Brevet FR2467478A1 — publié le 19810417

"Panneau à décharge dans un gaz muni de cathodes creuses et servant à la reproduction d'images." L'invention concerne un panneau à décharge dans un gaz servant à la reproduction d'images et muni d'une enveloppe étanche au gaz, comportant au moins une rangée d'éléments de décharge pouvant être amorcés sélectivement et constitués par plusieurs conducteurs anodiques situés dans un premier plan et au moins un conducteur cathodique situé dans un second plan parallèle au premier plan, ce conducteur catho- dique étant muni d'enceintes cathodiques creuses présentant un orifice d'écoulement ménagé du côté opposé au premier plan. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 701 918 dé- crit un panneau à décharge dans un gaz muni de cathodes creu- ses. Les cathodes creuses sont constituées par des ouvertu-- res, qui sont ménagées dans une plaque diélectrique et dont la paroi est recouverte d'un matériau cathodique conduc- teur. Un panneau de reproduction de ce genre a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 662 214. Les cathodes creuses selon ce brevet sont constituées par de petits tubes métalliques, qui sont disposés dans des trous cylindriques ménagés dans une plaque diélectrique. Comparativement aux structures cathodiques massives ot la décharge s'effectue à la face extérieure de la cathode, la cathode creuse offre plusieurs avantages. En effet, le rendement de la décharge obtenue dans le cas d'application d'une cathode creuse dépasse notablement celui de la décharge obtenue dans le cas d'utilisation d'une cathode massive, ce qui veut dire qu'une décharge effectuée à l'aide d'une ca- thode creuse présente une plus grande densité de courant pour une même tension de fonctionnement. Un autre avantage consiste dans le fait que le matériau pulvérisé pendant la décharge de la cathode est essentiellement limité aux pa- rois de l'enceinte cathodique creuse. Dans les panneaux connus, les enceintes cylindriques des cathodes s'étendent perpendiculairement au panneau de reproduction, de sorte que l'épaisseur du panneau est déter- minée, dans une mesure notable, par la longueur des cavités cylindriques. De plus, la réalisation de ces panneaux à structure cathodique creuse est particulièrement compliquée et ne se prête pas à une fabrication en grandes séries. La présente invention vise à fournir un panneau à dé- charge dans un gaz muni de cathodes à enceintes cathodiques creuses servant à la reproduction d'images, panneau qui se prête à une réalisation simple et qui présente en outre une faible profondeur, ce qui veut dire un panneau dans lequel les dimensions des enceintes cathodiques creuses ne détermi- nent pas essentiellement l'épaisseur du panneau de repro- duction. Conformément à l'invention, un panneau à décharge dans un gaz servant à la reproduction d'images et comportant une enveloppe étanche au gaz contenant au moins une rangée d'éléments de décharge dans le gaz pouvant être amorcés sé- lectivement et situés entre plusieurs conducteurs anodiques disposés dans un premier plan et au moins un conducteur ca- thodique disposé dans un second plan parallèle au premier plan, et muni d'enceintes cathodiques creuses présentant un orifice d'écoulement ménagé du côté opposé au premier plan, est caractérisé, en ce que, vu à partir des orifices d'écou- lement, les enceintes cathodiques creuses s'agrandissent dans une direction parallèle au second plan de façon à at- teindre une dimension transversale a et, dans une direction perpendiculaire au second plan, une profondeur b, le tout de façon que a > b. Ainsi, on obtient un panneau à déchar- ge dans un gaz dans lequel les enceintes cathodiques creuses s'étendent essentiellement parallèlement au panneau propre- ment dit. Une dimension transversale a des enceintes catho- diques creuses est de préférence égale à au moins trois fois sa profondeur b. Selon une forme de-réalisation de l'invention, les con- ducteurs cathodiques sont constitués chacun par une première bande métallique et une seconde bande m > ijue, cette der- nière s'étend suivant la direction longitudinale de ladite première bande métallique et présente, du côté situé à l'op- posé de ladite première bande métallique, des ouvertures ménagées suivant une rangée dans la direction longitudina- le de ladite première bande métallique et s'élargissant du côté opposé à ladite première bande métallique. De plus, il est possible que les enceintes cathodiques creuses d'un même conducteur cathodique se raccordent de façon à obtenir une