Brevet FR2507818A1 — publié le 19821217

" Tube cathodique fournissant une image sur son écran, du c 8 té balayage par le faisceau d'électrons ". La présente invention concerne un tube cathodique et notamment un tube cathodique faisant appara tre une image lumineuse sur son écran de phos- phore, du c 8 té du balayage par le faisceau d'électrons. Dans un tube cathodique, l'écran de phosphore (ou de points de phosphore), réalisé sur la face inté- rieure du panneau faisant partie de l'enveloppe du tube, est frappé par le faisceau d'électrons émis par un canon à électrons situé dans le col de l'enveloppe de façon à exciter l'écran de phosphore qui émet de la lumière et donne une image Dans un tube cathodique dans lequel l'image lumineuse produite sur l'écran de phsophore s'observe sur le c 8 té du panneau de l'enveloppe, c'est-à-dire le c 8 té opposé de celui sur lequel tombe le faisceau d'électrons, on prévoit en général un revêtement métallique constitué par une couche d'aluminium d'une o O épaisseur de l'ordre de 1 000 A à 4 000 A sur le c 8 té de l'écran de phosphore sur lequel tombe le faisceau d'électrons On évite ainsi en grande partie la difficulté selon laquelle les ions négatifs accélérés vers l'écran de phosphore par la haute tension de l'écran de phosphore à l'intérieur de l'enveloppe tombent directement sur l'écran de phosphore et détériorent sa luminosité c'est- à-dire provoquent des brûlures. Lorsqu'un tel tube cathodique dont l'image lumineuse émise par l'écran de phosphore s'observe du côté de l'écran de phosphore balayé par le faisceau d'électrons, on ne réalise pas la couche métallique sur ce côté de l'écran de phosphore car l'image lumineuse est observée par le côté de l'écran de phosphore Dans ce cas, comme le faisceau d'électrons balaye directement l'écran de phosphore, les ions accélérés frappent l'écran de phosphore directement si bien qu'on a la difficulté liée aux brûlures par les ions. Comme procédés pour éviter les brûlures par ions, on a proposé de placer un aimant qui constitue un piège à ions, un moyen de focalisation magnétique ou autre Toutefois, aucun de ces moyens n'a permis de réaliser des tubes cathodiques de durée de vie impor- tante. La présente invention a pour but de créer un tube cathodique remédiant aux inconvénients des solutions connues notamment l'effet de brûlure par les ions en créant un piège à ions. A cet effet, l'invention concerne un tube cathodique qui se compose d'un panneau muni d'un écran de phosphore sur sa face intérieure, un col avec un canon à électrons à l'intérieur et un tunnel reliant le pann eau et le col, un faisceau d'électrons émis par le canon à électrons balayant l'écran de phosphore et produisant des images, ces images s'observant par le côté de balayage des faisceaux de l'écran de phosphore, ce tube étant caractérisé en ce qu'une mince couche d'oxyde métallique est réalisée sur le côté de l'écran de phosphore balayé par le faisceau. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue arrière d'un tube cathodique selon l'invention, La figure 2 est une vue de côté partiellement 25078 1 8 coupée. La figure 3 est une vue en perspective montrant la disposition des pièces principales. La figure 4 est une vue en coupe de la partie principale du tube selon l'invention. La figure 5 est une coupe transversale à échelle agrandie de la partie principale de l'invention. DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFE- RENTIEL - Un exemple de l'invention sera décrit ci-après dans son application à un tube cathodique plat. La figure 1 est une vue arrière du tube cathodique plat, selon l'invention, La figure 2 est une vue de côté partiellement coupée. Selon les figures, la référence 1 concerne l'enveloppe plate du tube cathodique A l'intérieur de l'enveloppe plate 1, se trouvent un écran de phosphore 2 et une électrode arrière 3 prévus respectivement le long des surfaces planes de l'enveloppe plate 1, c'est-à-dire sur les surfaces opposées dans le sens de l'épaisseur de l'enveloppe plate 1. Cette enveloppe plate 1 se compose d'un panneau la par exemple une plaque plane de verre, un tunnel en verre llb étant fixé à une face du