tube de l'état de la technique, décrits par exemple, dans les publications FR-A-1 470 260 et 1 486 675, l'épaisseur de la feuille de métal dont est faite la surface métallique 10 du masque 12, est généralement comprise entre 100 et 200 micromètres, et celle du cadre 16 est alors généralement comprise entre 2 et 3 millimètres selon les dimensions de l'écran.As the shadow mask 12 must, during the manufacture of the tube, be removed and replaced several times and, in addition, be able to withstand predetermined mechanical shocks and vibrations without undergoing permanent deformation or displacement, it is generally supported by means of a rigid metal frame 16 (Figures 1 and 2) which is preferably made of a profile having an L-shaped section and a thickness significantly greater than that of the mask 12 (10 to 15 times, for example example). In exemplary embodiments of the prior art tube, described for example in publications FR-A-1 470 260 and 1 486 675, the thickness of the metal sheet from which the metal surface 10 of the mask 12 is generally between 100 and 200 micrometers, and that of the frame 16 is then generally between 2 and 3 millimeters depending on the dimensions of the screen.

De ce fait l'inertie thermique du cadre 16 est beaucoup plus élevée et il n'est chauffé que beaucoup plus lentement.Therefore the thermal inertia of the frame 16 is much higher and it is heated only much more slowly.

Il en résulte que le masque d'ombre 12, qui est en permanence bombardé par les faisceaux d'électrons et qui est beaucoup plus mince et léger que le cadre, est dès la mise en route du tube chauffé beaucoup plus rapidement que celui-ci, lourd et épais. Le cadre n'est bombardé lui-même par des électrons que vers le début et vers la fin de chaque ligne et de trame du balayage, et il n'atteint sa température d'équilibre (lorsque la chaleur apportée devient égale à celle évacuée) que beaucoup plus tard. Par conséquent, le masque 12 subit une dilatation selon son plan (dans le sens radial) bien avant que le cadre 16 ne commence à chauffer et à se dilater. On constate alors un phénomène de gonflement ou bombage du masque 12 dont le centre, qui est en même temps le sommet, se rapproche de l'écran et dont les bords soudés au cadre 16 restent maintenus en place par celui-ci, qui est fixé à la jupe du panneau frontal à l'aide d'un montage classique à ressorts à lame. Ce gonflement du masque perforé 12 entraîne des déplacements respectifs des fentes 11 du masque 10, qui au centre sont purement axiaux et qui présentent des composantes axiales décroissantes à partir du centre vers la périphérie (où elles sont initialement nulles) et radiales qui sont croissantes du centre (où elles sont nulles) jusqu'à environ le mi- chemin entre le centre et le bord (où elles atteignent leurs valeurs maximales) et à partir de là elles décroissent jusqu'au bord (où elles sont initialement nulles). Ceci est schématiquement illustré en coupe sur la figure 1. où la courbe A en tirets montre le profil d'un masque 12 et d'un cadre 16 froids et la courbe B en traits mixtes montre le profil d'un masque 12 chaud avec un cadre 16 froid occasionnant ledit gonflement qui est indiqué par une diminution du rayon de courbure du masque 12. Les déplacements précités des fentes 11 ont pour effet de déplacer les axes des portions des faisceaux, appelés filets chromogènes, qui les traversent par rapport aux axes verticaux des bandes de luminophores R, V et B associés en triplets juxtaposés, de manière à occasionner des pertes de registre ou défauts d'alignement qui sont les plus élevés dans une zone annulaire située à mi-distance environ entre le centre et le bord du masque 12.As a result, the shadow mask 12, which is constantly bombarded by the electron beams and which is much thinner and lighter than the frame, is as soon as the heated tube is started up much more quickly than the latter. , heavy and thick. The frame is itself bombarded by electrons only towards the beginning and towards the end of each line and frame of the sweep, and it does not reach its equilibrium temperature (when the heat brought becomes equal to that evacuated) that much later. Consequently, the mask 12 undergoes expansion along its plane (in the radial direction) well before the frame 16 begins to heat and to expand. There is then a phenomenon of swelling or bending of the mask 12 whose center, which is at the same time the top, approaches the screen and whose edges welded to the frame 16 remain held in place by the latter, which is fixed to the skirt of the front panel using a conventional mounting with leaf springs. This swelling of the shadow mask 12 causes respective displacements of the slots 11 of the mask 10, which in the center are purely axial and which have decreasing axial components from the center towards the periphery (where they are initially zero) and radial which are increasing in size. center (where they are zero) up to about halfway between the center and the edge (where they reach their maximum values) and from there they decrease to the edge (where they are initially zero). This is schematically illustrated in section in FIG. 1. where the curve A in dashes shows the profile of a cold mask 12 and a frame 16 and the curve B in dashed lines shows the profile of a hot mask 12 with a frame 16 cold causing said swelling which is indicated by a reduction in the radius of curvature of the mask 12. The aforementioned displacements of the slots 11 have the effect of displacing the axes of the portions of the beams, called chromogenic threads, which pass through them with respect to the vertical axes bands of phosphors R, G and B associated in juxtaposed triplets, so as to cause loss of register or misalignment which are highest in an annular zone situated at mid-distance approximately between the center and the edge of the mask 12.

