Brevet FR2548810A1 — publié le 19850111

-1 25488 1 O DISPOSITIF DE VISJUALISA Ti ON îi JNI D'UN CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT DE L'ECRAN ET PROCEDE POUR LA REALI SATION DUDIT CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT La présente invention concerne un dispositif de visualisation, comprenant une enveloppe sous basse pression, ayant une fenêtre de visualisation 14 qui possède sur sa face interne 10 un écran de visualisation 24, et devant sa face externe, sensi05 blement parallele à la fenêtre de visualisation 14, une seconde fenêtre 11 présentant une bonne transparence, un fluide réfrigérant circulant entre la fenêtre de visualisation 14 et la seconde fenêtre 11, celles-ci étant en contact en certaines zones. Un dispositif de visualisations tel qu'un tube de visua10 lisation, possédant une fenetre munie d'un réseau de canaux destines a assurer la eirculation d'un fluide réfrigerant, est décrit dans la demande de brevet néerlandais d posée au nom de la Société N V PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEYEN le 19 Mars 1982 sous le numéro 82 011 36 La fenêtre de ce tube d Ie visualisation est constituée de deux plaques de verre soudées l'une à l'autre avec des moyens de refroidissement constitués de rainures dans l'une des plaques Ces rainures peuvent être obtenues à l'issue d'opérations de moulage ou de gravure de l'une des plaques. Ces rainures disposées parallèle ment à l'un des cotes 20 rectangulaires de la fenêtre du tube de visualisation peuvent avoir une section de forme trapézoidale ou sinusoïdale Cette forme donnée aux rainures permet d'éliminer les pertes de lumière par les bords latéraux des rainures Le fluide réfrigerant possède un indice de réfraction qui est égal à celui du verre constituant la plaque comportant les rainures L'autre plaque peut avoir un indice de réfraction différent, l'ensemble de ces caractéristiques n'apportant aucune perturbation à l'image L'écran d'un tel tube de visualisation est généralement constitué d'une couche de luminophore, sur laquelle on vient écrire à l'aide d'un pinceau d'électrons Sous l'influence du bombardement électronique la -2 25488 10 température de l'écran s'élève de sorte qu'il apparaît une perte d'efficacité lumineuse du luminophore Ce phénomène se fait surtout sentir lorsque les densités de courant des faisceaux d'électrons sont importantes comme dans les tubes de projection pour télévi05 sion C'est ce phénomène qui nécessite de refroidir le luminophore. Afin que des inégalités d'indice de réfraction liées aux inhomogénéités thermiques et aux turbulences ne viennent perturber l'image, il est nécessaire de faire des aménagements aux conduits d'arrivée et de sortie du fluide réfrigérant dans la 10 chambre de refroidissement, et de donner à ladite chambre de refroidissement des dimensions telles que la circulation du fluide réfrigérant dans ladite chambre soit laminaire Ceci est décrit dans la demande de brevet néerlandais déposée au nom de la Société N.V PHILIPS' GLOEIIMPENFABRIEKEN le 13 Janvier 1983 sous le numéro 15 83 001 14 Dans tous ces cas des inconvénients apparaissent sur le plan de la réalisation optique et sur celui du refroidissement En effet, les dimensions géométriques des rainures doivent être déterminées de telle sorte qu'elles soient suffisamment petites par rap20 port à l'élénent d'image pour ne pas perturber ladite image, et néanmoins suffisantes pour assurer la circulation du fluide réfrigérant. De même, la forme des rainures, avec une section droite rectangulaire, triangulaire, sinusoïdale ou autre, doit être par25 faitement étudiée ainsi que l'état de surface desdites rainures. Egalement, dans la pratique, l'indice du fluide n'est pas rigoureusement égal à celui du verre constituant la plaque o sont disposées lesdites rainures, et des perturbations d'image apparaissent si l'écoulement du fluide n'est pas laminaire ou s'il y 30 a iun gradient de température entraînant une variation de l'indice de réfraction. Un avantage important de l'invention décrite ci-après est que le trajet suivi par la lumière issue de l'écran de visualisation 24 ne pénètre pratiquement pas dans le fluide réfrigérant. 35 Dans ce but un dispositif de visualisation du type indiqué dans le premier-paragraphe est caractérisé selon l'invention -3- 25488 1 O en ce que ces zones de contact sont constituées par des plots de contact 13, sensiblement d'égale hauteur, disposés régulièrement à la surface d'une des fenêtres, sur la face dirigée vers l'autre fenêtre, lesdits plots de contact 13 se prolongeant sensiblement 05 rectilignement à travers la fenêtre qui les possède, les plots de contact 13 et leurs prolongements 17 formant des conduits de lumière constitués d'un verre de coeur 20 entouré: -premièrement sur la hauteur desdits plots de contact 13 soit d'un premier matériau 21 soit d'un fluide réfrigérant ayant tous deux un indice de réfraction plus faible que celui dudit verre de coeur 20, -deuxièmement sur la totalité desdits prolongements 17 par ledit premier matériau 21, lesdits conduits de lumière étant fixés entre eux sur 15 la hauteur desdits prolongements 17 soit directement, soit par un second matériau 22, et séparés sur la hauteur desdits plots de contact 13 par ledit fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant n'étant pas traversé par la lumière destinée à constituer l'image, peut ainsi avoir des condi20 tions de préparation moins délicates que dans l'art antérieur, en ce qui concerne la présence de poussière, de bulles ou autres instabilités. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de quelques modes de réalisation de l'invention, la25 dite description étant accompagnée de dessins qui représentent: Figure I: une vue schématique en perspective, partiellement ouverte, des deux fenêtres 11, 14 du dispositif de visualisation selon un premier mode de réalisation. Figure 2: Selon un premier mode de réalisation, une vue 30 partielle en coupe des deux fenêtres scellées 11, 14 du dispositif de visualisation selon un plan perpendiculaire à la face interne 10 passant par l'axe BB. Figure 3: Selon un premier mode de réalisation, une vue partielle, selon la même coupe que la figure 2, de la plaque de fi35 bres optiques constituant la seconde fenêtre 11 avant le traitement d'attaque du second matériau 22. -4 24 25488 10 Figure 4: selon un premier mode de réalisation, une vue partielle, à échelle double de la précédente, selon la même coupe que la figure 3, de la plaque de fibres optiques constituant la seconde fenêtre 11, après traitement d'attaque chimique du second 05 matériau 22. Figure 5: selon un premier mode de réalisation, une vue partielle, à même échelle et selon la même coupe que sur la figure 3, après le traitement d'attaque chimique du second matériau 22 et après le montage de la fenêtre de visualisation 14. Figure 6: selon un premier mode de réalisation, coupe semblable à celle de la figure 4, mais dans le cas o le second matériau 22 n'existe pas. Figure 7: selon un premier mode de réalisation, coupe semblable à celle de la figure 5, mais dans le cas o le second 15 matériau 22 n'existe pas. Figure 8: selon un second mode de réalisation, coupe selon le même plan que précédemment de la fenêtre de visualisation 14 et de la seconde fenêtre 11 scellées, dans le cas o les plots de contact 13 sont portés par la fenêtre de visualisation 14. Selon un premier mode de réalisation (figures 1 à 7), la présente invention concerne un dispositif de visualisation par exemple un tube de visualisation, dans lequel la seconde fenêtre 11, qui présente les plots de contact 13, est constituée d'une plaque de fibres optiques à faces parallèles et polies optiquement Il 25 est connu qu'une plaque de fibres optiques est composée d'une multitude de fibres de verre parallèles entre elles, d'indice de réfraction élevé, noyées dans un ou plusieurs autres verres d'indice plus faible appelés verres d'enrobage (figure 3), constituant les premier 21 et second 22 matériau dans ce mode de réalisation, et 30 permettant la propagation de la lumière par le mécanisme de réflexion totale apparaissant au niveau du contact du verre de coeur 20 et du premier verre d'enrobage 21, élément par élément, sans diaphotie entre eux On sait également que les verres, constituant la fibre optique, ont des compositions chimiques différentes Il est 35 donc possible grâce à un choix judicieux des agents chimiques de -5 254838 10 pouvoir attaquer et dissoudre au choix, soit un ou plusieurs verres d'enrobage, soit le verre de coeur. Un des moyens de l'invention est de réaliser le réseau de canaux, servant à la circulation daun fluide réfrigérant, en 05 dissolvant partiellement par un agent chimique un ou plusieurs verres d'enrobage tout en conservant le verre de coeur On dispose ainsi, figures 1 à 5, d'un support, la plaque de fibres optiques, constituant la seconde fenêtre 11, ayant sur une 12 de ses faces une multitude de petits plots de contact 13 constitués par le verre 10 de coeur 20 entouré ou non de un ou plusieurs verres d'enrobage 21, 22, plots de contact rendus proéminents après dissolution d'un ou plusieurs des verres d'enrobage Cette opération est effectuée après avoir protégé par un vernis ou une résine les bords et l'une des faces dudit support avant l'attaque chimique, ledit vernis ou 15 ladite résine étant éliminés ensuite. Dans le cas (figure 6) o le second matériau 22 n'existe pas, le premier matériau 21 est constitué du verre d'enrobage, celui-ci est dissous sur toute la hauteur des plots de contact 13, et l'espace ainsi libéré constitue la chambre de 20 refroidissement 26 ou eircule le fluide de refroidissement. Néanmoins, il peut apparattre dans la zone de contact entre le verre de coeur et le fluide réfrigérant une petite perte de lumière, le fluide réfrigérant pouvant ne pas se comporter d'une manière aussi efficace que le verre d'enrobage lui-mine pour qu'il 25 y ait réflexion totale. Dans le cas (figure 4) o les premier 21 et second 22 matériaux sont deux verres d'enrobage différents, celui le plus proche du verre de coeur est conservé sur la totalité de la hauteur des plots de contact 13 afin que les pertes latérales de lmière 30 deviennent très faibles, la chambre de refroidissement 26 étant alors constituée par l'espace laissé libre apres dissolution partielle, selon l'invention, du second matériau 22 Alors le premier matériau 21 est constitué du verre d'enrobage le plus proche du verre de coeur et, le second matériau 22 est constitué du 35 ou des autres verres d'enrobage. 