panneau la pour former un espace plat 10 entre ces panneaux et le tube lc constituant le col en verre; ce tube est relié au panneau la et au tunnel lb suivant un côté de façon à communiquer avec eux Il s'étend dans la direction du plan de l'espace plat et comporte un canon à électrons 4. Selon la figure 3, le canon à électrons 4 se compose par exemple d'une cathode K, d'une première grille G 1, d'une seconde grille G 2, d'une troisième grille G 3 et d'une quatrième grille d 4 disposées l'une à la suite de l'autre dans cet ordre. L'électrode arrière 3 est par exemple constituée par une couche conductrice transparente déposée par évaporation sur la surface intérieure du tunnel lb. Selon la figure 4, en regard de l'électrode arrière 3, transparente, se trouve une couche métallique réalisée par évaporation sur la surface intérieure du panneau de verre la; cette couche métallique est par exemple une couche d'aluminium Al d'une épaisseur de plusieurs / m et qui forme l'électrode cible 5 Cette électrode cible 5 est revêtue d'une couche dite "de phosphore" comprenant par exemple Zn S:Au, Ag, Ai pour former l'écran de phosphore 2. Selon l'invention, l'écran 2 est recouvert d'une mince couche 20 d'un oxyde métallique qui peut être par exemple A 203, Si O 2, Si O ou analogues, formés par évaporation, dépôt chimique de la vapeur (procédé CVD) ou autres A titre d'exemple, la couche d'oxyde d'aluminium A 1203 se forme par évaporation d'aluminium Al sous un vide faible La mince couche d'oxyde métallique 20 peut également se réaliser en évaporant de l'aluminium Al sur l'écran de phosphore 2 O O sur une épaisseur comprise entre 200 A et 800 A puis on oxyde cette couche d'aluminium Al par traitement thermique ou par combinaison d'un traitement thermique avec un traitement chimique pour obtenir un oxyde d'aluminium Ce traitement thermique ne nécessite pas de phase de traitement thermique particulière puisque ce traitement peut se faire en même temps que le traitement thermique nécessaire à la fabrication du tube cathodique par exemple le procédé de scellement à la poudre ou analogues Comme la couche d'aluminium Al qui forme l'électrode cible 5 est suffisamment épaisse par comparaison à la mince couche d'oxyde métallique 20, seule la surface de l'électrode cible 5 est oxydée au cours du traitement thermique envisagé ci-dessus De ce fait, on ne rencontre aucune difficulté lorsque la tension utile décrite ultérieurement est appliquée à l'électrode cible 5. La couche d'oxyde métallique 20 présente une épaisseur comprise entre 200 A et 3 000 A et de o o préférence entre 400 A et 1000 A. L'électrode cible 5, c'est-à- dire l'écran de phosphore 2 est mise à une tension anodique VH élevée, par exemple égale à 4 k V, alors que l'électrode arrière 3 est mis à une tension élevée VB inférieure à celle de la tension d'anode VH pour former un premier moyen de déviation entre l'écran de phosphore 2 et l'électrode arrière 3. Entre le canon à électrons 4 et l'écran de phosphore 2, il y a un second moyen de déviation ou de déflexion qui permet de dévier le faisceau d'électrons émis par le canon à électrons 4 à la fois dans la direction horizontale et dans la direction verticale. La déviation horizontale est telle que le faisceau d'électrons émis par le canon à électrons 4 soit dévié dans une direction essentiellement perpendiculaire à la direction axiale du canon à électrons 4 et le long de la direction du plan de l'écran de phosphore 2 de façon que le faisceau d'électrons effectue un balayage horizontal de l'écran 2; la déviation verticale est une déviation qui dévie le faisceau d'électrons dans la direction perpendiculaire au plan de l'écran 2 pour exécuter un balayage dit "vertical" de l'écran 2. Aux figures 1 et 2, la référence 6 concerne de façon générale les moyens de déviation horizontale et verticale ci-dessus qui effectuent la déviation horizontale suivant un angle de déviation relativement important par effet électromagnétique et une déviation verticale par 25078 1 8 effet électrostatique Une paire de pièces polaires intérieures utilisées pour exécuter la déviation horizontale par effet électromagnétique, servent également