enceinte commune s'étendant parallèlement au second plan. Dans une forme de réalisation de la présen- te invention, les conducteurs cathodiques peuvent être constitués chacun par une poutre creuse, dont la paroi op- posée aux conducteurs anodiques est munie d'ouvertures mé- nagées suivant une rangée dans la direction longitudinale de la poutre. La présente invention peut être appliquée aux panneaux à décharge dans un gaz servant à la reproduction d'images du genre équipé d'un système de conducteurs anodiques aussi bien qu'au genre équipé de deux systèmes de conducteurs ano- diques. Dans ce cas, les conducteurs cathodiques constituent, ensemble avec un système de conducteurs anodiques (anodes de reproduction d'images) situé dans un premier plan, les éléments de reproduction d'image et avec un système de con- ducteurs anodiques (anodes auxiliaires) situé dans un troi- sième plan, les éléments à décharge auxiliaires servant à 1 'amorçage des éléments de reproduction d'image. Comme on le sait, les deux systèmes de conducteurs anodiques peuvent être situés du même côté du plan des conducteurs cathodi- ques aussi bien que des deux côtés du plan des conducteurs cathodiques. Dans ce dernier cas, les enceintes cathodiques creuses sont munies également chacune d'un orifice d'écoule- ment ménagé du côté opposé au plan des anodes auxiliaires. Lorsqu'un panneau de reproduction présente les deux systè- mes de conducteurs anodiques et que ces systèmes sont dis- posés des deux côtés du plan des conducteurs cathodiques, les conducteurs cathodiques peuvent être constitués, suivant une forme de réalisation particulière de la présente inven- tion, par une première plaque métallique commune présentant des ouvertures primaires rangées suivant une configuration préalablement déterminée et par une seconde plaque métalli- que appliquée contre la première plaque et munie, du côté situé à l'opposé de la première plaque, d'ouvertures secon- daires alignées par rapport aux ouvertures primaires et qui s'élargissent du côté opposé à la première plaque. La description ci-après, en se référant au dessin anne- xé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 illustre le principe de la présente inven- tion pour plusieurs éléments à décharge disposés de façon à constituer une rangée. La figure 2 montre en perspective la structure d'un panneau à décharge dans un gaz conforme à l'invention ser- vant à la reproduction d'images. La figure 3 représente une section suivant le plan III-III de la figure 2. La figure 4 montre la structure d'un panneau à déchar- ge dans un gaz servant à la reproduction d'images selon une autre forme de réalisation de la présente invention. La figure 5 représente une section suivant le plan V-V de la figure 4. La figure 6 illustre une méthode pour exciter un pan- neau à décharge dans un gaz servant à la reproduction d'images selon la figure 4. Dans la section selon la figure 1, un substrat en ver- re 1 présente une première bande métallique 2 d'une épais- seur de 0,05 mm et d'une largeur de 0,5 mm. Une seconde bande métallique 3 se trouve sur la première bande métalli- que 2 et est munie d'ouvertures 4 d'un diamètre de 0,1 mm, ménagées dans la direction longitudinale de la bande. Les ouvertures 4 s'élargissent de façon à atteindre une dimen- sion transversale a d'environ 1 mm. La bande 2 constitue, ensemble avec la bande 3, un conducteur cathodique, muni d'enceintes cathodiques creuses 5, qui s'étendent parallè- lement au plan dans lequel se situe la bande 2. La profon- deur des enceintes cathodiques creuses est d'environ 0,2 mm, de sorte que la dimension transversale a est égale à environ cinq fois la profondeur b. Une plaque supérieure en verre 6 est munie de conducteurs anodiques 7, qui s'étendent per- pendiculairement aux conducteurs cathodiques (2, 3). L'en- ceinte comprise entre les plaques en verre -let 6 estremplie d'un gaz iQnisable, comme par exemple le néon ou un mélan- ge de néon et d'argon. Les conducteurs anodiques 7 consti- 1o tuent, ensemble avec le conducteur cathodique (2, 3) une rangée d'éléments à décharge dans le gaz 8, qui peuvent être amorcés sélectivement par excitation sélective des ano- des 7. Dans le cas d'un remplissage avec du néon, la tension de fonctionnement mesurée dans le cas d'une intensité de courant comprise entre 0, et 5 mA est d'environ 110 V et dans le cas d'un mélange de néonargon (mélange dit de Penning), la tension de fonctionnement est d'environ 90 V. Dans le cas d'une structure cathodique présentant des en- ceintes cathodiques