Il peut en résulter une diminution relative de l'intensité lumineuse proportionnelle à la surface de luminophore bombardée (si les bandes sont séparées par des zones dépourvues de phosphores) ou des défauts de pureté de la couleur, puisqu'un faisceau destiné à un luminophore unique tombe en partie sur une bande voisine d'une autre couleur.This may result in a relative decrease in the light intensity proportional to the surface of the bombarded phosphor (if the bands are separated by areas devoid of phosphors) or in color purity defects, since a beam intended for a single phosphor partly falls on a neighboring strip of another color.

Après un intervalle de fonctionnement déterminé du tube, le cadre 16 est également chauffé de manière progressive, par conduction, par rayonnement et par bombardement électronique, de façon à subir aussi une dilatation thermique. Le cadre 16 et le masque 12 étant généralement réalisés en un même matériau (acier laminé), ils présentent le même coefficient de dilatation thermique. La dilatation du cadre 16, consécutive à celle du masque 12, a pour effet, d'une part, de réduire son gonflement constaté auparavant (en l'aplatissant par rapport à la courbe B de la figure 3), et, d'autre part, d'augmenter l'écart entre les fentes 11 de celui-ci, c'est-à-dire de les déplacer radialement. Ceci a été illustré schématiquement et en coupe sur la figure 2, qui montre sur la courbe A en tirets (analogue à celle de la figure 1) le profil d'un ensemble masque 12-cadre 16 froids et sur la courbe C en traits pleins un ensemble masque 12-cadre 16 chauds, c'est-à-dire ayant atteints une même température d'équilibre. On y constate que l'étendue du masque 12 ainsi que l'écart entre ses paires de branches parallèles ont augmenté et que le rayon de courbure du masque 12, après une brève réduction due au gonflement initial, devient légèrement supérieur à celui qu'il avait à l'état froid. Si le cadre 16 est suspendu uniquement à l'aide de lames de ressort dont les axes longitudinaux sont placés dans un même plan radial (transversal) et qui sont orientées sensiblement tangentiellement par rapport à la circonférence, le cadre 16 peut se dilater dans son plan sans subir aucun déplacement axial. Ceci a pour effet d'étirer la surface métallique sphérique 10 de telle sorte qu'elle s'étale en s'aplatissant légèrement. Le masque 12 subit donc un déplacement axial faible au centre qui augmente avec la distance radiale et un étalement dans le sens radial qui a pour effet de produire un accroissement du pas et, dans une moindre mesure, de la largeur des fentes 11. Il en résulte des pertes de registre dues à l'étalement des fentes 11 dans le plan de la surface 10 dilatée, qui augmentent avec la distance radiale de celles-ci par rapport à l'axe du tube (c'est-à-dire par rapport au centre du masque 12). Il a été trouvé qu'un déplacement supplémentaire de l'ensemble masque 12-cadre 16 chaud (profil C) en direction de l'écran en suivant l'axe du tube, permettait de compenser ces pertes de registre car il permet de maintenir sensiblement le centre de courbure de la surface du masque 12 dans l'intersection de l'axe du tube avec le plan de déviation normal à cet axe. Un tel déplacement axial vers l'avant, illustré par le profil D (sans cadre) sur la figure 2, a été obtenu soit par des ressorts à lame orientés normalement aux faisceaux de déviation maximale, que la dilatation du cadre fait pivoter autour de deux replis transversaux, de telle sorte que le cadre 16 se rapproche de l'écran (voir par exemple FR-A-1 540 869), soit à l'aide d'organes de compensation intermédiaires insérés entre une extrémité du ressort à lame et le cadre 16, réalisés en bilames composés chacun de deux lames de métaux de coefficients de dilatation thermique différents, superposées et intimement réunies ensemble. Ces deux solutions figurent dans la publication FR-A-1 486 675 précitée. Ces organes de compensation bimétalliques, qui peuvent être intermédiaires entre le ressort et le cadre (voir, en outre, la publication FR-A-2 035 074 ou 2 107 515) ou constitués par des ressorts eux-mêmes en bilame (voir FR-A-1 597 297 et 2 011 387), permettent de compenser le défaut d'alignement des fentes 11 avec les triplets R, V, B de l'écran en fonction de la température du cadre 16 auquel ils sont réunis par soudure. Toutefois, ils n'interviennent pas au cours du gonflement initial du masque 12, dû à la différence importante entre les inerties thermiques (et les poids) respectives de celui-ci et du cadre 16.After a determined operating interval of the tube, the frame 16 is also gradually heated, by conduction, by radiation and by electron bombardment, so as to also undergo thermal expansion. The frame 16 and the mask 12 are generally made of the same material (rolled steel), they have the same coefficient of thermal expansion. The expansion of the frame 16, consecutive to that of the mask 12, has the effect, on the one hand, of reducing its swelling observed previously (by flattening it relative to the curve B in FIG. 3), and, on the other hand hand, to increase the gap between the slots 11 thereof, that is to say to move them radially. This has been illustrated diagrammatically and in section in FIG. 2, which shows on the curve A in dashes (analogous to that of FIG. 1) the profile of a mask 12-frame 16 cold assembly and on the curve C in solid lines a set of mask 12-frame 16 hot, that is to say having reached the same equilibrium temperature. It can be seen there that the extent of the mask 12 as well as the distance between its pairs of parallel branches has increased and that the radius of curvature of the mask 12, after a brief reduction due to the initial swelling, becomes slightly greater than that it was cold. If the frame 16 is suspended only using spring blades whose longitudinal axes are placed in the same radial (transverse) plane and which are oriented substantially tangentially with respect to the circumference, the frame 16 may expand in its plane without undergoing any axial displacement. This has the effect of stretching the spherical metal surface 10 so that it spreads out by flattening slightly. The mask 12 therefore undergoes a small axial displacement in the center which increases with the radial distance and a spread in the radial direction which has the effect of producing an increase in the pitch and, to a lesser extent, in the width of the slots 11. It results from the register losses due to the spreading of the slots 11 in the plane of the expanded surface 10, which increase with the radial distance of these relative to the axis of the tube (i.e. with respect to in the center of the mask 12). It has been found that an additional displacement of the mask 12-frame 16 hot assembly (profile C) in the direction of the screen along the axis of the tube, made it possible to compensate for these register losses because it makes it possible to maintain substantially the center of curvature of the surface of the mask 12 in the intersection of the axis of the tube with the plane of deviation normal to this axis. Such a forward axial displacement, illustrated by the profile D (without frame) in FIG. 2, was obtained either by leaf springs normally oriented at the beams of maximum deflection, which the expansion of the frame rotates around two transverse folds, so that the frame 16 approaches the screen (see for example FR-A-1 540 869), either by means of intermediate compensation members inserted between one end of the leaf spring and the frame 16, made of bimetallic strips each composed of two metal blades of different thermal expansion coefficients, superimposed and intimately joined together. These two solutions appear in the publication FR-A-1 486 675 cited above. These bimetallic compensation members, which can be intermediate between the spring and the frame (see, in addition, the publication FR-A-2 035 074 or 2 107 515) or constituted by springs themselves in bimetallic strip (see FR- A-1,597,297 and 2,011,387), compensate for the misalignment of the slots 11 with the triplets R, G, B of the screen as a function of the temperature of the frame 16 to which they are joined by welding. However, they do not intervene during the initial inflation of the mask 12, due to the significant difference between the respective thermal inertias (and the weights) of the latter and of the frame 16.

