Brevet FR2487117A1 — publié le 19820122

" Tube d'images en couleur " L'invention concerne un tube d'images en couleur comportant une enveloppe vidée d'air munie de moyens servant à engendrer plusieurs faisceaux d'électrons, d'un écran image présentant des régions s'illuminant en couleurs différentes et d'une électrode de sélection des couleurs diposée près de l'écran image et munie d'ouvertures permettant la traversée des faisceaux d'électrons et l'addition de chaque faisceau d'électrons aux régions luminescentes d'une seule couleur, électrode de sélection des couleurs qui est recouverte, au moins du c8té situé à l'opposé de l'écran image, d'une couche en un matériau contenant un métal lourd présentant un numéro atomique supérieur à 70. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No.3.562.518 décrit un tube d'images en couleur dans lequel l'électrode de sélection des couleurs est munie d'une couche contenant au moins 20 mg d'oxyde de bismuth par cm 2 Cette couche vise à réduire la quantité de rayonnement X transmis à l'arrière du tube et engendré par les électrons à valeurs énergétique élevée atteignant l'écran image. Lors du fonctionnement d'un tube d'images en couleur présentant une électrode de sélection des couleurs, appelée parfois masque d'ombre, seule une petite partie des faisceaux d'électrons est transmise par les ouvertures du masque d'ombre. A peu près 80% des électrons est intercepté par le masque d'ombre sur leur route vers l'écran d'image. L'énergie cinétique des électrons atteignant le masque d'ombre est en majeure partie conver- tie en chaleur, ce qui se traduit par une augmentation de la température du masque et par la dilatation thermique du masque d'ombre. Du fait que, d'une façon générale, le masque d'ombre est fixé dans un cadre solide, la température du centre du masque d'ombre augmente plus rapidement pendant l'échauffement que celle du bord dudit masque. La dilatation thermique dudit masque d'ombre accompagnant l'augmentation de la température se traduit par un gonflement (appelé en Anglais overall doming) du masque dans la direction de l'écran image. De plus, lorsqu'une grande quantité d'électrons atteint localement le masque d'ombre, il se produit un gonflement local -(en Anglais local doming) du masque d'ombre, du fait qu'une égalisation de la température dans le plan du masque d'ombre ne se produit pas d'une façon suffisamment rapide. Tant le gonflement local que le gonflement total du masque d'ombre se traduisent par un déplacement du spot formé à travers une ouverture du masque par les électrons sur l'écran image, ce qui se traduit par des défauts chromatiques dans l'image représentée sur l'écran image. De la demande de brevet japonais 55.76553, il est connu à ce sujet d'appliquer une couche réflectrice d'électrons sur l'électrode de sélection des couleurs couche qui contient également un métal lourd comme le bismuth, le plomb ou le tungstène. La couche présente une épaisseur d'environ 10 microns et empêche l'infiltra- tion des électrons atteignant l'électrode de sélection des couleurs dans cette électrode de sélection des couleurs et y convertissent leur énergie cinétique en chaleur. Toutefois, il s'est avéré que l'application de telles couches risque d'entraîner plusieurs effets secondaires désavantageux. Par suite du pouvoir de réflexion électronique élevé de la couche et de 39 l'épaisseur augmentée résultant de la couche de l'élec- trode de sélection des couleurs, il se reproduit une réflexion augmentée des électrons aux parois des ouvertures dans l'électrode de sélection des couleurs. Ces électrons réfléchis atteignent l'écran image à des endroits arbitraires et détériorent la qualité de l'image. Le risque de formation de particules séparées dans le tube augmente avec l'épaisseur de la couche. Ces particules séparées provoquent entre autres des claquages de haute tension dans le canon électronique et la formation de taches noires dans l'image-représentée sur l'écran d'image. De plus, dans le cas d'application de couches épaisses, il peut se former de plus petites ouvertures dans l'électrode de sélection des couleurs, de sorte que la transmission de cette électrode de sélection des couleurs diminue. L'invention