creuses, la tension de fonctionnement est inférieure d'environ 40 volts pour des intensités de courant égales comparativement à une structure cathodique massive, abstraction faite de cet avantage, la structure représentée sur la figure 1 se prête à une réalisation simple. La bande 2 peut être constituée par une bande métallique appliquée sur la plaque en verre 1, à l'aide de techniques connues comme évaporation, pulvérisation ou croissance par voie galvanique. Les ouvertures 4, qui s'élargissent, peu- vent être appliquées dans la bande 3, qui est en ferroni- d&el par exemple, par décapage effectué des deux côtés. Les parois 9 des enceintes cathodiques creuses 5 ne sont pas indispensables. Les enceintes cathodiques creuses 5 peuvent se raccorder dans la direction longitudinale des bandes 2 et 3 de façon à obtenir une enceinte cathodique creuse com- mune. Dans ce cas, des blocs d'écartement sont disposés éven- tuellement entre la bande 3 et la bande 2 afin d'empêcher la flexion de la bande 3. Une autre méthode simple pour la réalisation du conduc- teur cathodique est celle o l'enceinte cathodique creuse ou les enceintes cathodiques creuses est (sont) obtenue(s) par décapage sélectif de trois couches métalliques superpo- sées. Sur la plaque en verre 1 est appliquée une première couche métallique en chrome-ferronickel sur laquelle est appliquée une deuxième couche métallique en cuivre par exemple et, finalement, une troisième couche métallique en chrome-ferronickel. Dans la troisième couche métallique sont appliquées, par décapage, le cu'.srtures 4, après quoi sont réalisées les enceintes cathodiques creuses 5 à l'aide - 10 d'un agent de décapage sélectif susceptible d'attaquer, par l'intermédiaire des ouvertures 4, le métal de la deu- xième couche, mais non le métal de la première couche, ni de la troisième couche. Les figures 2 et 3 représentent la structure d'un pan- neau de reproduction à décharge dans un gaz auquel est ap- pliquée la structure décrite à l'aide de la figure 1. Sur une plaque en verre 1 sont appliqués plusieurs conducteurs cathodiques, qui sont constitués chacun par deux bandes mé- talliques superposées 13 et 14 d'une façonanalogue aux ban- des 2 et 3, comme il a été décrit à l'aide de la figure 1. Les bandes ont une largeur de 0,3 mm et les bandes 14 sont munies d'ouvertures 15, d'un diamètre de 0,05 mm, d'une façon analogue à celle des ouvertures 4 de la figure 1. Les conducteurs cathodiques 12 sont juxtaposés, l'espacement étant de 0,1 mm. Dans la direction longitudinale des con- ducteurs cathodiques, les ouvertures 15 présentent un espa- cement de 0,3 mm. Les enceintes cathodiques creuses, qui sont représentées en section sur la figure 3, présentent une profondeur b d'environ 0,05 mm et une dimension trans- versale a d'environ 0,2 mm. Sur une plaque supérieure en verre 16 sont appliqués des conducteurs anodiques 17, qui croisent les conducteurs cathodiques 12 à la hauteur d'une ouverture 15. Les conducteurs anodiques 17 sont maintenus écartés des conducteurs cathodiques 12 à l'aide d'une pla- que intermédiaire isolante 18 d'une épaisseur de 0,3 mm. La plaque intermédiaire 18 est munie d'ouvertures 19 ali- gnées par rapport aux ouvertures 15. La fixation étanche au gaz (figure 3) des plaques 11 et 16 à l'aide d'un verre de scellement 20 permet d'obtenir un panneau de reproduction à décharge dans un gaz présentant des éléments de décharge dans le gaz, rangés suivant une matrice de rangées et de colonnes et qui peuvent être amorcés sélectivement. Dans le panneau de reproduction décrit à l'aide des figures 2 et 3 ont été omis plusieurs éléments'non essen- tiels à l'illustration et à la compréhension de la présen- te invention. Bien que le panneau représenté sur la figure 2 puisse être utilisé en principe pour la reproduction d'i- mages, de chiffres ou de caractères, il est possible de prendre, dans le panneau, des dispositions spéciales pour faciliter l'amorçage des éléments de décharge dans le gaz (éléments de reproduction d'image), sans affecter le prin- cipe de la présente invention. De telles dispositions peuvent consister entre autres en l'application de décharges auxiliaires, sous forme d'é- léments d'amorçage, d'éléments de maintien et d'éléments de décharge auxiliaires pour le préconditionnement des éléments de reproduction d'images. De telles dispositions ont été décrites entre autres dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 766 420. Les figures 4 et 5 représentent une forme de réalisa- tion particulière de l'invention dans laquelle