25488 10 Ces plots de contact 13 vont ainsi servir à la fixation de la fenêtre de visualisation 14, la répartition dense et régulière desdits plots de contact 13 assure une très bonne tenue mécanique de ladite fenêtre de visualisation 14, dont l'épaisseur 05 peut ainsi être réduite tout en résistant correctement aux forces de pression dues à l'existence d'une faible pression dans le tube de visualisation lui-même. Cette fenêtre de visualisation 14 est scellée ou collée à la seconde fenêtre 11 par l'intermédiaire desdits plots de contact 13, et reçoit, sur la face interne 10 opposée à la face collée, le luminophore constituant l'écran de visualisation 24. Ladite fenêtre de visualisation 14 peut être constituée d'une lame de verre mince, d'une lame cristalline ou encore d'une lame mince de fibres optiques, chacune apportant ses qualités optiques 15 particulières, conductibilité thermique, résolution optique. La chambre de refroidissement 26 ainsi constituée, entre les deux fenêtres 11, 14 et entre les plots 13, est pourvue à deux extrémités d'un conduit d'arrivée 15 et d'un conduit semblable de sortie pour le fluide réfrigérant, les bords des deux fenêtres 20 ainsi réunies sont munis d'un surmoulage 16 laissant passer les conduits et assurant l'étanchéité sur toute la périphérie du contact entre les deux fenêtres Un système de type brise-jet 25 assure la répartition du fluide réfrigérant aux deux extrémités selon les caractéristiques souhaitées d'écoulement. Une particularité souhaitée, mais non limitative, est que lesdits autres verres d'enrobage présentent des caractéristiques de dissolution telles qu'ils puissent être facilement attaqués par les agents chimiques les plus courants tels que par exemple des composés à base d'aeide chlorhydrique pour les verres 30 riches en baryum ou en lanthane et des bases fortes (soude ou potasse) de façon à complexer les verres riches en silice. Selon un second mode (figure 8) de réalisation de l'invention, les plots de contact sont répartis sur la fenêtre de visualisation 14 qui reçoit le luminophore Pour assurer un refroi35 dissement efficace du luminophore selon l'invention, il est nécessaire que la fenêtre de visualisation 14 soit amincie entre lesdits -7- 25488 1 O plots de contact La résistance mécanique de l'ensemble constitué des deux fenêtres réunies, est liée à la répartition des plots de contact selon l'invention, et à l'utilisation pour la seconde fenêtre 11 d'une épaisseur plus grande que n'avait la fenêtre de vi05 sualisation 14, dans le premier mode de réalisation, afin que les qualités globales de résistance aux forces de pression soient conservées. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, les conduits de lumière, constitués par des éléments de fibres op10 tiques, sont fixés entre eux par le second matériau 22 qui peut être autre que ceux déjà indiqués, par exemple un matériau composite connu tel qu'une résine chargée avec une substance choisie pour ses propriétés de bonne conductibilité thermique, et/ou ses propriétés de résistanee mécanique, et/ou ses propriétés associées 15 à des caractéristiques de coefficient de dilatation adaptées pour le scellement du dispositif de visualisation dans des applications selon l'invention. Dans ce troisième mode de réalisation, la seconde fenêtre 11, constituée d'une plaque de fibres optiques, est attaquée, 20 selon la face qui ne s'oppose pas à la fenêtre de visualisation 14, en utilisant les mêmes procédé et moyen que dans les premier et second modes de réalisation On élimine ainsi un ou plusieurs des verres d'enrobage de ladite tranche de fibres optiques sur une profondeur souhaitée Par un procédé connu de moulage le ou les verres 25 d'enrobage enlevés sont remplacés par exemple par un matériau ayant les propriétés souhaitées, par exemple une résine conductrice thermiquement La face ainsi reconstituée est polie pour disposer des qualités optiques nécessaires Les étapes suivantes se déroulent ensuite pour former les plots de contact sur la face s'opposant à 30 l'autre fenêtre selon le procédé décrit dans le premier mode de réalisation L'intérêt de ce troisième mode de réalisation est de remplacer le verre d'enrobage constituant le second matériau de la plaque de fibres optiques initiale, par un matériau composite lui conférant des propriétés