Ce gonflement a pu être notablement réduit, ainsi que d'autres effets de torsion exercés sur les bords du masque 12, en limitant le nombre de points de soudure réunissant la jupe du masque 12 à la ceinture du cadre 16 qui sont parallèles, ou en munissant la jupe du masque ou la ceinture du cadre d'une alternance de saillies et de creux radiaux qui limitent les surfaces de contact entre le cadre et la jupe à des zones entourant les points de soudure. Une réduction supplémentaire de ce gonflement a été obtenue par la réduction du rayon de courbure de la surface métallique par rapport à celui du masque classique dont la distance à froid par rapport à l'écran est sensiblement constante sur toute son étendue. Cette mesure implique, en outre, une variation de l'espacement des axes des fentes (11) adjacentes en fonction de la distance radiale qui les sépare du centre du masque (12), ce qui augmente les tolérances. On remarquera ici que les tubes à canons parallèles « en ligne •. à écrans lignés et à masques à fentes ne sont guère sensibles aux pertes de registre dans le sens vertical, mais le sont très fortement dans le sens horizontal.This swelling could be significantly reduced, as well as other torsional effects exerted on the edges of the mask 12, by limiting the number of welding points joining the skirt of the mask 12 to the belt of the frame 16 which are parallel, or in providing the mask skirt or the frame belt with alternating projections and radial recesses which limit the contact surfaces between the frame and the skirt to areas surrounding the weld points. A further reduction of this swelling was obtained by reducing the radius of curvature of the metal surface compared to that of the conventional mask whose cold distance from the screen is substantially constant over its entire extent. This measurement also implies a variation in the spacing of the axes of the adjacent slits (11) as a function of the radial distance which separates them from the center of the mask (12), which increases the tolerances. It will be noted here that the parallel barrel tubes “in line •. with lined screens and slit masks are hardly sensitive to register losses in the vertical direction, but are very strongly in the horizontal direction.

