Brevet FR2830982A1 — publié le 20030418

2110/01 1 2830982 La présente invention concerne les cathodes à oxydes à chauffage direct qui sont utilisées pour les tubes d'affichage fluorescents, les unités de source de lumière, mettant en _uvre le principe d'un tube d'affchage fluorescent, les grands écrans d'affichage, les sources de lumière pour s imprimantes et dispositifs luminescents pour rétro-éclairage. En particulier, la présente invention concerne les cathodes à oxydes à chauffage direct ayant chacune de bonnes caractéristiques d'émission et une faible consommation d' énergie et a des tubes d' affichage fluorescents utilisant celles-ci. o La figure 22 est une vue en perspective représentant un tube d'affichage fluorescent 1. La figure 23 est une vue en coupe représentant le tobe d'affichage fluorescent de la figure 22. Le tube d'affichage fluorescent 2 présente une structure de tube triode. Un récipient sous vide est formé par un substrat de verre isolant 2, un verre antérieur 30 et un verre d'espacement 31. Le récipient sous vide contient une anode 24, une grille 4 et des filaments cathodiques 5 chacun agissant en tant que cathode à oxydes à chauffage direct. Un trou passant 22 est formé dans la surface supérieure de la couche de câblage 21 stratifiée sur la surface supérieure du substrat isolant. Un matériau conducteur 23 est inséré dans le trou passant 2 0 22. L'anode 24 est stratifiée sur la surface supérieure de la couche d'isolation grâce au matériau conducteur. Les flaments cathodiques 5, chacun émettant des électrons thermiques, sont disposés et soutenues par des ancres de filament. Des signaux électriques sont fournis extérieurement aux anodes, aux grilles et aux filaments cathodiques grâce aux broches de connexion 6. Afin de fabriquer le filament cathodique 5, des poudres de carbonate mélangées 52 de métaux alcalino-terreux (par ex. baryum (Ba), strontium (Sr) et calcium (Ca)) sont déposées sur une épaisseur de plusieurs microns 2 2830982 sur la surface d'une âme métallique très fne 51 (par ex. tungstène ou rhénium tungstène) d'un diamètre de 5 à 41 m. Les filaments cathodiques sont disposés dans le récipient du tube d'affichage fluorescent. Ensuite, lorsque le récipient est mis sous vide, les filaments sont chauffés électriquement pour les convertir en oxydes. Ainsi, chaque cathode à oxydes à chauffage direct est formée en tant que source émettrice d'électrons. Dans le tube d'affichage fluorescent 1, les électrons émis à partir des filaments cathodiques 5, qui sont accélérés aux moyens de la grille 4, 1 0 frappent la couche de substance fluorescente 25 formée sur l' anode 24. Les électrons accélérés excitent la couche de substance fluorescente 25, et de la lumière est ainsi émise par celle-ci. Afin d'émettre de la lumière à partir de la couche de substance fluorescente avec efficacité, il est nécessaire que le flament cathodique ait une capacité d'émission améliorée et une consommation d'énergie réduite. De manière générale, lorsqu'une cathode à oxydes est chauffée, le flux d' électrons thermiques (courant saturé) par unité de temps d' émission de la surface de celles-ci est exprimé par l'équation de Richardson- Dushmann ci-dessous: I -SATneX-ki) OU: I, est un courant saturé (un courant maximal (A) dérivé d'un matériau à une température); S est une surface d'émission d'électrons thermiques (cm2) d'une cathode; 3 2830982 A est une constante d'émission d'électrons thermiques (A/cm2Kn) (soit T2 dans l'équation, et K2 en unités ou Tn dans i'équation et Kn en unités de sorte que les unités s'équilibrent dans l'équation); T est la température d'une cathode (K); e est une charge d'électron; est le travail d'extraction (eV); et k est la constante de Boltzmann. Comme le montre l'équation, pour augmenter la densité du courant saturé Is, il y a trois conditions: (1) une température de cathode plus élevée, o (2) une surface d'émission thermique plus grande et (3) un travail d' extraction plus faible. Le travail d'extraction si est une valeur inhérente déterminée par le matériau émetteur d'électrons et par le procédé de fabrication. Lorsqu'il est supposé que le travail d'extraction de l'oxyde ternaire de (Ba, Sr, Ca)O est d'environ 0,9 eV et est constant pour les tubes d'affichage fluorescents respectifs, on estime qu'augmenter la surface d'émission d'électrons thermiques S de la cathode et augmenter la température de la cathode T. peut se traduire par une amélioration de la capacité d'émission de la cathode. o La surface d'émission thermique S peut être agrandie en augmentant la quantité de revêtement d'oxyde, à savoir, l'épaisseur du revêtement. Toutefois, l' augmentation de la quantité de revêtement d'oxyde entrâînant de l'accroissement de la chaleur rayonnante de la surface de la cathode à oxydes, la température affectant la capacité d'émission peut être réduite. 