nouvelles quant à, par exemple, sa faci35 lité de scellement, sa conductibilité thermique, et/ou sa résistance mécanique. -8 25488 10 i.La nécessité d'effectuer un refroidissement du luminophore se présente dans le cas o la puissance électrique du pinceau d'électrons est telle qu'il se produit un échauffement substantiel dudit luminophore Ceci se présente pour des dispositifs de 05 visualisation tels que: un tube de visualisation dans le cas o la puissance électrique dissipée sur l'écran devient importante, ou plus couramment dans les tubes de projection qui nécessitent une puissance électrique dissipée sur l'écran 10 importante, ou encore dans des dispositifs de visualisation à écrans plats de grande surface exploitant le mécanisme de décharge dans les gaz, habituellement dénomés dispositifs à écran plat. -9 25488 10 REVENDICATIONS: 1 Dispositif de visualisation comprenmant une enveloppe sous basse pression, ayant une fenêtre de -visualisation qui possède sur sa face interne un écran de visualisation, et devant sa face 05 externe, sensiblement parallèle à la fenêtre de visualisation, une seconde fenêtre présentant une bonne transparence globale, un fluide réfrigérant circulant entre la fenetre de visualisation et la seconde fenêtre, celles- ci ëtant en contact en certaines zones, caractérisé en ce que ces zones de contact sont constituées par des 10 plots de contact, sensiblement d'égale hauteur, disposés régulièrement à la surface d'une des fenêtres, sur la face dirigée vers l'autre fenêtre, lesdits plots de contact se prolongeant sensiblement rectilignement à travers la fenrtre qui les possède, les plots de contact et leurs prolongements formarint des conduits de lumière 15 constitués d'un verre de coeur entouré: - premièrement sur la hauteur desdts plots de contact soit d'un premier matériau soit d'un fluide reéfrigérant ayant tous deux un indice de réfraction plus faible que celui dudit verre de coeur. -deuxiÈmement sur la totalité desdits prolongements par ledit premier matériau, lesdits conduits de lumière étant fixés entre eux sur la hauteur desdits prolongements soie directement, soit par un second matériau, et séparés sur la hauteur desdits plots de contact par 25 ledit fluide réfrigérant. 2 Dispositif de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier matériau est un verre. 3 Dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 2, caractérise en ce que le second matériau est un verre. 4 Dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plots de contact sont situés sur l'une des fenêtres constituée d'une plaque de fibres optiques, les premier et second matériaux étant constitués par les verres d'enrobage entourant ledit verre de coeur de ladite plaque de fibres op35 tiques. -10 25488 1 O Dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le second matériau est un matériau composite. 6 Dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 2 et la revendication 5, caractérisé en ce que l'une des fenêtres possède des conduits de lumière constitués d'éléments de fibres optiques fixes entre eux par un second matériau. 7 Dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fenêtre de visualisation, dans 10 le cas o elle ne possède pas les plots de contact, est une lame de verre, une lame cristalline, ou une plaque de fibres optiques. 8 Dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de visualisation est 15 un tube de visualisation ou un tube de projection. 9 Dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de visualisation est un dispositif à écran plat. Dans la réalisation d'un dispositif de visualisation selon une des revendications 1 à 9, procédé pour l'obtention de l'ensemble constitué par la fenêtre de visualisation réunie à la seconde fenêtre par lesdits plots de contact comportant les étapes suivantes: a) choix de deux plaques en matériau transparent dont 25 l'une au moins est une plaque de fibres optiques sensiblement perpendiculaires aux faces, constituée de deux verres au moins de nature différente à savoir un verre de coeur et un ou plusieurs verres d'enrobage; b) dépôt sur les bords latéraux de la plaque de 30 fibres optiques et sur l'une des faces d'un vernis ou résine de protection d'attaque chimique; c) attaque chimique de la plaque de fibres optiques selon la face restée nue à l'aide d'un agent chimique dissolvant un ou plusieurs verres d'enrobage sans attaquer le verre de coeur pen35 dant un temps suffisant pour que la profondeur d'attaque corresponde à la hauteur désirée des plots de contact ainsi constitués; -1 i 25488 1 O d) élimination du vernis ou résine de protection et des résidus des produits d'attaque chimiques; e) par collage ou scellement, réunion des deux plaques l'une sur l'autre par la face munie de plots de contact de la 05 plaque de fibres optiques; f) surmoulage du pourtour de l'ensemble des deux plaques réunies avec ménagement de deux conduits pour l'entrée et la sortie du fluide de refroidissement.