vise à fournir un tube d'images en couleur, dont l'électrode de sélection des couleurs est munie d'une couche réflectrice d'électrons, mais dans lequel les effets secondaires désavantageux sont limités au minimum. Un tube d'images en couleur comportant une enveloppe vidée d'air munie de moyens servant à engendrer plusieurs faisceaux d'électrons, d'un écran image présentant des régions s'illuminant en couleurs différen- tes et d'une électrode de sélection des couleurs disposée près de l'écran image et munie d'ouvertures permettant la traversée des faisceaux d'électrons et l'addition de chaque faisceau d'électrons aux régions luminescentes d'une seule couleur, électrode de sélection des couleurs dont au moins la face située à l'opposé de l'écran image est recouverte d'une couche en matériau d'un métal lourd présentant un numéro atomique supérieur à 70, est caractérisé conformément à l'invention, en ce que la partie de la couche située entre les ouvertures de l'électrode de sélection des couleurs contient environ 0,2 à 2 mg/cm2 de métal lourd alors que sur les parois de ces ouvertures se trouve au maximum 0,2 mg/cm2 de métal lourd. Par "métal lourd", il y a lieu d'entendre, dans la suite du présent mémoire, également les alliages des métaux présentant des numéros atomiques supérieurs à 70.. La forme dans laquelle le "métal lourd" est présent dans la couche ne joue pas de rôle pour l'invention. De ce fait, leurs alliages, leurs composés ou leurs mélanges suffisent au bit visé par l'invention. Bien que l'or et le platine puissent être compté parmi les matériaux appropriés pour l'invention, selon une forme de réalisation de l'invention, la couche comporte du métal lourd choisi dans le groupe constitué par le tungstène, le plomb et le bismuth, pour des considérations pratiques et économiques. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, la couche contient du métal lourd sous forme d'un composé choisie dans le groupe constitué par des carbures, des sulfures et des oxydes. Selon une forme de réalisation spéciale de l'invention, la couche est essentiellement constituée par un oxyde de bismuth et contient 0,2 à 0,8 mg de bismuth par cm2. De plus, ce qui est caractéristique pour l'invention, c'est que sur les parois des ouvertures de l électrode de sélection des couleurs, ce qui veut dire les parois frappées, pendant le fonctionnement du tube par les faisceaux d'électrons, il ne se trouve pas de métal lourd ou au maximum 0, 2 mg de métal lourd par cm2 Cette disposition permet de limiter au minimum des réflexions électroniques gênantes affectant la qualité de l'image représentée. Etant donné cette disposition, le choix de la méthode selon laquelle la couche réflec- trice d'électrons est appliquée sur électrode de sélec- tion des couleurs est d'importance spéciale. Une méthode simple, mais appropriée à ce sujet est celle selon laquelle de petits grains de métal lourd ou d'un composé de métal lourd sont projetés comme une suspension aqueuse à viscosité basse sur l'électrode de sélection des couleurs. Lors de la projection, l'air est enlevé par aspiration du côté non projeté de l'électrode de sélection des couleurs. Les grains présentent de préfé- rence une grosseur inférieure à 1 micron. Ainsi, on atteint que les parois des ouvertures de l'électrode de sélection des couleurs ne sont pas ou guère recouver- - 2487117 tes de métal lourd. Une autre méthode pour empêcher le dépôt de métal lourd sur les parois des ouvertures des électrodes de sélection des couleurs est celle selon laquelle ces parois sont recouvertes d'une couche en vernis photo- sensible avant l'application de la couche de métal lourd, vernis qui est enlevé ultérieurement. Cette méthode est plus compliquée que la première méthode et, étant donné les l0 frais qu'elle entraîne, elle ne mérite pas là préférence. Outre un coefficient de réflexion d'électrons élevé les couches en carbures, sulfures et oxydes présentent généralement également un coefficient d'émis- sion thermique élevé. Lorsque le métal lourd n'est pas appliqué sous forme de composé, mais comme tel sur le masque d'ombre, une telle couche peut être chauffée dans de l'air pour augmenter le coefficient d'émission thermique, afin d'être transformé en une couche dite noire. Par coefficient d'émission thermique, il y a lieu d'entendre le rapport entre la quantité de rayonne- ment cédé par la surface et la quantité de rayonnement cédé par un corps noir idéal à la même température et dans les mêmes conditions. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le coefficient d'émission thermique de la couche est d'au moins 0,8 dans la gamme de longueurs d'onde de l'infra-rouge intéressante pour le présent cas 3 La description ci-après, en se référant au dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limi- tatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente schématiquement-un tube d'images en couleur conforme à l'invention. La figure 2 représente en section une partie du masque df'ombre du tube représenté sur la figure 1 et la figure 3 illustre le rapport entre l'absorp- tion de l'énergie des électrons d'une électrode de sélec- 2 48 7 1 1 7 tion des couleurs (masque d'ombre) munie d'une couche de métal lourd et sans une telle couche en fonction de l'épaisseur de couche. Le tube d'images en couleur représenté schéma- tiquement sur la figure 1 comporte une enveloppe en verre 1 contenant trois canon électroniques 2, 3 et 4 servant à engendrer trois faisceaux d'électrons 5, 6 et 7. Un écran image 8 est composé d'une configuration répétée 1 de bandes luminescentes 9, 10 et 11 qui émettent une luminescence bleu, verte et rouge et qui sont ajoutées à chacun des faisceaux d'électrons 5, 6 et 7, de façon que chaque faisceau d'électrons ne frappe que les bandes luminescentes d'une seule couleur. De façon connue, cela est réalisé à l'aide d'un masque d'ombre 12 placé a courte distance devant l'écran d'image et muni de rangées d'ouvertures 13 transmettant chacune une partie des faisceaux d'électrons 5, 6 et 7. Ce n'est qu'environ % des électrons, qui traverse les ouvertures sur leur route vers l'écran image 8. Le reste des électrons est capté par le masque d'ombre 12, et leur énergie cinétique est convertie en chaleur. Dans des conditions de fonctionnement normales d'un tube d'images en couleur, la température du masque d'ombre 12 atteint environ 75 à 800C. Comme le montre la figure 2, du côté opposé aux canons électroniques 2, 3 et 4 le masque d'ombre est recouvert d'une couche en oxyde de bismuth 14 conte- nant environ 1 mg de bismuth par cm. La couche est composée de grains d'oxyde de bismuth d'une grosseur inférieure à 1 micron et est projetée sous forme d'une suspension aqueuse à viscosité inférieure à 2 mPa.S sur le masque d'ombre. Lors de la projection, un courant d'air est maintenu dans les ouvertures 13 du masque par aspiration de l'air à l'aide d'une installation d'aspiration du côté non projeté du masque 12. Ces dispositions permettent d'atteindre que la paroi 15 des ouvertures 13 ne sont pas ou guère recouvertes d'oxyde de bismuth, ce qui permet une réflexion électronique indésirable aux parois pendant le fonctionnement du tube (appelé en Anglais "taper reflection"). Le coefficient de réflexion électronique de la couche 14 est d'environ 0, 5, de sorte qu'environ la moitié des électrons incidents est réfléchie, ce qui se traduit non seulement par une température plus basse du masque d'ombre, mais également par des plus faibles gonflements total et local du masque d'ombre et, de ce fait, un plus faible déplacement du spot formé par un faisceau d'électrons sur l'écran image. Comparativement à un masque d'ombre non,muni d'une couche d'oxyde de bismuth, le déplacement du spot provoqué par le plus faible gonflement est inférieur d'au moins 25%. La figure 3 illustre le rapport Pb/P de l'absorption d'énergie des électrons d'un masque d'ombre en fer muni et non muni d'une couche de plomb en fonction la quantité de plomb par cm. pPb représente l'énergie absorbée par le masque d'ombre lorsque celui-ci est muni d'une couche de plomb, alors que PFe représente l'énergie absorbée par le masque d'tombre en l'absence d'une telle couche de plomb. Du graphique il ressort nettement que l'énergie des électrons absorbée par le masque d'ombre diminue rapidement lorsque la teneur en plomb augmente et que des couches contenant plus que 1 mg de plomb par cm ne fournissent pas ou guère une réduction