Outre le gonflement global du masque perforé dû à l'échauffement plus lent du cadre, on a constaté également un phénomène de gonflement localisé qui dépend du contenu de l'image télévisée. Par exemple, lorsque l'image comprend deux zones très contrastées dont l'une est claire (lumineuse) et l'autre sombre, le nombre d'électrons captés par la zone du masque en regard de la première sera notablement supérieure à celui qui reçoit la zone du masque en regard de la seconde. Il est évident que la zone plus bombardée atteindra rapidement une température beaucoup plus élevée que celle qui reçoit peu d'électrons et, du fait des faibles épaisseur et conductibilité thermique du masque, les températures respectives de ses deux zones resteront différentes durant un certain intervalle de temps, si l'image contrastée persiste.In addition to the overall swelling of the shadow mask due to the slower heating of the frame, there has also been a phenomenon of localized swelling which depends on the content of the television image. For example, when the image includes two very contrasted areas, one of which is clear (bright) and the other dark, the number of electrons captured by the area of the mask next to the first will be significantly greater than that which receives the mask area next to the second. It is obvious that the more bombarded zone will quickly reach a temperature much higher than that which receives few electrons and, because of the thin thickness and thermal conductivity of the mask, the respective temperatures of its two zones will remain different. during a certain period of time, if the contrasting image persists.

Les tubes d'image en couleurs utilisables notamment pour la visualisation en informatique (vidéographie. par exemple) ou en télévision à haute définition, devront présenter des écrans à bandes de luminophore plus fines et des masques avec des fentes moins espacées (pas réduit de 0,8 à 0,5 mm, par exemple) que les tubes actuellement disponibles, ce qui a pour conséquence des tolérances beaucoup plus réduites en ce qui concerne les déplacements radiaux des fentes, c'est-à-dire les défauts de registre dus au gonflement. Il en découle qu'une réduction notable (15 à 25 µm) du gonflement temporaire à la mise en route est indispensable.The color picture tubes usable in particular for visualization in data processing (videography, for example) or in high-definition television, will have to present screens with thinner phosphor strips and masks with less spaced slots (not reduced by 0 , 8 to 0.5 mm, for example) than the tubes currently available, which results in much smaller tolerances with regard to the radial displacements of the slits, i.e. register defects due to swelling. It follows that a significant reduction (15 to 25 µm) of the temporary swelling at start-up is essential.

Il est à remarquer également qu'un écran plus plat (c'est-à-dire une augmentation de son rayon de courbure) a pour effet d'augmenter la perte de registre dû au gonflement. Si l'on combine l'écran plat avec une résolution améliorée, les exigences de réduction du gonflement augmentent encore.It should also be noted that a flatter screen (that is to say an increase in its radius of curvature) has the effect of increasing the loss of register due to swelling. When the flat screen is combined with an improved resolution, the requirements for reducing swelling increase further.

Il a été constaté par le demandeur qu'il est possible de réduire l'amplitude et la durée du gonflement temporaire du masque en utilisant un cadre d'épaisseur réduite qui a été renforcé par au moins une nervure ou un repli, pour présenter une rigidité mécanique comparable à celle d'un cadre épais classique de section profilée en " L ..It has been found by the applicant that it is possible to reduce the amplitude and the duration of the temporary inflation of the mask by using a frame of reduced thickness which has been reinforced by at least one rib or a fold, in order to exhibit rigidity. mechanical comparable to that of a classic thick frame with " L " shaped section.

L'invention a pour but d'augmenter la stabilité thermique de l'ensemble masque-cadre et de réduire, d'une part, la durée et, d'autre part, l'amplitude du gonflement, par rapport aux solutions de l'état de la technique, tout en lui assurant une rigidité suffisante.The object of the invention is to increase the thermal stability of the mask-frame assembly and to reduce, on the one hand, the duration and, on the other hand, the amplitude of the swelling, compared with the solutions of the state of the art, while ensuring sufficient rigidity.

Ce résultat est obtenu selon l'invention, par une combinaison d'une jupe de masque courte, d'un cadre allégé, muni d'une nervure à son extrémité opposée au masque.This result is obtained according to the invention, by a combination of a short mask skirt, a lightened frame, provided with a rib at its end opposite the mask.

L'invention a ainsi pour objet un masque d'ombre pour tube d'images en couleurs comportant un écran ligné trichrome composé d'une succession répétée de trois bandes de luminophores différents respectivement bombardées par trois faisceaux d'électrons à travers une surface perforée de ce masque d'ombre, munie de fentes qui constituent une électrode de sélection des couleurs, ledit masque comprenant un cadre de support profilé, de section sensiblement en forme de « ", composé d'une paroi latérale ou ceinture engagée contre une jupe entourant solidairement les bords du masque et d'une paroi radiale ou base solidaire de la ceinture et s'étendant vers l'axe du tube. L'extrémité de cette paroi radiale du cadre comprend une lèvre repliée constituant, d'une part, une nervure de raidissement et. d'autre part, une ouverture de fenêtre permettant de bombarder les bords du masque jusqu'à la proximité de la jonction de sa toile avec la jupe. Un tel masque est décrit par exemple dans la demande de brevet japonais 57 105 945.The subject of the invention is therefore a shadow mask for a color image tube comprising a trichrome lined screen composed of a repeated succession of three bands of different phosphors respectively bombarded by three beams of electrons through a perforated surface of this shadow mask, provided with slits which constitute an electrode for selecting colors, said mask comprising a profiled support frame, of section substantially in the shape of a "", composed of a side wall or belt engaged against a skirt integrally surrounding the edges of the mask and of a radial wall or base integral with the belt and extending towards the axis of the tube. The end of this radial wall of the frame comprises a folded lip constituting, on the one hand, a rib of stiffening and, on the other hand, a window opening making it possible to bombard the edges of the mask until the proximity of the junction of its fabric with the skirt. Such a mask is described for example in the application for br Japanese evet 57 105 945.