2 5 Certaines publications de l' art antérieur proposent des techniques concernant les problèmes susmentionnés. Selon le brevet japonais du domaine public n 9-148066, la surface émettrice d'électrons correspond à 4 2830982 la surface d'un filament cathodique sur lequel un oxyde ternaire est déposé. L'oxyde ternaire, formé de baryum, de strontium et de calclum, présente une épaisseur de 6,5 à 7,5,um, de sorte qu'une bonne capacité d'émission puisse étre obtenue avec une consommation d'énergie fixe et dans un bon état d'équilibre. Le brevet japonais du domaine public n 60-63484 propose un procédé de production d'une cathode d'oxydes purs, dont la taille de grain (diamètre) est réduite, présentant de bonnes caractéristiques d'émission. Ce procédé comprend les étapes consistant à réaliser des grains (ou particules) o de carbonate de métal alcalino-terreux en agitant et en faisant réagir une solution aqueuse de carbonate d'ammonium dans une solution aqueuse de nitrate d'un métal alcalino-terreux (tel que le baryum (Ba), le strontium (Sr) et le calclum (Ca)), à une grande vitesse de révolution; réaliser la solution d'électro-déposition en mélangeant et en dispersant le carbonate de métal alcalin, un agent de liaison et un solvant organique; déposer dans un récipient, les filaments cathodiques chacun constitué d'une âme de tungstène (W) présentant une surface sur laquelle les carbonates sont déposés en utilisant la solution d'électro-déposition et décomposer thermiquement le carbonate ternaire constitué d'un métal alcalino-terreux, o en mettant le récipient sous vide. En raison de la récente demande en économie d'énergie, on a demandé de réduire la consommation d'énergie d'un tube d'affchage fluorescent. L'objectif de la présente invention est de réduire la consommation d'énergie d'un filament cathodique, de 50% à 70% de la consommation énergétique d'un tube d'affichage fluorescent et de réduite la consommation d' énergie d'un tube d' affichage fluorescent utilisant les filaments cathodiques. 2830982 Résume de l'invention Les inventeurs de la présente demande de brevet ont étudié avec attention dans le but de réduire la consommation énergétique d'un tube d'affichage fluorescent. À la suite de quoi, les inventeurs ont découvert qu'en recouvrant uniformément de particules fnes de carbonate ternaire la surface d'un fil de métal formant l'âme on peut réduire la consommation d'énergie du filament cathodique. En outre, les inventeurs ont découvert qu'une réduction de la consommation d'énergie des filaments cathodiques de 50% à 70% de la puissance totale consommée du tube d'affichage fluorescent peut être obtenue en utilisant le filament cathodique de la présente invention. La présente invention a pour objet de résoudre les problèmes susmentionnés. Un objet de la présente invention est de proposer une cathode à oxydes à chauffage direct qui présente de bonnes caractéristiques d'émission et réduise la consommation énergétique. Un autre objet de la présente invention est de proposer un tube d'affchage fluorescent qui utilise la cathode susmentionnée. Un aspect de la présente invention concerne également une cathode à oxydes à chauffage direct dans laquelle un matériau émetteur d'électrons o présentant une épaisseur de 0,5 à 0,4 m est formé sur la surface de l'âme métallique. Un autre aspect de la présente invention concerne une cathode à oxydes à chauffage direct dans laquelle une solution solide de matériau émetteur d'électrons formée de grains cristallins d'oxyde ayant chacun une taille moyenne de grain de 0,1 m à 2,0 m est déposce sur la surface d'une âme métallique. 6 2830982 Un autre aspect encore de la présente invention concerne une cathode à oxydes à chauffage direct dans laquelle un matériau émetteur d'électrons est déposé sur une surface d'une âme métallique, le matériau émetteur d'électrons étant une solution solide formée de grains ayant chacun une taille moyenne de grain d'au moins 0,1 à 2,0 m, le matériau émetteur d'électrons présentant une épaisseur moyenne de 0,5 à 4,0 m. Encore un autre aspect de la présente invention concerne une cathode à oxydes à chanffage direct dans laquelle un matériau émetteur d'électrons est déposé sur une surface d'une âme métallique, le matériau émetteur d'électrons étant constitué de grains cristallins d'oxyde de particules de carbonate ayant chacune une taille moyenne de grain d'au moins 0,1,um à 2,0 1lm. Dans la cathode à oxydes à chauffage direct, l'âme métallique comprend une âme de tungstène ou une âme de rhénium tungstène. Dans une cathode à oxydes à chauffage direct, le matériau émetteur d'électrons comprend un oxyde ternaire constitué au moins de baryum, de strontium et de calcium. Dans une cathode à oxydes à chauffage direct, le matériau émetteur d'électrons comprend un oxyde ternaire dans lequel le rapport du baryum (Ba), du strontium (Sr) et du calclum (Ca) est au moins Ca: Sr: Ba = (5 à ): (25 à 60): (30 à 60). Encore un autre aspect de la présente invention concerne un tube d'affichage fluorescent comprenant en tant que source thermoïonique la cathode à oxydes à chauffage direct selon la présente invention. 