de plaques de déviation électrostatique 9 a et 9 b. Selon les figures 1 et 2, le moyen de déflexion 6 se compose d'un noyau magnétique annulaire 7 par exemple en ferrite à forte perméabilité magnétique ce, noyau se trouve dans l'étage arrière du canon à électrons 4 entourant extérieurement la périphérie de l'enveloppe 1; un bobinage 8 (ou des bobinages 8 a, 8 b) qui reçoivent le courant de déviation horizontale et une paire de plaques de déviation 9 a et 9 b en ferrite, en un matériau à forte perméabilité magnétique telle qu'une ferrite Ni-Zn, une ferrite Mn-Zn ou analogues, constituent les pièces polaires de déflexion magnétique interne ainsi que les plaques de déflexion électrostatique. Le noyau magnétique 7 présente une forme annu- laire de façon à entourer la périphérie extérieure de l'enveloppe 1 comme déjà indiqué; le noyau se compose de pièces polaires 7 a et 7 b décentrées, situées l'une en face de l'autre dans le sens de l'épaisseur de l'enveloppe 1 sur le passage du faisceau à électrons. Les bobinages 8 a et 8 b sont prévus respectivement à la périphérie des pièces polaires extérieures 7 a et 7 b Dans ces conditions, il est possible de réaliser le bobinage à la périphérie de l'une ou l'autre pièce polaire décentrée 8 a et 8 b Le flux magnétique engendré par le courant de déflexion horizontal passant dans le bobinage 8 (ou 8 a et 8 b) s'établit entre les pôles décentrés 7 a et 7 b. De plus, entre les pièces polaires intérieures qui servent en même temps de plaques de déflexion électrostatique 9 a et 9 b et qui se trouvent entre les pièces polaires décentrées 7 a et 7 b, on a un champ magnétique qui coupe le chemin du faisceau à électrons. Les pièces polaires intérieures constituent en même temps les plaques de déflexion électrostatique 9 a et 9 b dans l'enveloppe 1 et sont placées l'une en regard de l'autre des deux côtés du chemin du faisceau à électrons dans le sens de l'épaisseur de l'enveloppe 1 Les plaques de déflexion en ferrite 9 a et 9 b sont de forme trapézoïdale de façon que leur distance prise dans le sens vertical augmente en direction du premier moyen de déviation et que la distance horizontale entre eux augmente dans la direction du premier moyen de déflexion Les plaques de déviation 9 a et 9 b en ferrite font converger le flux magnétique provenant des pièces polaires décentrées 7 a et 7 b sur le chemin du faisceau à électrons. Selon la figure 3, la plaque de déviation 9 b du moyen de déflexion 6 situé du côté de l'électrode arrière 3 est reliée électriquement à l'électrode arrière 3; une borne t 1 est reliée au point de jonction pour recevoir une tension-continue VB prédéterminée L'autre plaque de déviation 9 a située du côté de l'écran de phosphore 2 est reliée électriquement par la broche de contact 17 à la dernière électrode du canon à électrons 4, par exemple à la quatrième grille G 4; le point de jonction est relié à la borne t, qui reçoit une tension continue pré- déterminée à laquelle on combine le signal de tension de déflexion verticale et le signal de tension pour corriger la distorsion en coussinet L'électrode cible 5 est reliée à la borne t 3 qui reçoit la tension VH mentionnée ci-dessus. Comme indiqué, la coopération du premier et du second moyen de déflexion permet au faisceau d'électrons émis par le canon à électrons 4 de balayer la couche d'oxyde métallique mince 20 de l'é- cran de phosphore 2 dans la direction horizontale et dans la direction verticale. Lorsque l'écran de phosphore 2 est balayé par le faisceau d'électrons, il est excité et donne une image lumineuse en réponse à la modulation de densité du faisceau d'électrons Dans ce tube cathodique plat, l'image lumineuse ainsi formée s'observe du côté du balayage du faisceau d'électrons au côté du tunnel lb dans le cas des figures 1 et 2 à travers l'électrode arrière transparente 3 Comme la couche d'oxyde métallique mince 20 réalisée sur l'écran de phosphore 2 est transparente, l'image lumineuse émise par l'écran de phosphore 2 peut s'observer du côté du balayage du faisceau d'électrons ou du côté recouvert d'une couche d'oxyde métallique 20. Comme indiqué, selon l'invention, le côté de l'écran