sont utilisés des éléments de décharge auxiliaires pour l'amorçage des éléments de reproduction d'images. Sur une plaque isolante (verre) 20 sont appliqués des conducteurs anodiques auxi- liaires 21, 22 et 23. Les conducteurs anodiques auxiliaires 21, 22, 23 sont munis de conducteurs transversaux 24 et sont isolés, les uns des autres, par une mince couche isolante (voir la figure 5). Sur la plaque 20 se trouve une pla- que isolante 27 munie d'ouvertures 26. Les ouvertures 26 se trouventaudessus des conducteurs transversaux 24. Ces conducteurs transversaux sont dépourvus d'isolation aux en- droits des ouvertures 26. Un conducteur cathodique sous forme d'une plaque métallique 28 se trouve entre la plaque isolante 27 et une plaque isolante 30 munie d'ouvertures 29. D'une façon analogue à celle du conducteur cathodique 12 de la figure 2, le conducteur cathodique 28 est consti- tué par une première plaque métallique 31 et une deuxième plaque métallique 32. La plaque 31 correspond à la bande 14 de la figure 2, abstraction faite que la plaque 31 est munie d'ouvertures 33 (voir la figure 5), qui sont alignées par rapport aux ouvertures 26 et 29 des plaques intermé- diaires isolantes 27, 30 respectivement. La plaque métalli- que 32 est munie d'ouvertures 34, qui s'élargissent du côté opposé à la plaque métallique 31 de façon à former des enceintes cathodiques creuses 35. Une plaque supérieure en verre 36 est munie de conducteurs anodiques d'image 37 et se trouve sur la plaque intermédiaire isolante 30. Les ouvertures 29 constituent les éléments de reproduction d'i- mages et les ouvertures 26 les élémentsde décharge auxiliai- res. Une méthode pour exciter le panneau est illustrée à l'aide de la figure 6. Les conducteurs anodiques auxiliaires 21, 22 et 23 sont interconnectés en groupes, notamment un groupe de conducteurs anodiques auxifaire 21, ungoupe de conducteurs anodiques auxiliaires 22 et un groupe de conducteurs ano- diques 23. Dans chacun des conducteurs anodiques auxiliai- res 21, 22 et 23 est insérée une résistance R d'environ 300 k 9-. Les éléments de décharge auxiliaires 26', 26" et 26"' et les conducteurs transversaux 24 associés sont re- présentés schématiquement sur le dessin. Une rangée additionnelle d'éléments de décharge auxi- liaires sous forme d'éléments d'amorçage S., S2, S3... Sn est ajoutée au panneau. Pour l'amorçage accéléré des élé- ments d'amorçage S1... S., est utilisé un élément de main- tien allumé en permanence S0 (en anglais "keep alive cellVs). A partir de l'élément de maintien S., des particules ioni- sées et métastables circulent vers le premier élément d'a- morçage SI de sorte que dans le cas d'une excitation de l'élément S, ce dernier s'amorce immédiatement. Partant de l'élément SI, des particules ionisées et métastables circu- lent vers l'élément d'amorçage S2' ce qui assure également un amorçage rapide. Or,l'excitation des éléments d'amorçage S1.... Sn provoque l'allumage de toute la rangée d'élé- ments d'amorçage S1.*. S n. Lors de l'allumage des éléments d'amorçage S1. Sn, des particules métastables ionisées circulent vers la rangée la plus proche d'éléments 26', de..DTD: sorte que ces derniers sont amenés à un état o ils peu- vent s'amorcer facilement. La fermeture du commutateur a provoque l'excitation, avec une impulsion d'amorçage 44 par l'intermédiaire du conducteur 41, de tous les éléments 26' connectés aux conducteurs anodiques 21, mais seuls les éléments 26' de la première rangée 50 peuvent s'amorcer du fait que, étant donné les particules ionisées et métasta- bles qui s'y trouvent, les conditions de l'amorçage sont plus favorables que pour tous les autres éléments 26' (ran- gée 53). Les éléments d'amorçage S... Sn sont éteints et à partir des éléments 26' de la rangée 50 des particules métastables et ionisées circulent vers la deuxième rangée 51 présentant de lém-nents de décharge 26". Le commutateur a s'ouvre et le commutateur b se ferme. De ce fait, tous les éléments de la rangée 50 sont éteints et tous les élé- ments 26" connectés aux conducteurs anodiques auxiliaires 22 sont excités avec une impulsion d'amorçage 45 par l'in- termédiaire du conducteur 42. Toutefois, pour la susdite raison, seule la rangée, désignée par 51, d'éléments 26" s'amorcent. D'une façon analogue, la fermeture du commuta- teur c et l'ouverture du commutateur b provoquent l'excita- tion, à l'aide d'une impulsion d'amorçage 46 par l'intermé- diaire du conducteur 43 de tous les éléments 26"' connec- tés aux anodes à décharge auxiliaires 23. Toutefois, seule la rangée, désignée par 52, d'4.