7 2830982 Brève description des dessins Ceci, et d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée suivante et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fgure 1 est une vue latérale en coupe représentant partiellement un tube d'affichage fluorescent présentant un filament cathodique selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est un diagramme représentant l'appareil d'électro déposition destiné à la fabrication des flaments cathodiques selon un mode de réalisation de la présente invention; la fgure 3 est un histogramme représentant une distribution de la viscosité de particules de carbonate de 3,0,um de l'art antérieur; la figure 4 est un histogramme représentant la distribution de la viscosité de particules de carbonade de 2,0,um utilisées selon la présente invention; la figure 5 est un histogramme représentant la distribution de la viscosité de particules de carbonade de 0,5 m utilisées selon la présente invention; la figure 6 est un graphique représentant la consommation d'énergie d'un tube d'affichage fluorescent utilisant des filaments cathodiques selon la présente invention; la figure 7 est un graphique représentant le courant saturé du filament d'un tube d'affchage fluorescent utilisant des filaments cathodiques selon la présente invention; 2 5 la fgure 8 est un graphique représentant les taux résiduels de courant saturé d'un tube d'affichage fluorescent utilisant des filaments cathodiques selon la présente invention; 8 2830982 la figure 9 est un graphique représentant les taux résiduels de courant saturé d'un tube d'affichage fluorescent utilisant des filaments cathodiques selon la présente invention; la figure 10 est une photographie (x 1000) d'un filament cathodique selon la présente invention sur lequel des particules de 0,5 m sont déposées sur une épaisseur de 2,5 m; la figure 11 est une photographie (x 3000) d'un filament cathodique selon la présente invention sur lequel des particules de O,5,um sont déposées sur une épaisseur de 2,5 m; o la figure 12 est une photographie (x 1000) d'un filament cathodique selon la présente invention sur lequel des particules de 0,5 m sont déposées sur une épaisseur de 4,um; la figure 13 est une photographie (x 3000) d'un filament cathodique selon la présente invention sur lequel des particules de 0,5,um sont déposées sur une épaisseur de 4 1lm; la figure 14 est une photographie (x 1000) d'un filament cathodique selon la présente invention sur lequel des particules de 2,0 m sont déposées sur une épaisseur de 4 m; la figure 15 est une photographie (x 3000) d'un filament cathodique o selon la présente invention sur lequel des particules de 2,0 m sont déposées sur une épaisseur de 6,5 m; la figure 16 est une photographie (x 1000) d'un filament cathodique sur lequel des particules de 3,0 m sont déposées sur une épaisseur de 6,5 m; la figure 17 est une photographie (x 3000) d'un filament cathodique sur lequel des particules de 3,0 m sont déposées sur une épaisseur de 6,5,um; 9 2830982 la figure 18 est une vue en coupe représentant l'âme métallique sur laquelle un carbonate présentant une épaisseur de 0,5 m est déposé en une couche unique; la figure 19 est une vue en coupe représentant l'âme métallique sur laquelle un carbonate présentant une épaisseur de 2,0 m est déposé en couches multiples; la figure 20 est une vue en coupe représentant l'âme métallique sur laquelle un carbonate présentant une épaisseur de 3,0 m est déposé en une couche unique; o la fgure 21 est une vue en coupe représentant une âme métallique sur laquelle une couche de carbonate présentant une épaisseur de 3,0 1lm de carbonate est déposé en couches multiples; la fgure 22 est une vue en coupe latérale, partiellement brisée, représentant un tube d'affichage fluorescent sur lequel un filament cathodique classique est monté; et la figure 23 est une vue en coupe latérale agrandie représentant un tube d'affichage fluorescent sur lequel des filaments cathodiques classiques sont montés. Description des modes de réalisation Pour réaliser un flament, tout d'abord un carbonate de métal alcalinoterreux (Ba, Sr, Ca)CO3 est électro-déposé sur une âme de tungstène d'un diamètre de 5 à 41,um, avec un liant organique acrylique. Lorsqu'une solution mélangée de Ba(NO3)2, Sr(NO3)2 et Ca(NO3)2, bien raffinés, est ajoutée à une solution de Na2CO3 ou de (NH4)2CO3, la réaction suivante, par exemple, intervient: 2 8 3 0 9 8 2 (B a, Sr, C a) (N O 3)2 + N a2 C O 3--la, Sr, C a) C O3 + 2 N a N O 3 (2) Par cette réaction, le carbonate ( Ba, Sr, Ca)CO3 forme un précipité blanc. Le carbonate est obtenu en lavant suffsamment le sédiment avec de l'eau tiède. À l'étape de la conclusion de la phase de mise sous vide du tube d'affchage fluorescent du procédé d'assemblage, le carbonate est chauffé électriquement à environ 1000 C sous vide. Ainsi, le liant organique est décomposé et vaporisé tandis que le carbonate est décomposé thermiquement en oxydes grâce à la réaction suivante: 3 (B a, S r, C a) C O 3--3 C O2 + 3 (B a, S r, C a) O (3) À cet instant, une partie des molécules de BaO est réduite au moyen de l'âme de tungstène qui est un métal base, et la réaction suivante intervient: B a O --+ B a + (l /2) 0 2 (4) Ainsi des atomes libres de Ba sont produits et agissent en tant que sources d'émission d'électrons. La réaction chimique (4) intervient sur l'interface entre l'âme métallique et le BaO. Ainsi, des atomes libres de Ba sont créés par la réduction du BaO. Les présents inventeurs pensent que les atomes de Ba agissaient en tant qu'émetteurs d'électrons et que le carbonate ternaire déposé de manière dense sur la surface de l'âme fine de tungstène fournissent une capacité d'émission d'électrons suffisante même lorsque la 11 2830982 quantité de revêtement est faible. En outre, on a supposé que les atomes libres de Ba peuvent réduire la consommation