Brevet FR2642897A1 — publié le 19900810

Ecran fluorescent pour tube cathodique La présente invention concerne un écran pour tube cathodique comprenant une couche de luminophore du côté de 1'intérieur du tube, et une dalle de verre du côté de l'extérieur du tube. Un tel écran fluorescent est couramment inclus dans toute sorte de tubes cathodiques, tels que tubes pour récepteur de télévision ou pour moniteur de terminal, tubes à plasma, tubes électroluminescents cur apcarei de mesure, etc... L'écran constitue une source d'image qui est caractérisée non seulement par sa luminance, dite également brillance, mais aussi pdr une certaine réflectivité de la lumière, dite albédo. L'albédo depend principalement de la réflectance de la couche de luminoph@re, tel'e que phosphore, qui reçoit la lumière ambiante à raviers la dalle de verre et qui - a réfléchit dan ia dalle de verre.De même, la lumière issue d'un spct ou d'une image est réfléchie en partie sur les divers dioptres de l'écran, et les parties réfléchies en addition avec la lumière ambiante polluent l'image, et n@ta@ment l.s parties noires de l'image. I1 apparat ainsi que l albédo traduit le contraste de écran. Actuellement pour réduire l'albédo d'un écran cathodique, la dalle de verre supportant la couche de luminophore est teintée, ou bien une plaque filtrante absorbante est rapportée sur la face extérieure de l'écran. Ce procédé permet d'absorber plus la lumière ambiante réfléchie qui traverse deux fois l'absorbant, dalle teintée ou plaque filtrante, que la lumière émise par la couche de luminophore. Ainsi, une amélioration de contraste d'un facteur prédéterminé est obtenue aux dépens d'une perte de luminance du meme facteur. La présente invention vise à fournir un écran fluorescent qui, pour une luminance donnée comparativement à un écran selon la technique antérieure offre une réflectivité plus faible et donc un contraste plus élevé. L'invention repose sur les principes suivants. En l'absence d'élément p@@arisant et magnét@-optique la transparence d'un milieu est indé@endante du sens de la lumière le traversant. Toutefois, la transparence du milieu est déterminée par la réflectfvité et l'absorption du milieu. La répartition du c@mplément à 1 de la transmissivité du milieu entre absorption et réflexion n'est pas régie par des lois intransgressables. Par exemple, pour une couche métallique dont la partie imaginaire de l'indice de réfraction représente l'absorption, il est connu que, lorsque la couche métallique est accolée à du verre, la face de la couche adjacente au verre est plus fortement réflectrice que la face de la couche du côté air. L'invention fait donc appel à l'interposition d'une couche métallique dans un écran fluorescent connu. En d'autres termes, un é@ran tel que défini dans l'entrée en matière comprend, en outre, selon l'invention, une couche intermédiaire située entre la couche de lurin@ph@re et la dalle de verre et colportant au moins une couche métallique, ou plus généralement une couche à indice de réfraction complexe.Dans ces conditions, la couche intermédiaire réfléchit autant que possible la lumière vers la couche de luminoph@re et outre une réflectivité au niveau du dioptre avec la dalle qui est celui d autres asr-ects de l'invention, la couche intermédiaire pet égale@e@t comprendre une ou plusieurs couches à fort indice de réfraction, e semiconducteur ou en diélectrique, dont les épaisseurs St indices de réfraction sont choisis en fonction du contraste recherché, et qui sont accolées ensemble entre la dalle de verre et la couche métallique. D'autres avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations selon l'invention, en référence à la figure unique annexee montrant un écran fluorescent comportant une couche intermédiaire composite à métal et semiconducteur. L'écran EC selon la réalisation illustrée est constitué, à partir de l'intér@eur IN d'un tube cathodique, côté culot du tube, ver l'extérieur -:s. de ce tube, par la superposition d'une couche de lurincpS re T, d'une couche intermédiaire CI caractérisant l'invention et d'une dalle de verre DV. En outre, comme dans les é@rans connus, l'é@ran EC est légèrement convexe et peut comprendre une couche @étallique mince, typiquement en aluminium, déposée sur la face intérieure de la couche de luminophore L et reliée à une anode du tube cathodique. Si on désigne par a l'albédo de la couche de luminophore L et par r, r' et t les coefficients de réflexion vers la dalle de verre et vers la couche L et de transmission du dioptre entre la couche L et la dalle de verre DV, la réflectivité équivalente de l'écran pour un rayon incident ayant une amplitude égale à l'unité est R = r + at2 + a2rt2+a3r,2t2 + 4r,3t2 + soit R = r + at(t + ar't + a2r'2t + a3r'3t + ...) Le dernier terme entre parenthèses est égal - la transparence équivalente de la couche CI T = t + ar't + a r'-t + a r'-t + ... qui est une progression géométrique de raison ar' inférieure à l'unité, soit T = t/(l-ar') La réflectivité de l'é@ran peut alors s'é@rire : R = r + atT = r + at (1-ar') On définit alors un facteur de mérite de la couche CI tel que : M = aT2/R. Dans un écran classique comportant une couche de luminophore et une dalle