Brevet FR2008072A1 — publié le 19700116

La présente invention se rapporte à des écrans à substances luminescentes colorées pour des tubes à rayons cathodiques et concerne un mélange de substances luminescentes (appelées également dans la suite du texte "phosphore" ou "lumino phore") de différentes couleurs, présentant une composition particulière ayant une intensité superlinéaire ou non linéaire croissant en fonction de la caracté ristique de réponse de densité de~courant. On a déjà proposé des systèmes d'affichage d'information qui utilisant une variation de la densité du courant de faisceau électronique d'un tube à rayons cathodiques, à simple faisceau, pour provoquer une luminescence prédominante d'un phosphore coloré particulier eans un écran présentant un mélange de substances luminescentes.Un exemple d'un tel mélange est décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique nO 2.n73.310, délivré le 10 février 1959, dans lequel le groupe de substances luminescentes colorées, présentant des caractéristiques de réponse à intensité d'émission linéaire par rapport à la densité de courant du faisceau électronique, dans la gamme de fonctionnement normal, et des niveaux de saturation de brillants particuliers et différents, sont utilisés .Le système rose toutefois de nombreux problèmes et les matériaux ayant ces caractéristi ques ne sont pas facilement utilisables. flans un autre dispositif décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.122.570, délivré le 25 février 1964, deux couches séparées de substances luminescentes, à type de réponse semblable, mais colorées différemment, sont superposées, la profondeur de pénétration du faisceau dëlectrons déterminant l'émission de couleur. Ce dispositif présente également des inconvénients car différentes tensions d'accélération sont nécessaires; mufle interaction se produit entre les couches et le faisceau est défocalisé. Afin de perfectionner la distinction entre différentes substances luminescen tes colorées dans un écran présentant un mélange uniforme de phosphore, il a été suggéré qutune combinaison de phosphores à type de réponse lineaire ou sub linéaire C7 inéaire soit utilisée, dans laquelle une modification de la densité du courant de faisceau électronique provoque un décalage de couleur discret.Par exemple, une première substance lumir.escente colorée, présentant une caractéris tique de réponse normale ou sublinéaire, qui est linéaire ou décret lentement à des densités de courant faibles et se sature pour des courants plus élevés, prédomine aux faibles densités. de faisceau, tandis qu'un second phosphore coloré, présentant une caractéristique de réponse croissante, non linéaire ou superliné aire, prédomine aux densités de faisceau supérieures. Les matériaux particuliers et la composition d'un tel phosphore superlinéaire sont toutefois critiques et doivent Aetre maintenus dans des limites spécifiques, afin d'obtenir les caracté ristiques de réponse optimales. La présente invention a, en conséquence,pour objet essentiel de proposer une composition de phosphore particulière, ayant une caractéristique de réponse super linéaire, qui peut être combinée avec d'autres phosphores, pour obtenir une dis crimination de couleurs améliorée pour-l'affichage ou la-représentation sur 1' écran d'un tube à rayons cathodiques-. Ces résultats sont obtenus-avec un phosphore comportant du sulfure de cadmium au zino, activé à l'argent, avec de une à vingt parties par million de nickelj(ZnCd)S:Ag: Ni. Pour une discrimination de couleur- optimale, le rapport sulfure de cadmium/sulfure de zinc peut varier pour chaque matériau selon une valeur complémentaire comprise entre 25 et 75 ffi en poids de la composition totale de sulfure de cadmium/zinc, avec une quantité de nickel comprise entre cinq et dix parties par million et une valeur plus grande d'argent, qui n'est pas hautement critique. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 représente, schématiquement, un tube à rayons cathodiques classique,utilisant l'écran luminescent objet de la présente invention. la figure 2 représente des courbes de l'intensité d'émission, en fonction de la réponse à la densité de courant du faisceau pour deux substances luminescentes à réponse différente. Comme cela est représenté sur la figure 1, un tube à rayons cathodiques 10 comporte un simple canon à électrons standard 12, situé à une extrémité du tube, qui dirige un faisceau d'électrons 14 sur l'écran luminescent 16 de la face plane 18 située à l'autre extrémité du tube. Une électrode de commande 20 applique des impulsions de modulation provenant d'une source 22, qui peut être un signal vidéo provenant d'un radar ou d'une autre source d'impulsions convenable, à durée ou amplitude- variable, pour moduler le courant de faisceau. Le faisceau est exploré à travers l'écran 16 par un dispositif d'exploration approprié, tel que des bobines magnétiques 24, ou bien le faisceau peut btre conformé par des électrodes spéciales pour réaliser l'affichage ou la représentation des caractéres su informations. Comme cela est représenté sur la figure 2, la courbe dè réponse d'intensité d'émission des phosphores habituels, formant l'écran 16 sur la face plate 18, peut être linéaire, comme cela est illustré par la ligne droite S6, ou sublinéaire, comme cela est représenté- par une courbe décroissante graduellement 28, dans la gamme de fonctionnement normale de la densité de courant de faisceau sous saturation. Un phosphore particulier comportant du sulfure de cadmium zinc activé à l'argent, "empoisonné" .par une à vingt parties par million de nickel, (ZnCd)s:kg:Ni a été trouvé pour avoir une réponse superlinéaire ou non linéaire qui augmente avec une densité. de courant croissant dans'la gamme sous saturation. Une telle courbe de réponse est indiquée par la courbe 30 dans laquelle i:'inten sité est faible pour des densités de courant faibles et augmente à une vitesse rapide pour des densités de courant plus élevées, de telle sorte que cela se traduit par une réponse d'intensité non linéaire. En combinant deux phosphores présentant des caractéristiques de réponse différentes, dont l'un a une réponse superlinéaire, on obtient un écran luminescent capable de réaliser une sélection de couleurs d'émission discrètes.Par exemple, si le phosphore linéaire ou sublinéaire représenté par la courbe 26, sur la figure 2, devient saturé pour une densité de courant de faisceau inférieure à celle du phosphore superlinéaire (courbe 30), la couleur pour des densités de courant élevées est influencée de manière prédominante par le phosphore superlinéaire, en augmentant ainsi la différence de couleur entre les densités de courant faibles et élevées. Le sulfure de cadmium nickel, activé avec de l'argent, (ZnCd)S:Ag, est une composition de substances luminescentes connues, qui, sous une excitation de faisceau électronique, engendre diverses couleurs qui sont fonction des rapports de concentration de sulfure de cadmium et de zinc. Ainsi, une émission du vert au jaune est obtenue en utilisant une grande proportion de sulfure de zinc et une émission du rouge à l'orange est obtenue par un plus grand pourcentage en poids de sulfure de cadmium. La quantité d ' argent qui peut être de tordre de cinquante à cent parties par million, affecte essentiellement les niveaux de brillance et n'est pas critique pour la caractéristique de réponse souhaitée.En ajoutant des concentrations particulières de nickel, de une à vingt parties par million, aux rapports de sulfure zinc/cadmium complémentaires particuliers, dans des limites prescrites pour chaque matériau comprises entre 25 à 75 % en poids du total combiné desdeux, on obtient la courbe de réponse croissante souhaitée, non linéaire ou superlinéaire. Le phosphore superlinéaire d'une couleur est ensuite combiné avec un phosphore linéaire ou superlinéaire d'uraautre couleur pour engendrer l'affichage de couleurs discretes qui varie en fonction de la densité du courant.Par exemple, un