d'énergie réactive du filament cathodique, provoquée par l'épaisseur du carbonate ternaire. Dans une autre hypothèse des inventeurs, le carbonate ternaire déposé de manière dense sur l'âme métallique fournirait une capacité d'émission suffsante même lorsque la quantité de celui-ci est faible. La réduction de la chaleur rayonnante provenant de la surface de la cathode à oxydes provoquée par une quantité accrue d'oxyde déposé peut conduire à la fabrication d'un filament cathodique présentant une faible consommation d'énergie. Les présents inventeurs ont confirmé les hypothèses ci-dessus comme suit: Des particules de (Ba, Sr, Ca) de 3,0 m (D90 = 8,22, D50 = 3, 00, D10 = 1,15), des particules de 2,0,um (D90 = 5,62, D50 = 2,00, D10=0, 20) et des particules de 0,5 m (D90=2,32, D5 =0,50, D10 = 0,04) sont préparées comme carbonate ternaire utilisé pour le filament cathodique. Le carbonate ternaire, un agent de liaison de résine acrylique et un solvant d'acétone ou alcoolique sont mélangées pour réaliser une solution destinée à être électro-déposée. Pour ce qui est des particules de 3,0 m (D90 = 8,22, D50 = 3,00, o D10 = 1,15), les particules avec une taille de grain (diamètre) allant jusqu'à 1,15,um représentent 10% du total, les particules d'une taille de grain allant jusqu'à 3,00 m, représentent 50% du total et les particules avec un diamètre de particule allant jusqu'à 8,22 m représentent 90% du total. La taille moyenne de grain est de 3,00 1lm. (la figure 3 représente une distribution de taille de grain de particules de 3,0 m). Pour ce qui est des particules de 2,0,um (D90 = 5,62, D50 = 2,00, D10 = 0, 20), les particules avec une taille de grain allant jusqu'à 0,2 m représentent 10% du total, les particules d'une taille de grain allant jusqu'à 12 2830982 2,00 m, représentent 50% du total et les particules avec un diamètre de particule allant jusqu'à 5,62 m représentent 90% du total. La taille moyenne de grain est de 2,0 m (la figure 4 montre une distribution de taille de grains de particules de 2,0 m). Pour ce qui est des particules de 0,5 m (D90 = 2,32, D50 = 0,50, D10 = 0, 04), les particules avec une taille de grain allant jusqu'à 0,04 m représentent 10% du total, les particules d'une taille de grain allant jusqu'à 0,50,um, représentent 50% du total et les particules avec un diamètre de particule allant jusqu'à 2,32 m représentent 90% du total. La taille o moyenne de grain est de 0,5 m (la figure 5 montre une distribution de taille de grains de particules de 0,5 m). Une solution électrolytique contenant des particules de 3,0,um, une solution électrolytique contenant des particules de 2,0 m et une solution électrolytique contenant des particules de 0,5 m sont préparées. En utilisant ces solutions électrolytiques, le carbonate ternaire est déposé à une épaisseur de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 m sur une âme de tungstène de diamètre 24,5,um, par cataphorèse. Des filaments cathodiques sont ainsi produits. Les filaments cathodiques ainsi formés sont disposés dans un tube o d'affichage fluorescent. Chaque filament cathodique est chauffé électriquement à environ 1000 C pour décomposer le carbonate tout en effectuant la mise sous vide. Ainsi, un tube d'affichage fluorescent, dans lequel des cathodes à oxydes à chanffage direct sont montées est fabriqué. Un mode de réalisation selon la présente invention va maintenant être décrit en plus de détails. 13 2830982 Procédé de production du carbonate: Les matériaux bruts constitués par de Ca(NO3)2 4H 2O, Sr(NO3)2 et Ba(NO3)2 sont pesés de sorte que lorsque le matériau brut est transformés chimiquement en CaCO3 SrCO3 et BaCO3 le rapport de CaCO3: SrCO3: BaCO3 = (5 à 25): (25 à 60): (30 à 60) en poids est obtenu. En suite le nitrate (sel) est agité et dissout dans l'eau, il est filtré pour en retirer les matériaux solides, de manière que seule une solution aqueuse reste. De plus, le matériau, (NH4)2CO3 H2O, est agité et dissout dans l'eau en ensuite filtré afin d'obtenir une solution aqueuse. o La solution aqueuse de nitrate d'un métal alcalino-terreux et la solution aqueuse de carbonate d'ammonium sont mises en réaction l'une avec l'autre tout en étant agitées et mélangées à la vitesse élevée de 1000 tours ou plus par minute. Ainsi un carbonate de métal alcalino- terreux (carbonate ternaire) est constitué. La réaction sous rotation à grande vitesse permet la formation de petits cristaux, la croissance du cristal étant bloquée. Le carbonate ternaire est rincé, déshydraté et séché. Des particules de carbonate ternaire pur sont ainsi produites. Procédé de production de l 'agent liant: L'agent liant renforce la force d'adhésion du carbonate ternaire après l'électro-déposition. Une résine acrylique ou un ester cellulosique est utilisé comme agent liant. Dans le présent mode de réalisation, une résine acrylique a été utilisce. Par exemple, l' agent liant est préparé en mélangeant et en séchant de l'Acrypet VH (fabriqué par Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) et de l'Acrypet VHK (fabriqué par Mitsubishi Rayon Co., Ltd) et ensuite en dissolvant le mélange dans de l'acétone. 