de verre, associé à un filtre absorbant classique, la lumière provenant d'un spot sur la couche de luminophore est composée de la lumière directe ne traversant qu une fois la dalle de verre et donc affaiblie par le facteur t, et de la lumière parasite et diffusée par la couche L de luminophore. La lumière parasite traverse donc deux fois la dalle et est atténuée par le facteur t2. La réflectivité de la dalle est donc R = at2 et le facteur de mérite tel qu'il a été défini est toujours égal à 1. Par contre, selon l'invention la couche intermédiaire CI vise réduire la réflectivité de l'écran du côté de la dalle de verre t, sans pour cela diminuer la transmissivité de l'écran. Le acteur de mérite M de a couche CI est donc supérieur à l'unité, ou en d'autres termes, le facteur de mérite traduit une comparaison de la réflectiv:té d'un écran connu comportant un filtre absorbant avec la réflectivité de l'écran EC selon l'invention. Afi de fixer les idées, les caractéristiques de quelques réalisations d'écran selon l'invention sont indiquées ci-après. Les luminophores dans la couche L sont en phosphore ayant un @lbédo égal à 0,9, et la couche L et la dalle de verre ont un indice de réfraction égal à 1,5. La couche intermédiaire CI est composée d'une couche mince métallique X, typiquement en aluminium ou en cuivre, et d'une couche mince semiconductrice SC, telle que silicium amorphe, généralement plus épais que la couche M. La couche métallique M est accolée à la couche de phosphore, tandis que la couche semiconductrice SC est accolée à la face intérieure le la dalle de verre DV. Les épaisseurs des couches M et SC dans es deux tableaux @ et II ci-après sont optimisées à des valeurs @inimales afin de minimiser les effets d'incidence oblique sur l'écran. Les tableaux I et II suivants correspondent respectivement à une couche en aluminium M ayant un indice de réfraction complexe nA = 1 3 + 7, Ri avec différentes épaisseurs eAL' et à une couche z cuivre M ayant un indice de réfraction complexe #CU = 0,3 + 3i avec différentes épaisseurs eCU pour différentes couches @@ semiconductrices SC ayant les indices de réfraction complexes #SC et des épaisseurs eSC. TABLEAU I #AL = 1,3 + 7,5i eAL #SC eSC R T M 120 2,5 + 0,3 i I TOC A 0,7 % 13 % 2 80 2,5 + 0,2 i 1 700 4 % 26 % 1,5 110 2,5 + 0,6 i 550 1,4 % 18 % 2,2 150 A 2,5 + 0,7 i 55C A 0,3 % 10 Z 3,3 120 A 2,5 + 0,8 i 550 A 1 @ 12 % 1,4 150 2 + 0,7 i @50 0,2 % 7,4 % 2 120 3 + 0,@ i 200 1,5 % 21 % 2,5 120 3 + 0,8 i @00 1,7 % 18 % 1,8 TABLEAU II #CU = 0,3 + 31 eCU #SC eSC R T M 450 A 2,5 + 0,7 i 400 A 2,5 % 27 % 2,5 500 A 2 + 0,7 i 600 A 0,3 se 12 % 3,8 400 A 2 + 0,6 i 600 A 2,3 ~ 25 % 2,5 50 A 2 + 0,8 i 600 A 1 " 16 v 2,1 Dans le tableau I, il apparaît cue l'Invention améliore le contraste des crans à fort contraste d'un facteur typiquement de 3 envircn pour une transparence de 10 invention : T = 10 , R = 0,3 % technique antérieure : T = 10 % R = a T2 # 0,9 % Toutefois, l'aluminium est mal adapté à l'amélioration des tubes à faible contraste.Un métal ayant une partie réelle d'indice de réfraction faible, tel que le cuivre selon le table II, ou bien l'or, est mieux adapté et contribue à augmenter le contraste d'un facteur typiquement de 2,5 pour une transparence de 25 % invention : T = 25 % R = 2,3 % technique antérieure : T = 25 % R = a T1 = 5,6 % Selon d'autres variantes plus -complexes, le contraste peut être encore amélioré en superposant plusieurs couches diélectriques SC, superposition pouvant combiner diverses couches semiconductrices et/ou en diélectriques ayant des indices de réfraction et des épaisseurs différentes, en augmentant l'indice de réfraction de la dal'e DV et en diminuant l'indice de réfraction du phosphore. La fabrication d'un écran EC selon l'invention fait appel à des techniques analogues à celles mises en oeuvre pour la fabrication d'écrans fluorescents connus. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Ecran (EC) pour tube cathodique comprenant une couche de luminophore (L) du côté de l'intérieur (IN) du tube, et une dalle de verre (DV) du côté de l'extérieur (EX) du tube, caractérisé en ce qu'il comprend une couche intermédiaire (CI) située entre la ouche de luminophore (L) et la dalle de verre (DV) et comportant au moins une couche métallique (M). 2 - Ecran conforme à la revendication 1, caractérisé er. ce r-e La couche intermédiaire (CI) comprend une couche à fort indice de réfraction (SC;,- accolée à la couche métallique (M). 3 - Ecran conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qui la couche métallique (M) est accolée à la couche de luminophore (I), et la couche à fort indice de réfraction (SC) est accolée à la dalle de verre (DV) 4 - Ecran conforme à la revendication @ ou 3, @@@@ é@isé en @@ que la couche à fort indice de réfraction kSC) est en semiconducteur ou en diélectrique. 5 - Ecran conforme à l'une quelconque des revendications 2 à , caractérisé en ce qu'il comprend une superposition de plusieurs couches diélectriques (SC) ayant des indices de réfraction (#SC) différents. 6 - Ecran conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur (eSC) de la couche diélectrique (SC) est supérieure à l'épaisseur (eAl ; eCU) de la couche métallique (M).