phosphore jaune/vert superlinéaire, combiné avec un phosphore émettant du rouge, linéaire ou superlinéaire, engendre une émission de rouge aux faibles densités de courant, et une couleur jaune/vert aux densités de faisceau élevées, avec des gradations d'orange et de jaune entre elles. Des variations typiques de la densité du faisceau, nécessaires pour effectuer les 2 décalages de couleur souhaités, sont de tordre de 0,1 à 10 microamperes par cm Des exemples spécifiques de compositions de phosphore superlinéaire sont les suivants Omission superlindaire jaune/vert. ZnS - 70% en poids ZnS t55 ZnS 60% ZnS 55 CdS - 30% en poids CaS )5 CdS 40% CdS 45% Ag - 50 ppm Ag 50 ppm Ag 50ppm Ag 50 ppm Ni - 7.5 ppm fTi 7.5 ppm Ni 7.5 ppm Ni 7.5 ppm Les phosphores sont préparés par des procédés standards pour ces matériaux, qui comportent l'adjonction d'un'tfondanti' tel que le chlorure de sodium, le Na C1 et un chauffage à 8500C. Des réponses superlinéaires satisfaisantes ont été obtenues dans tous les cas avec du nickel substitué dans des proportions de cinq à dix par million, avec des résultats quelque peu moins bons pour des proportions plus ou moins grandes, comprises entre un et vingt par million. De l'argent en quantité de cent par million, engendre aussi des résultats satisfaisants. La composition jaune/vert (ZnCd)S:Ag:Ni a été combindeavec un phosphore rouge linéaire ou sublinéaire, tel que le vanadate d'yttrium activé à l'europium, YV04:Bu ou bien avec un rapport approprié de sulfure de cadmium/zinc, activé avec de l'argent, (ZnCd)S:Ag, afin d'obtenir l'affichage de couleurs discrètes souhaité sur un écran de tube à rayons cathodiques 1Pnission superlinéaire rouge/orange. ZnS 40% zns 35% ZnS 30% Cds 60% CdS 65% Cas 70% Ag 50 ppm Ag 50 ppm Ag 50 ppm Ni 7.5 ppm Ni 7.5 ppm Ni 7.5 ppm De même de cinq à dix par million de nickel et cent par million d'argent ont été substitués de manière satisfaisante. Un phosphore superlinéaire rouge/ orange a été combiné avec un phosphore vert sublinéaire, tel qu'un sulfure approprié cadmium/zinc, activé à l'argent, (ZnCd)S:Ag, ou bien un silicate de zinc activé au manganèse, Zn2Si04: (0,01 à o,oeî)' également/sous le nom de Willemite, pour engendrer la représentation de couleur perfectionnée souhaitée. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 10) Ecran luminescent pour u tube å rayons cathodiques, caractérisé en ce qu'il comporte un mélange de phosphores colorés différemment, un phosphore ayant une caractéristique de réponse d'intensité d'émission qui augmente non linéairement avec la densité du courant de faisceau électronique, dans la gamme de fonctionnement située sous saturation, le phosphore comportant une composition de sulfure de cadmium et de zinc actionné à l'argents avec de une à vingt parties par million de nickel. 20) Phosphore selon la revendication 1, caraotérisé en ce que la quantité de nickel est de cinq à dix parties par million. 30) Phosphore selon la revendication 2, caractérisé en ce que la proportion en poids de la composition de sulfure de cadmium et de zinc, est comprise entre 75 et 25% de sulfure de zinc, combiné avec un pourcentage complémentaire d'environ 25 à 75% de sulfure de cadmium. 4 ) Phosphore selon la revendication 3, caractérisé en ce que la composition de sulfure de cadmium et de zinc comporte une grande partie de sulfure de cadmium ayant une émission jaune/vert et une caractéristique de réponse superlinéaire et en ce qu'il est prévu un second phosphore sublinéaire présentant une émission rouge. 50) Phosphore selon la revendication 7, caractérisé en ce que la composition de sulfure de cadmium et de zinc comporte une grande partede sulfure de cadmium ayant une émission rouge/orange et une caractéristique de réponse superlinéaire, et en ce qu'il est prévu un second phosphore sublinéaire présentant une émission verte. 6fil) Phosphore selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité d'argent est comprise entre cinquante et cent parties par million.