14 2830982 Procédé de production de la solution destinée à être électro-déposée: La solution concentrée, qui est préparée en mélangeant le carbonate, l' agent liant, l' acétone et l' alcool isopropylique est préparée et stockée. En utilisation, l' agent liant est mélangé avec un solvant comme de l 'acétone, de l' alcool isopropylique de méthyle ou de l' alcool isopropylique pour créer une solution d'électro-déposition. Une solution d'électro- déposition est ainsi préparée. Différents contenus en solution d'électro-déposition ainsi produits sont mélangés d'une manière modifiable pour produire une solution 1C d'électro-déposition d'un poids spécifique de 0,8 à 0,9. Procédé d'électro-déposition: La solution d'électro-déposition 71 est placée dans le bain d'électro- déposition, comme le montre la figure 2. Une tension positive DC (+) est appliquée à la solution d'électro-déposition 71 et une tension négative DC (-) est appliquée à l'âme de tungstène S. La structure passe de manière continue dans la solution d'électro-déposition 71. Sur le principe de la cataphorèse, à la fois l'oxyde ternaire et l'agent liant peuvent être électrodéposés sur la surface de l'âme de tungstène 51 comme le montrent les figures 18 à 21. Le chiffre 8 représente un chauffage. Le chiffre 9 représente une bobine. La solution d'électro-déposition 71 dans le bain 70 est mu et répandu par la pompe pour l'électro-déposer uniformément sur l'âme de tungstène 51. Procédé d'assemblage: L'âme de tungstène 51 agissant en tant que cathode sur laquelle le carbonate ternaire 52 et l' agent liant sont électrodéposés, sont fxés 2830982 fermement et étirés avec les ancres de filament et les supports de filaments dans le tube d'affchage fluorescent. Ensuite, le récipient est mis sous vide. À l'étape finale du procédé de mise sous vide, la tension de cathode est appliquée à la cathode pour chauffer l'âme de tungstène tout en effectuant le vide dans le récipient. En conséquence, le carbonate ternaire déposé sur la surface de l'âme de tungstène est décomposé thermiquement. De l'oxyde et du dioxyde de carbone sont créés par la réaction chimique (3) tandis que le dioxyde de o carbone gazeux est évacué. Les oxydes de Ba, Sr et Ca sont déposés sur la surface de l'âme de tungstène fine. L 'agent liant est converti en CO2 par la décomposition thermique tandis que les CO2 gazeux sont évacués. En utilisant les solutions d'électro-déposition des trois types contenant un carbonate ternaire de particules de 3,0 m, un carbonate s ternaire de particules de 2,0 m et un carbonate ternaire de particules de 0,5 m, les filaments cathodiques sont préparés sur lesquels un oxyde ayant une épaisseur de 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 m est déposée sur l'âme de tungstène par cataphorèse. Pour ce qui est des particules de 3,0 m, puisque les particules ayant o chacune une taille de grain allant jusqu'à 1,15 m représentent 10% du total, l'épaisseur de la couche de substance émettrice d'électrons peut être établie jusqu'à 1,15 m. Pour ce qui est des particules de 2,0,um, puisque les particules ayant chacune une taille de grain allant jusqu'à 0, 2 m représentent 10% du total, l'épaisseur de la couche de substance émettrice d'électrons peut être établie jusqu'à 0,2 m. Pour ce qui est des particules de 0,5 m, puisque les particules ayant chacune une taille de grain allant jusqu'à 0,04 m représentent 10% du total, l'épaisseur de la couche de substance émettrice d'électrons peut être établie jusqu'à 0,04 m. 16 2830982 Les tubes d'affchage fluorescents dans lesquels les filaments cathodiques ci-dessus sont montés sont fabriqués et testés comme suit: Les mêmes conditions sont appliquées aux éléments à l'exception des flaments cathodiques. La substance fluorescente utilisée pour la couche de substance fluorescente est une substance fluorescente ZnO: Zn pour un balayage par faisceau d'électrons de faible taux. Une pluralité de motifs ronds, sont disposés, chacun ayant un diamètre 4,0 mm. Mesure de la consommation énergétique du flament cathodique: La figure 6 représente une relation entre la consommation d'énergie du flament et l'épaisseur de la couche de carbonate. Sur la fgure 6, une tension est appliquée au travers du filament pour maintenir une température de surface de 645 C d'un flament cathodique sur lequel les particules de carbonate ayant chacune une taille moyenne de grain de 0,5 m sont agglomérées. À cet instant, les valeurs du courant du flament sont mesurées. En se référant à la fgure 6, la consommation d'énergie s'accro^t proportionnellement à l'épaisseur du carbonate ternaire revêtant l'âme de tungstène fne. On a estimé que plus fin est le carbonate, plus faible est la o consommation d'énergie. En soumettant l'âme de tungstène dans la solution d'électro- déposition contenant le carbonate ternaire de particules de 3,0 m à la cataphorèse, des flaments cathodiques, sur chacun desquels l'oxyde est appliquée sur une épaisseur de 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 m sont fabriqués. Dans ce cas, un oxyde ayant une épaisseur allant jusqu'à 1,15 m peut être déposé sur le fl de tungstène. Toutefois, un oxyde ayant 17 2830982 une épaisseur de 3,0,um ou inférieure n'a pas pu être déposé uniformément sur le fil de tungstène. Lorsqu'une tension est appliquée au travers du flament cathodique pour maintenir la température de surface de celui-ci à 645 C, la valeur du courant est