de phosphore 2 frappé par le faisceau d'électrons, c'est-à-dire les chocs des ions, est recouvert d'une mince couche d'oxyde métallique 20, ce qui évite que des ions de grande dimension puissent traverser la couche d'oxyde métallique mince 20, ce qui protège efficacement l'écran de phosphore 2 contre les chocs des ions de grande dimension On évite ainsi que l'écran de phosphore 2 ne soit brûlé par les ions et que sa luminosité ne soit dété- riorée. Lorsque l'écran de phosphore 2 correspond à la composition de phosphore Zn S: Au, Ag, Al susceptible d'être brûlée par les ions, la présente invention permet d'éviter de telles brûlures. Dans le cas du tube cathodique plat, il est certain que lorsqu'il n'y a pas de couche d'oxyde métallique, des brûlures par ions apparaissent après plusieurs secondes d'utilisation; par contre, lorsqu'il y a une couche d'oxyde métallique selon l'invention, il n'apparaît aucune brûlure par ions même après un fonctionnement de plusieurs milliers d'heures. L'épaisseur de la couche d'oxyde métallique 20 O O est choisie entre 200 A et 3 000 A et de préférence O o entre 400 A et 1 000 A La raison de ce choix d'épaisseur est que si la couche d'oxyde métallique est trop mince, son effet de protection pour des ions accélérés disparaît; par contre, si l'épaisseur est trop grande, cela diminue la quantité de lumière traversant l'écran 2 Lorsque la tension anodique mentionnée ci-dessus (tension d'accéléra- tion) VH est fixée à environ 4 k V, on choisit pour l'épaisseur de-la couche d'oxyde métallique 20 une valeur comprise entre o o 600 A et 800 A En fait, la surface de l'écran de phosphore 2 est une surface rugueuse ou convexe-concave du fait des particules de phosphore 21, comme cela est représenté à la figure 5 Ainsi, lorsqu'on réalise la couche d'oxyde métallique 20 (non représentée à la figure 5) sur l'écran de phosphore 2 ou sur les particules de phosphore 21 dans la direction verticale comme cela est indiqué par les flèches en pointillés, en procédant par évaporation, il peut y avoir des endroits sans couche 20 sur la face des particules de phosphore 21 ou sur le côté rugueux de la surface En particulier, dans le cas d'un tube cathodique plat, dans lequel les ions accélérés frappent l'écran de phosphore 2 suivant une direction oblique avec un angle compris entre et 200 par rapport à la direction longitudinale de l'écran de phosphore 2, la surface latérale exposée des particules de phosphore est frappée directement par les ions accélérés qui peuvent provoquer des brûlures Il est pour cela souhaitable que l'évaporation du métal constitue la couche d'oxyde métallique 20, se fasse suivant une évaporation dite "oblique" pour obtenir une couche d'oxyde métallique 20, même sur la surface latérale des particules de phosphore de l'écran 2. Dans certains cas, il est possible de prévoir un revêtement sous forme de couche intermédiaire d'un vernis acrylique, d'une émulsion acrylique ou analogues sur la surface de l'écran de phosphore puis de réaliser la couche d'oxyde métallique 20 sur la couche intermédiaire; après cela, on enlève la couche intermédiaire par cuisson du phosphore. REVENDICATIONS 1) Tube cathodique formé d'un panneau (la) dont la surface intérieure comporte un écran de phosphore ( 2), un col (lc) contenant un canon à électrons ( 4), un tunnel (lb) reliant le panneau (la) et le col (lc), le faisceau d'électrons émis par le canon à électrons ( 4) balayant l'écran de phosphore ( 2) et formant des images, ces images étant observées du côté de l'écran de phosphore ( 2) balayé par le faisceau d'électrons, tube caractérisé par une couche mince d'oxyde métallique ( 20) formée sur le côté de l'écran de phosphore ( 2) correspondant au balayage par le faisceau. 2) Tube cathodique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche mince ( 20) d'oxyde métallique est comprise entre 200 A et 3000 A. 3) Tube cathodique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche mince d'oxyde métallique est choisie dans le groupe formé par A 03, Si O 2 et Si O. 4) Tube cathodique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche mince d'oxyde métallique ( 20) est transparente.