additionnelle de l'absorption d'énergie. Toutefois, les susdits effets secondaires restent limités à un niveau acceptable si la teneur en plomb entre les ouvertures du masque est d'environ 0,2 à 2 mg/cm2 et sur les parois des ouvertures du masque ne dépasse pas 0,2 mg/Cm2. Pour être complèt, la figure 3 montre à l'aide d'un deuxième axe horizontal simultanément le rapport PPb/P.e en fonction de l'épaisseur de couche en microns. Bien que la figure 3 représente les résultats d'un masque d'ombre recouvert d'une couche de plomb, les résultats obtenus avec d'autres métaux lourds comme du tungstène et du bismuth, ne diffèrent guère de ceux obtenus avec une couche de plomb. Le tableau ci-après mentionne plusieurs exemples de matériaux satisfaisant au but visé par l'invention. Dans le tableau, la colonne A mentionne les métaux composés de métaux appliqués sur un masque d'ombre en fer noirci. Les matériaux mentionnés dans la colonne A contiennent toujours environ 1 mg/cm2 dudit matériau. Les masques d'ombre ainsi recouverts sont ensuite chauffés pendant environ une heure dans de l'air- à une température d'environ 440 OC, opération qui est effectuée du fait que, lors de l'assemblage de la fenêtre du cône de l'enveloppe du tube à l'aide d'un verre de soudure, les masques d'ombre sont normalement exposés à de telles conditions. La colonne B mentionne les coefficients de réflexion des électrons 17 et la colonne C les coefficients d'- émission de chaleur de la couche chauffée des masques d'ombre. La colonne D indique la réduction en % du déplacement du spot dans le cas d'un gonflement local du masque d'ombre par rapport à un masque d'ombre en fer normal, c'est-à-dire non traité conformément à l'invention. A titre comparatif, il y a lieu de mentionner que.la surface d'un tel masque d'ombre non traité conformément à l'invention présente un coefficient de réflexion des électrons " d'environ 0,2 et un coefficient d1émission de chaleur d'environ 0,7 après le traitement thermique. - 35 A B C D matériu coefficient de coefficient déplacement matprlau réflexion des d'émission, réduit du spot appliqu électrons > de chaleur E Pb 0,50 0,80 20% Bi 0,50 0,85 25% PbO 0,47 0,85 25% Bi2 3 0,48 0,87 25% PbS O,45 0,95 300/o WC 0,45 0,90 15% PbW04 O,43 >0,8 15% REVENDICATIONS: 1. Tube d'images en couleur comportant une envelop- pe vidée d'air munie de moyens (2, 3, 4) servant à engendrer plusieurs faisceaux d'électrons (5, 6, 7),d'un écran image (8) présentant des régions s'illuminant en couleurs différentes et d'une électrode de sélection des couleurs (12) disposée près de l'écran image (8) et munie d'ouvertures (13) permettant la traversée des faisceaux d'électrons et l'addition de chaque faisceau d'électrons aux régions luminescentes (9, 10, 11) d'une seule couleur, électrode de sélection des couleurs (12) qui est recouverte, au moins du côté situé à l'opposé de l'écran image (8), d'une couche (14) en un matériau contenant un métal lourd d'un numéro atomique supérieur à 70, caractérisé en ce que la partie de la couche (14) située entre les ouvertures (13) de l'électrode de sélection des couleurs (12) contient environ 0,2 à 2 mg/cm2 de métal lourd alors que sur les parois (15) de ces ouvertures (13) se trouve au maximum 0,2 mg/cm2 de métal lourd. 2. Tube d'images en couleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (14) contient du métal lourd choisi dans le groupe constitué par le tungstène, le plomb et le bismuth. 3. Tube d'images en couleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche (14) contient du métal lourd sous forme d'un composé choisi dans le groupe constitué par les carbures, les sulfures et les oxydes. 4. Tube d'images en couleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche (14) est essentiellement constituée par un couche d'oxyde de bismuth contenant 0,2 à 0,8 mg de bismuth par cm2 0,2 à 0,8 mg de bismuth par cm. 5. Tube d'images en couleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le coefficient d'émission thermique de la couche (14) est d'au minimum 0,8. 6. Tube d'images en couleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche (14) est constituée par une couche appliquée par projection sur l'électrode de sélection des couleurs (12).