mesurée. Ainsi, la consommation d'énergie du filament est obtenue. Jusqu'à ce que la taille de grain atteigne 3,0 m, les résultats des mesures sont similaires à la caractéristique de consommation de puissance d'un tube d'affchage fluorescent utilisant des filaments cathodiques sur chacun desquels un oxyde de particules de 0,5 m est déposé, représentée o sur la fgure 6. En soumettant l'âme de tungstène dans la solution d'électro- déposition contenant le carbonate ternaire de particules de 2,0 m à la cataphorèse, des filaments cathodiques, sur chacun desquels l'oxyde est appliquée sur une épaisseur de 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 m sont fabriqués. Toutefois, un oxyde ayant une épaisseur de 2,0 m ou inférieure n'a pas pu être déposé uniformément sur le fil de tungstène. Lorsqu'une tension est appliquée au travers du flament cathodique pour maintenir la température de surface de celui-ci à 645 C, la valeur du courant est mesurée. Ainsi, la consommation d'énergie du flament est mesurée. Jusqu'à ce que la taille de grain atteigne 2,0,um en diamètre, les résultats des mesures sont similaires à la caractéristique de consommation de puissance d'un tube d'affchage fluorescent utilisant des filaments cathodiques sur chacun desquels un oxyde de particules de 0,5 m est déposé, représentée sur la figure 6. Mesures du courant de flament: Comme pour les mêmes échantillons, le flament cathodique est maintenu à la température de surface de 377 C. Le courant de flament est maintenu à une valeur fxe. Chacune des tensions de grille et d'anode sont 18 2830982 respectivement de 100 V DC. La largeur d'impulsion est de 100 1ls. Le cycle Du est 1/300. Dans de telles conditions, les mesures de la valeur du courant de filament saturé sont représentées sur la figure 7. Avec les particules d'oxyde ternaire de 3,0 m (A), le courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 4 1lm, tombe à environ 85% ou moins du courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 6,5 à 7,5 1lm. Le courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 3 1lm, tombe à environ 77% ou moins. Le courant de filament saturé d'une couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 2 m tombe à environ 50% ou moins. Aussi, la couche d'oxyde ternaire d'une épaisseur de 4,0 m ou moins ne peut-elle pas être utilisé en pratique. Avec les particules d'oxyde ternaire de 2,0,um (B) le courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 3 m est environ 100% du courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 6,5 à 7,5 m. Le courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 2 m tombe à environ 77% ou moins. Il est difficile d'utiliser de manière pratique l'oxyde ayant une épaisseur moyenne de 2,um ou moins. o Toutefois, l'oxyde ternaire présentant une épaisseur moyenne de 3 m ou plus peut être utilisé de manière pratique. Avec les particules d'oxyde ternaire de 0,5 m (C), le courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 4 m est d'environ 100% du courant de filament saturé d'une couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 6,5 à 7,5 m. Le courant de filament saturé d'une couche d'oxyde ternaire présentant une épaisseur de 2 m est 100% du courant de filament saturé de la couche d'oxyde ternaire 19 2830982 présentant une épaisseur de 6,5 à 7,5 m. Le courant de filament saturé à la couche d'oxyde ternaire ayant une épaisseur allant jusqu'à 1 m est 92%. Toutefois, en se référant aux caractéristiques de rapport résiduel de courant saturé représenté sur la figure 9, à une épaisseur de couche allant jusqu'à 1 m, de bonnes caractéristiques de rapport résiduel de courant saturé peuvent être attendues comparées aux caractéristiques du tube d'affichage fluorescent classique. Comme décrit antérieurement, les particules de carbonate les plus fines peuvent être déposées de manière plus dense sur l'âme de tungstène et peuvent fournir le courant de filament saturé suffsant. On peut donc affirmer que le carbonate ternaire peut être déposé finement. Des tubes d'affichage fluorescents, dans lesquels des filaments cathodiques revêtus de carbonate sont montés, sont préparés. Le carbonate présente une taille moyenne de grain de 0,5,um, 2,0 m ou 3,0 m. Le carbonate est déposé pour avoir une épaisseur de 0,5 1lm, 1,0 m, 2,0,um, 3,0 m ou 4,0 m. Chaque filament cathodique est maintenu à une température de surface de 377 C. Le courant de filament est maintenu à une valeur fixe. Chacune des tensions de grille et d'anode est établie à 10 V DC. La largeur d'impulsion est établie à 100 ps. Le cycle Du est établi à 1/300. Dans de telles conditions, les valeurs du courant du filament sont mesurées. La figure 8 représente le tracé des mesures du courant de filament comparées à celles d'un tube d'affichage fluorescent qui comprend des cathodes fluorescentes sur lesquelles une couche de carbonate d'une épaisseur de m a été déposée. En conséquence, réduire la taille moyenne de grain de carbonate permet de déposer de manière dense les carbonates sur l'âme de tungstène et de produire un courant de filament saturé suffsant. La longévité du tube d'affichage fluorescent dépend du taux résiduel de brillance comparé à une brillance initiale. Toutefois, en raison du fait que la longévité dépend largement du taux