Suivant l'invention, l'ensemble masque-cadre est remarquable notamment par un agencement combiné des caractéristiques suivantes :

  • a) la jupe du masque présente une hauteur comprise au plus entre le tiers et le quart de la hauteur de la ceinture qui l'entoure ou qu'elle entoure ; et
  • b) l'épaisseur du cadre est inférieure au décuple de l'épaisseur de la toile du masque.
According to the invention, the mask-frame assembly is remarkable in particular by a combined arrangement of the following characteristics:
  • a) the mask skirt has a height of at most between a third and a quarter of the height of the belt which surrounds or surrounds it; and
  • b) the thickness of the frame is less than ten times the thickness of the mask fabric.

L'invention sera mieux comprise et d'autres de ses objets, caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit et des dessins annexés, s'y rapportant, sur lesquels :

  • - les figures 1 et 2 déjà décrites sont des coupes schématiques de l'ensemble masque- cad re,
  • - la figure 3 montre des diagrammes de l'évolution des températures respectives d'un masque, d'un cadre léger (mince) et d'un cadre lourd (épais) ;
  • - la figure 4 est une coupe schématique partielle d'un masque à jupe courte avec un cadre léger à l'extérieur ;
  • - la figure 5 est une coupe schématique partielle d'un masque à jupe courte avec un cadre léger à l'intérieur ;
  • - la figure 6 montre des diagrammes de la variation du défaut d'alignement d'un masque avec un cadre lourd en fonction du temps de fonctionnement du tube ; et
  • - la figure 7 montre un diagramme analogue pour un masque à jupe courte avec un cadre léger.
The invention will be better understood and other of its objects, characteristics and advantages will emerge from the description which follows and from the appended drawings relating thereto, in which:
  • FIGS. 1 and 2 already described are schematic sections of the mask-frame assembly,
  • - Figure 3 shows diagrams of the evolution of the respective temperatures of a mask, a light frame (thin) and a heavy frame (thick);
  • - Figure 4 is a partial schematic section of a mask with a short skirt with a light frame on the outside;
  • - Figure 5 is a partial schematic section of a mask with a short skirt with a light frame inside;
  • - Figure 6 shows diagrams of the variation in the misalignment of a mask with a heavy frame as a function of the operating time of the tube; and
  • - Figure 7 shows a similar diagram for a short skirt mask with a light frame.

La figure 3 illustre des diagrammes de variation de température avec le temps de fonctionnement respectivement en ce qui concerne un masque perforé E, un cadre légér F et un cadre classique lourd G. En abscisses on a porté le temps de fonctionnement du tube (avec cathode à chauffage rapide) et en ordonnées on a porté la température de chaque élément.FIG. 3 illustrates temperature variation diagrams with the operating time respectively with regard to a shadow mask E, a light frame F and a conventional heavy frame G. On the abscissa, the operating time of the tube is plotted (with cathode with rapid heating) and on the ordinate, the temperature of each element was taken.

Sur la courbe E en traits pleins, on peut constater que le masque perforé, qui est de faible poids, s'échauffe rapidement et qu'il atteint sa température d'équilibre (55 °C) après 5 minutes de bombardement électronique. Un cadre de faible épaisseur (1,2 millimètres environ) présente une courbe de montée en température F en tirets qui indique un échauffement plus lent, de sorte qu'il n'atteint sa température d'équilibre qu'au bout de 9 minutes environ. Un cadre lourd (de 2,8 mm d'épaisseur) présente une courbe de montée G en traits mixtes encore plus lente. Il n'atteint sa température d'équilibre qu'au bout de 12 à 15 minutes environ. En comparant les courbes E, F et G, on constate aisément que la différence de température maximale entre le masque et le cadre léger est atteinte en 3 minutes environ, tandis que celle entre le masque et le cadre lourd se produit après 5 à 6 minutes de fonctionnement, par exemple. En outre, on peut constater que la grandeur de cette différence maximale est supérieure dans le second cas, ce qui montre déjà l'avantage du cadre de faible épaisseur. Les valeurs ne sont données qu'à titre d'exemple et dépendent notamment du format (dimension de l'écran) du tube.On curve E in solid lines, it can be seen that the shadow mask, which is light in weight, heats up quickly and reaches its equilibrium temperature (55 ° C) after 5 minutes of electronic bombardment. A thin frame (about 1.2 millimeters) has a dashed temperature rise curve F which indicates slower heating, so that it does not reach its equilibrium temperature after about 9 minutes . A heavy frame (2.8 mm thick) has an even slower dashed line G. It does not reach its equilibrium temperature after approximately 12 to 15 minutes. By comparing curves E, F and G, we can easily see that the maximum temperature difference between the mask and the light frame is reached in about 3 minutes, while that between the mask and the heavy frame occurs after 5 to 6 minutes. for example. In addition, it can be seen that the magnitude of this maximum difference is greater in the second case, which already shows the advantage of the thin frame. The values are only given by way of example and depend in particular on the format (dimension of the screen) of the tube.