éments 26"' s'amorce, alors que les éléments 26" de la rangée 51 s'éteignent. Puis, le commutateur c s'ouvre et le commutateur a se ferme, ce qui se traduit par l'amorçage des éléments 26' de la rangée désignée par 53. Successivement, toutes les rangées d'élé- ments sont amorcées et éteintes. Lorsque la dernière ran- gée d'éléments est amorcée et éteinte, la rangée d'éléments d'amorçage Si. Sn est à nouveau excitée et l'ouverture -10..DTD: et fermeture cycliques des commutateurs a, b et c provo- quent l'amorçage et l'extinction successifs de chaque ran- gée d'éléments de décharge auxiliaires. Ce cycle se répète pour tout le panneau plusieurs fois par seconde, normale- ment environ soixante-dix fois par seconde. Chaque fois qu'une rangée d'éléments de décharge auxiliaire est allu- mée, des particules métastables et ionisées circulent vers la rangée superposée d'éléments de reproduction d'image 29 (voir la figure 5). Lorsque simultanément avec l'allumage d'une rangée d'éléments de décharge auxiliaires, les anodes 37 sont excitées en concordance avec l'information d'image pour la rangée supérieure d'éléments de reproduction d'ima- ge 29, cette rangée d'éléments 29 s'amorce en concordance avec l'information d'image. L'excitation synchrone des con- 1.5 ducteurs anodiques 37 avec le balayage des rangées d'élé- ments de décharge auxiliaires 26 provoque la formation, rangée après rangée, de toute l'image à la susdite fréquen- ce d'environ soixante-dix images par seconde. 1.1 REVENDICATIONS 1.- Panneau à décharge dans un gaz servant à la repro- duction d'images et muni d'une enveloppe étanche au gaz, comportant au moins une rangée d'éléments de décharge pou- vant être amorcés sélectivement et constitués par plusieurs conducteurs anodiques situés dans un premier plan et au moins un conducteur cathodique situé dans un second plan parallèle au premier plan, ce conducteur cathodique étant muni d'enceintes cathodiques creuses présentant un orifice d'écoulement ménagé du côté opposé au premier plan, carac- térisé en ce que, vu à partir des orifices d'écoulement, les enceintes cathodiques creuses s'agrandissent dans une direction parallèle au second plan de façon à atteindre une dimension transversale a et, dans une direction perpendicu- laire au second plan, une profondeur b, le tout de façon que a > b. 2.- Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension transversale a est égale à au moins trois fois la profondeur b. 3.- Panneau selon l'une des: revendications 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que les conducteurs cathodiques sont consti- tués chacun par une première bande métallique et une secon- de bande métallique, cette dernière s'étend suivant la di- rection longitudinale de ladite première bande métallique et présente, du côté situé à l'opposé de ladite première bande métallique, des ouvertures ménagées suivant une ran- gée dans la direction longitudinale de ladite première bande métallique et s'élargissant du côté opposé à ladite première bande métallique. 4.- Panneau selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les enceintes cathodiques creuses d'un même conducteur cathodique se raccordent de façon à obtenir une enceinte commune s'étendant parallèle- ment au second plan. 5.- Panneau selon la revendication 4, caractérisé en ce que les conducteurs cathodiques sont constitués chacun par une poutre creuse, dont la paroi opposée aux conducteurs anodiques est munie d'ouvertures ménagées suivant une ran- gée dans la direction longitudinale de la poutre. 6.- Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant en outre des conducteurs anodiques auxi- liaires situés dans un troisième plan de façon que des éléments de décharge auxiliaires se trouvent entre les con- ducteurs cathodiques et les conducteurs anodiques auxiliai- res situés dans le troisième plan, caractérisé en ce que les enceintes cathodiques creuses sont munies chacune d'o- rifices d'écoule.'-rt rrénagés du côté opposé aux conducteurs anodiques auxiliaires. 7.- Panneau selon la revendication 6, caractérisé en ce que les conducteurs cathodiques sont constituésparunepre- mière plaque métallique commune présentant des ouvertures primaires rangées suivant une configuration préalablement déterminée et par une seconde plaque métallique appliquée contre la première plaque et munie, du côté situé à l'oppo- sé de la première plaque, d'ouvertures secondaires alignées par rapport aux ouvertures primaires et qui s'élargissent du côté opposé à la première plaque.