résiduel de courant saturé de filament cathodique d'un tube d'affichage fluorescent, une plus grande longévité que celle de l'art antérieur peut être attendue. Aussi, l'épaisseur de la couche d'oxyde ternaire peut-elle étre réduite. I1 est prouvé que lorsque la taille moyenne de grain dépasse 3,0 1lm, la couche de carbonate ne peut pas étre amincie. Mesures du taux résiduel de courant saturé: En outre, en considérant les mêmes échantillons, la figure 9 représente les modifications du taux résiduel de courant saturé. En se référant à la figure 9, une tension est appliquée au filament cathodique pour réaliser une température de surface de 645 C. La substance fluorescente utilisée pour la couche de substance fluorescente correspond à une substance fluorescente ZnO Zn pour un balayage par faisceau d'électrons à faible taux. Ensuite, le tube d'affichage fluorescent est exploité continuellement pendant 1000 heures, dans une condition telle, que des motifs ronds, de 4,0 mm de diamètre chacun, aient une luminescence de 1000 (cd/m2). o Le graphique (A) est un tracé des rapports des valeurs de courant saturé par période de temps à un courant saturé initial lorsqu'un tube d'affichage fluorescent utilisant des filaments cathodiques classiques (sur lesquels des particules de 3,0 m sont déposées sur une épaisseur de 8 m) a été exploité continuellement pendant 1000 heures. Le graphique (B) est un tracé des rapports des valeurs de courant saturé par période de temps à un courant saturé initial lorsqu'un tube d'affchage fluorescent utilisant des filaments cathodiques (sur lesquels des particules de 2,0 m sont déposées sur une épaisseur de 3 m), selon la présente invention, a été exploité continuellement pendant 1000 heures. Le graphique (C) est un tracé des rapports des valeurs de courant saturé par période de temps à un courant saturé initial lorsqu'un tube d'affchage fluorescent utilisant des filaments cathodiques (sur lesquels des particules de 0,5,um sont déposées sur une épaisseur de 1 m), selon la présente invention, a été exploité continuellement pendant 1000 heures. Ces graphiques indiquent qu'un matériau émetteur d'électrons déposé de manière dense et fine sur un filament cathodique fournit un bon taux de courant saturé. La longévité du tube d'affichage fluorescent dépend du taux résiduel de brillance comparé à la brillance initiale. Le taux résiduel de courant saturé d'un filament cathodique d'un tube d'affchage fluorescent agit comme facteur de la longévité d'exploitation. D'o, on peut attendre une longévité d' exploitation plus élevée que pour l 'art antérieur. Les états des carbonates ternaires déposés sur l'âme de tungstène dans les filaments cathodiques, selon la présente invention, ont été observés au microscope électronique. La figure 10 représente une image de microscope électronique à o balayage (micrographe électronique agrandi 1000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons à particules de 0,5 1lm est déposé sur une épaisseur moyenne de 2,5,um sur une âme de tungstène de 24,5 m de diamètre. La figure 11 représente une image de microscope électronique à s balayage (micrographe électronique agrandi 3000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons à particules de 0,5 m est déposé sur une 22 2830982 épaisseur moyenne de 2,5 m sur une âme de tungstène de 24,5 m de diamètre. Ces micrographes montrent des matériaux émetteurs d'électrons déposés uniformément. La fgure 18 est un diagramme conceptuel représentant l'état susmentionné. On suppose que le carbonate ternaire fin déposé sur l'âme de tungstène fournit une grande surface et émet des électrons avec efficacité. La figure 18 représente une couche de carbonate ternaire unique. Toutefois, on peut supposer que des couches de carbonate ternaire multiples peuvent émettre des électrons plus efficacement. La figure 12 représente une image de microscope électronique à balayage (micrographe électronique agrandi 1000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons à particules de 0,5 1lm est déposé sur une épaisseur moyenne de 4,0!lm sur une âme de tungstène de 24,5 m de diamètre. La figure 13 représente une image de microscope électronique à balayage (micrographe électronique agrandi 3000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons à particules de 0,5 1lm est déposé sur une épaisseur moyenne de 4,0 m sur une âme de tungstène de 24,5 1lm de 2 0 diamètre. Ces micrographes indiquent que le matériau émetteur d'électrons est déposé uniformément. I1 n'y a pas de diagramme conceptuel pour l'état susmentionné. On peut supposer que le carbonate ternaire fin déposé sur l'âme de tungstène (représenté sur la figure 18) fournit une grande surface de contact et émet des électrons avec efficacité. 