L'utilisation d'un cadre moins épais et donc moins lourd, mais agencé de façon à conserver une rigidité mécanique suffisante à l'égard des chocs et des vibrations, paraît avantageuse, d'une part, pour réduire le phénomène de gonflement en amplitude et en durée par une dilatation rapide du cadre (inertie thermique moindre) et, d'autre part, pour raccourcir le temps nécessaire à la mise en route de la compensation de la dilatation globale à l'aide des bilames intermédiaires, entre cadre et dalle, qui sont chauffés rapidement dans ce cas.The use of a thinner frame and therefore lighter, but arranged so as to maintain sufficient mechanical rigidity with respect to shocks and vibrations, appears advantageous, on the one hand, to reduce the phenomenon of swelling in amplitude and in duration by rapid expansion of the frame (inertia less thermal) and, on the other hand, to shorten the time necessary to start the compensation of the overall expansion using intermediate bimetallic strips, between frame and slab, which are heated quickly in this case.

Deux modes de réalisation d'un ensemble composé d'un masque à jupe courte et d'un cadre léger (mince) ont été schématiquement et partiellement représentés en coupe sur les figures 4 et 5. La figure 4 représente le mode de réalisation avec masque à l'intérieur du cadre et la figure 5 représente le mode de réalisation avec masque à l'extérieur du cadre.Two embodiments of an assembly composed of a mask with a short skirt and a light (thin) frame have been schematically and partially shown in section in FIGS. 4 and 5. FIG. 4 represents the embodiment with mask inside the frame and Figure 5 shows the embodiment with mask outside the frame.

Sur les figures 4 et 5, le masque bombé 12, muni de fentes 11. est bordé latéralement par une jupe 24 repliée dont la génératrice est parallèle à l'axe du tube. La hauteur de cette jupe 24 peut être choisie en fonction des dimensions du masque 12, notamment de sa dimension axiale (l'écart entre son sommet et sa base) et de la hauteur de la paroi latérale 180 du cadre 160 profilé en « L •. Dans un exemple de réalisation avantageux, la hauteur de la jupe 24 est comprise au plus entre le quart et le tiers de la hauteur de la ceinture 180 (par exemple, dans le cas d'un cadre 160 ayant une hauteur de ceinture 180 de 22 mm environ, la hauteur de la jupe 24 peut être de 7 mm environ). L'épaisseur « E » du cadre 160 est, par exemple, choisie de manière à être inférieure, ou approximativement égale, au décuple de l'épaisseur e du masque 12 (E/e ≤ 10). Dans un exemple de réalisation où l'épaisseur de la toile 10 du masque 12 et de la jupe 24 est de 0,15 mm, l'épaisseur du cadre 160 est de 1,2 mm environ, les deux pièces étant réalisées en un acier laminé (tôle).In FIGS. 4 and 5, the convex mask 12, provided with slots 11. is bordered laterally by a folded skirt 24 whose generator is parallel to the axis of the tube. The height of this skirt 24 can be chosen as a function of the dimensions of the mask 12, in particular of its axial dimension (the distance between its top and its base) and of the height of the side wall 180 of the frame 160 profiled in “L • . In an advantageous embodiment, the height of the skirt 24 is at most between a quarter and a third of the height of the belt 180 (for example, in the case of a frame 160 having a belt height 180 of 22 mm approximately, the height of the skirt 24 can be approximately 7 mm). The thickness “E” of the frame 160 is, for example, chosen so as to be less, or approximately equal, to ten times the thickness e of the mask 12 (E / e ≤ 10). In an exemplary embodiment where the thickness of the fabric 10 of the mask 12 and of the skirt 24 is 0.15 mm, the thickness of the frame 160 is approximately 1.2 mm, the two parts being made of steel laminated (sheet metal).

La bordure non perforée de la toile 10 du masque 12 peut être munie d'une nervure 23. La partie radiale ou la base 190 du cadre 160 comporte à son extrémité intérieure un repli vers le bas, ou lèvre 191 qui démarre à une pliure 192. choisie de telle sorte que le faisceau le plus dévié FDmax puisse frapper la bordure du masque 12 jusqu'aux abords de la jupe 24, afin de réduire la variation de températures du masque de son centre à son bord.The non-perforated edge of the fabric 10 of the mask 12 can be provided with a rib 23. The radial part or the base 190 of the frame 160 has at its inner end a downward fold, or lip 191 which starts at a fold 192 chosen so that the most deflected beam F Dmax can strike the edge of the mask 12 as far as the skirt 24, in order to reduce the temperature variation of the mask from its center to its edge.