23 2830982 La figure 14 représente une image de microscope électronique à balayage (micrographe électronique agrandi 1000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons à particules de 2,0 1lm est déposé sur une épaisseur moyenne de 4 m sur une âme de tungstène de 24,5 m de diamètre. La figure 15 représente une image de microscope électronique à balayage (micrographe électronique agrandi 3000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons à particules de 2,0,um est déposé sur une épaisseur moyenne de 4 m sur une âme de tungstène de 24,5 m. L'image du microscope électronique à balayage (un micrographe électronique agrandi 1000 fois) montre une surface remarquablement rugueuse d'un matériau émetteur d'électrons. Sur l' image du microscope électronique à balayage (un micrographe électronique agrandi 3000 fois), la partie saillante est une grande particule et la partie en creux est remplie de fins matériaux émetteurs d'électrons. La figure 19 est un diagramme conceptuel représentant l'état susmentionné. Le carbonate ternaire devient grossier en comparaison du 0,5 1lm représenté sur la figure 18. On peut supposer que le carbonate ternaire grossier déposé sur l'âme de tungstène fournit une grande surface de contact et émet des électrons avec efficacité. La figure 16 représente une image de microscope électronique à balayage (micrographe électronique agrandi 1000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons classique à particules de 3,0 m est déposé sur une épaisseur moyenne de 6,5 m sur une âme de tungstène de 24,5 m de diamètre. La figure 17 représente une image de microscope électronique à balayage (micrographe électronique agrandi 3000 fois) dans laquelle un matériau émetteur d'électrons à particules de 3,0 m est déposé sur une 24 2830982 épaisseur moyenne de 4 m sur une âme de tungstène de 24,5 1lm de diamètre. Comme le montre la fgure 20, une surface de contact avec une âme de tungstène de carbonate à couche unique de particules de 3,0 m devient réduite. Toutefois, en adoptant une structure à couches multiples, même le carbonate ternaire à particules de 3,0 m peut être déposé uniformément comme le montre la figure 21. Comme indiqué précédemment, la réduction de la taille moyenne de grain du carbonate ternaire peut permettre de revêtir uniformément de carbonate ternaire une âme de tungstène. Aussi, un flament cathodique avec une faible consommation d'énergie, peut être obtenu. En outre, l'énergie consommée par le tube d'affichage fluorescent qui utilise le flament cathodique peut être réduite. En comp arai son avec le carbonate clas sique de p articul es ayant une taille de grain de 6,5 à 7,5,um, la couche de matériau émetteur d'électrons ayant une épaisseur de 3,um peut réduire la consommation d'énergie de la cathode à 70% et la couche de matériau émetteur d'électrons ayant une épaisseur de 2,um peut réduite la consommation d'énergie de la cathode à % et la couche de matériau émetteur d'électrons d'une épaisseur de 7 m peut réduire la consommation d'énergie à 50%. La réduction de la consommation d'énergie d'un tube d'affchage fluorescent provoquée par l'utilisation des cathodes de la présente invention contribue largement à l'objectif récent d'économie d'énergie. En outre, l'effet secondaire de la réduction de la taille de grain d'un carbonate à déposer, se traduit par une réduction des gaz (par ex. CO2) produits pendant la décomposition du carbonate. Cela contribue à accroître le degré de vide à l' intérieur du tube d' affichage fluorescent et à améliorer considérablement la fabilité du tube d'affchage fluorescent. 2830982 REVENDICATIONS 1. Cathode à oxydes à chanffage direct (5) sur laquelle une couche de matériau émetteur d'électrons (52) est formée sur une surface d'une âme métallique (51), ledit matériau émetteur d'électrons présentant une épaisseur de 0,5 'lm à 4,0 m. 2. Cathode à oxydes à chanffage direct (5) sur laquelle une couche de matériau émetteur d'électrons (52) est formée sur une surface d'une âme métallique (51), ledit matériau émetteur d'électrons (52) étant une solution solide (71) formée de grains cristallins d'oxyde présentant une taille moyenne de grain d'au moins 0,1 m à 2,0,um. 3. Cathode à oxydes à chauffage direct (5) sur laquelle une couche de matériau émetteur d'électrons (52) est formée sur une surface d'une âme métallique (51), ledit matériau émetteur d'électrons (52) étant une solution solide (71) formée de grains cristallins d'oxyde présentant une taille moyenne de grain d'au moins 0,1 m à 2,0um, ledit matériau émetteur d'électrons (52) présentant une épaisseur moyenne de 0,5 m à 4,0 m. 4. Cathode à oxydes à chauffage direct (5) sur laquelle une couche de matériau émetteur d'électrons (52) est formée sur une surface d'une âme métallique (51), leditmatériau émetteurd'électrons (52) formé de grains cristallins d'oxyde formés de particules de carbonate ayant une taille moyenne de grain d'au moins 0,1 m à 2,0 m. 5. Cathode à oxydes à chanffage direct (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ladite âme métallique (51) comprend une âme de fl de tungstène ou une âme de fl de rhénium tungstène. 26 2830982 6. Cathode à oxydes à chauffage direct (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle ledit matériau émetteur d'électrons (52) comprend un oxyde ternaire constitué au moins de baryum, de strontium et de calcium. s 7. Cathode à oxydes à chauffage direct (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle ledit matériau émetteur d'électrons (52) comprend un oxyde ternaire dans lequel le rapport en poids de baryum (Ba), strontium (Sr) et calcium (Ca) est au moins Ca:Sr:Ba = (5 à 25): (25 à 60): (30 à 60). o 8. Tube d'affchage fluorescent comprenant en tant que source thermonique une cathode à oxydes à chauffage direct (5) selon l'une