Les angles d'inclinaison I entre les lèvres 191 et les plans médians horizontaux et verticaux du tube sont, de préférence, choisis au plus égaux à l'angle maximal de déviation du faisceau dans ceux-ci, afin qu'aucun électron réfléchi par la lèvre 191 ne soit dirigé vers la zone perforée du masque. Autrement dit, pour obtenir une répartition de températures aussi uniforme que possible sur toute l'étendue de la toile 10 du masque 12, la fenêtre 25 d'ouverture pratiquée dans la base 190-191 du cadre 160 doit être de dimensions suffisantes pour permettre le passage des faisceaux déviés à l'extrême dans les sens horizontal et vertical jusqu'aux bords de la toile 10. On remarquera ici que la pliure 192 sert également à renforcer et raidir la structure du cadre léger 160.The angles of inclination I between the lips 191 and the horizontal and vertical median planes of the tube are preferably chosen at most equal to the maximum angle of deflection of the beam therein, so that no electron reflected by the lip 191 is not directed towards the perforated area of the mask. In other words, to obtain a temperature distribution as uniform as possible over the entire extent of the fabric 10 of the mask 12, the opening window 25 made in the base 190-191 of the frame 160 must be of sufficient dimensions to allow the passage of the beams deviated to the extreme in the horizontal and vertical directions to the edges of the fabric 10. It will be noted here that the fold 192 also serves to reinforce and stiffen the structure of the light frame 160.

Dans les deux modes de réalisation de l'ensemble masque-cadre léger, la jupe 24 peut être réunie à la partie supérieure de la ceinture 180 du cadre 160 à l'aide de points de soudure 26 espacés, par exemple de la façon décrite dans la publication FR-A-1 470 260.In the two embodiments of the light mask-frame assembly, the skirt 24 can be joined to the upper part of the belt 180 of the frame 160 using spaced welds 26, for example as described in publication FR-A-1 470 260.

Le montage du cadre 160 dans la dalle avant du tube est généralement effectuée de façon classique, à l'aide de ressorts à lame respectivement munis de pièces de compensation en bimétal.The mounting of the frame 160 in the front slab of the tube is generally carried out in a conventional manner, using leaf springs respectively provided with bimetal compensation pieces.

Il est à remarquer ici que le mode de réalisation de la figure 4, où la ceinture 180 du cadre 160 entoure la jupe 24 du masque 12, assure un meilleur contact thermique entre ces dernières. mais le mode de réalisation de la figure 5, où les parties de la jupe 24 non soudées peuvent temporairement s'écarter de la face extérieure de la ceinture 180, peut occasionner un ralentissement relatif de la montée en température du cadre 160. Toutefois, le gonflement initial temporaire peut être légèrement supérieur dans le premier cas que dans le second.It should be noted here that the embodiment of Figure 4, where the belt 180 of the frame 160 surrounds the skirt 24 of the mask 12, provides better thermal contact between them. but the embodiment of FIG. 5, where the parts of the non-welded skirt 24 may temporarily deviate from the outside face of the belt 180, can cause a relative slowing down of the temperature rise of the frame 160. However, the initial temporary swelling may be slightly greater in the former than in the latter.

La figure 6 montre les variations du défaut d'alignement ou de registre MR en fonction de la durée de fonctionnement du tube ayant un masque à jupe longue monté sur un cadre épais classique, par exemple, du type à cadre entourant la jupe sur toute sa hauteur.FIG. 6 shows the variations of the misalignment or of register M R as a function of the operating time of the tube having a mask with a long skirt mounted on a conventional thick frame, for example, of the type with frame surrounding the skirt over any his height.

En abscisses, on a porté le temps de fonctionnement t à partir de l'instant t = 0 de la mise en route et en ordonnées le défaut d'alignement MR mesuré par l'écart de l'axe'd'un faisceau fin d'une couleur par rapport à l'axe médian vertical de la bande de luminophore d'une couleur donnée, sur un ou deux points situés sur l'axe médian horizontal de l'écran, à trois quarts de distance (ou à mi-distance) entre le centre et le bord de l'écran ligné trichrome. Un écart radial en direction du centre a été affecté d'un signe positif et celui vers les bords d'un signe négatif.On the abscissa, the operating time t has been plotted from the instant t = 0 of the start-up and on the ordinate the misalignment M R measured by the deviation of the axis from a fine beam of a color with respect to the vertical median axis of the phosphor strip of a given color, on one or two points located on the horizontal median axis of the screen, at three quarters of a distance (or half distance) between the center and the edge of the trichrome lined screen. A radial deviation in the direction of the center has been assigned a positive sign and that towards the edges of a negative sign.

Sur la courbe H en trait plein de la figure 6 qui illustre l'évolution du défaut d'alignement dans le temps sans compensation de température par des bilames, on constate un maximum positif de 45 micromètres après 6 minutes de fonctionnement, un passage par zéro à 17 minutes et ensuite une approche asymptotique d'un écart stable négatif de -25 micromètres. La courbe J en pointillé indique cette même évolution avec utilisation des bilames de compensation, avec un maximum positif de 55 µm à 6.5-7 minutes, suivi d'une lente approche d'une faible valeur positive (ou négative), qui devient asymptotique aux environs de 25 minutes de fonctionnement. De telles valeurs de défauts d'alignement sont inacceptables pour les tubes de haute ou de moyenne résolution (0,5 mm d'écart entre les axes des fentes 11 ).On curve H in solid line in FIG. 6 which illustrates the evolution of the alignment defect over time without temperature compensation by bimetallic strips, there is a positive maximum of 45 micrometers after 6 minutes of operation, a passage through zero at 17 minutes and then an asymptotic approach with a negative stable deviation of -25 micrometers. The dotted curve J indicates this same evolution with the use of compensating bimetals, with a positive maximum of 55 μm at 6.5-7 minutes, followed by a slow approach with a low positive (or negative) value, which becomes asymptotic to around 25 minutes of operation. Such values of misalignment are unacceptable for high or medium resolution tubes (0.5 mm difference between the axes of the slots 11).

La figure 7 montre des diagrammes analogues à ceux de la figure 6. pour un tube avec masque à jupe courte et à cadre mince des figures 4 et 5. La courbe K en trait plein montre l'évolution tempo- relie du défaut d'alignement MR sans compensation par bilames et la courbe L en pointillé avec cette compensation. On peut constater que pour un masque léger, le maximum positif de la courbe K est de 25 micromètres, donc d'environ 40 pour cent inférieur à celui de la courbe H de la figure 6, et il se présente après 2,5 minutes de fonctionnement, c'est-à-dire à la moitié du temps de celui d'un masque classique. Dans la suite, elle comprend un passage par zéro à dix minutes, suivi d'une approche asymptotique d'une valeur négative de -45 micromètres. La courbe L présente un maximum positif de 30 µm environ dû au gonflement, suivi d'un décroissement asymptotique vers une faible valeur positive ou négative. On notera ici que les figures 6 et 7 confirment les déductions faites à partir des courbes E. F et G de la figure 3.FIG. 7 shows diagrams similar to those of FIG. 6. for a tube with mask with short skirt and with thin frame of FIGS. 4 and 5. The curve K in solid line shows the evolution over time. links the misalignment M R without compensation by bimetallic strips and the curve L in dotted lines with this compensation. We can see that for a light mask, the positive maximum of the curve K is 25 micrometers, therefore about 40 percent lower than that of the curve H in Figure 6, and it occurs after 2.5 minutes of functioning, that is to say half the time of that of a conventional mask. In the following, it includes a zero crossing at ten minutes, followed by an asymptotic approach with a negative value of -45 micrometers. Curve L has a positive maximum of approximately 30 µm due to swelling, followed by an asymptotic decrease to a low positive or negative value. It will be noted here that FIGS. 6 and 7 confirm the deductions made from curves E. F and G in FIG. 3.

Claims (2)

1. A shadow mask for a colour picture tube, composed of a perforated layer (10) surrounded by a rim (24) and of a profiled support frame (16, 160) of a substantially L-shaped cross-section and constituted by a lateral wall or belt (180) fixed to the rim (24), and by a radial wall or base (190) fixed to the belt (180) and extending towards the tube axis, the free end of this radial wall (190) of the frame (160) comprising a folded lip (191) which constitutes on the one hand a stiffening rib and on the other hand a window opening which allows the edges of the mask (12) to be bombarded up to the vicinity of the junction between its layer (10) and the rim (24), characterized in that:
a) the rim (24) of the mask (12) presents a height between at most the third and the forth part of the height of the belt (180) which it surrounds or by which it is surrounded ; and
b) the thickness (E) of the frame (160) is smaller than ten times the thickness (e) of the layer (10) of the mask (12).
2. A colour picture tube comprising a three colour lined screen composed of -a repeated succession of three strips of different luminophor- ous substances (R, V, B) which are bombarded respectively by three electron beams through a shadow mask (12) having slots (11) and constituting a colour selection electrode, said mask (12) being supported by a profiled frame (16-60) of substantially L-shaped cross-section which is constituted by a lateral wall (180) or belt fixed to a rim (24) of the mask (12) and by a radial wall or base (190) fixed to the belt (180) and extending towards the tube axis, the free end of this radial wall (190) of the frame (160) comprising a folded lip (191) which constitutes on the one hand a stiffening rib and on the other hand a window opening which allows the edges of the mask (12) to be bombarded up to the vicinity of the junction between its layer (10) and the rim (24), characterized in that :
a) the rim (24) of the mask (12) presents a height between at most the third and the forth part of the height of the belt (180) which it surrounds or by which it is surrounded ; and
b) the thickness (E) of the frame (160) is smaller than ten times the thickness (e) of the layer (10) of the mask (12).
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