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Procédé de fabrication d'un écran luminescent.
L'invention concerne un procédé de fabrication de l'écran luminescent utilisé dans un tube à rayons cathodiques et recouvert, du côté en regard de la source d'électrons, d'une couche métalli- que réfléchissant la lumière. Elle concerne en outre un écran lu- minescent réalisé par ce procédé et un tube à rayons cathodiques muni d'un tel écran.
Il est connu de recouvrir l'écran luminescent d'un tube à rayons cathodiques, sur la face disposée en regard de la source d'électrons, d'une couche métallique réfléchissant la lumière. La face de cette couche métallique opposée à la source d'électrons doit être à réflexion spéculairé. On a déjà proposé plusieurs pro- cédés pour atteindre ce but. Dans l'un de ces procédés, qui fournit d'ailleurs d'excellents résultats, on prévoit, entre la couche de substance luminescente et la couche métallique réfléchissante, une cpuche intermédiaire provisoire, qui recouvre bien la surface gra- @
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nuleuse de la substance luminescente; une matière particulièrement appropriée pour cette couche intermédiaire est la nitrocellulose.
Après l'application de la couche métallique réfléchissante, la couche intermédiaire a rempli sa fonction et on l'enlève. Cet en- lèvement peut s'effectuer de manière très simple en chauffant l'é- cran dans une atmosphère oxydante, de l'air par exemple; pendant ce.chauffage, la couche intermédiaire se vaporise et brûle. Les gaz libérés peuvent s'échapper partiellement sur les côtés de l'é- cran et partiellement à travers la mince couche métallique.
La couche métallique réfléchissant la lumière doit évidem- ment être si mince qu'elle n'empêche pratiquement pas les électrons de parvenir sur la substance luminescente et de porter celle-ci à la luminescence.
Il s'est avéré que les écrans réalisés de la manière dé- crite ci-dessus, présentent encore un inconvénient : pendant le fonctionnement du tube, ils se décolorent, apparemment sous l'ef- fet du bombardement électronique. Le tube ayant fonctionné pendant quelques heures, la couche luminescente devient grisâtre ou brune.
Les essais poussés qui forment la base de la présente invention, ont prouvé que cette décoloration était due d'une part, au procé- dé de fabrication de l'écran, entre autres à l'existence temporai- re de la couche intermédiaire, et d'autre part, à la couche métal- lique réfléchissant la lumière. Bien que la décoloration de l'é- cran ne s'explique pas entièrement, certains indices portent à croi- re qu'elle se produit de la manière suivante.
Sous l'effet du bonbardement électronique de la couche métallique réfléchissant la lumière, un atome métallique de cette couche peut capter un électron et former avec celui-ci un ion mé- tallique. Cet ion métallique peut se diriger vers la couche lumi- nescente et y provoquer une réduction de la substance luminescen- te. Du métal coloré peut ainsi se libérer de la substance lumines- cente.
La décoloration peut aussi être attribuée au fait que la @
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matière de la couche intermédiaire provisoire n'est pas entière- ment évacuée pendant le chauffage et que, pendant le fonctionne- ment du tube, elle réagit avec la substance luminescente et en libère aussi du métal, peut-être par suite de la grande vitesse dont sont animés les électrons incidents.
Dans un procédé conforme à l'invention, pour la fabrica- tion d'un écran luminescent d'un tube à rayons'cathodiques, écran dont la face tournée vers la source d'électrons est recouverte d' une couche métallique réfléchissant la lumière, la couche de subs- tance luminescente, appliquée sur un support, est recouverte, avant l'application de la couche métallique réfléchissant la lumière, d'une couche intermédiaire provisoire en une matière qui peut s'en- lever par chauffage, et on applique, sur la couche intermédiaire provisoire, une seconde couche intermédiaire de faible épaisseur essentiellement constituée par un ou plusieurs oxydes métalliques.
On enlève ensuite la première couche intermédiaire et on recouvre la seconde de la couche métallique réfléchissant la lumière.
Le procédé conforme à l'invention offre un sérieux avan- tage ; la couche métallique réfléchissant la lumière est isolée de la couche luminescente par la couche intermédiaire d'oxydes métal- liques. Les atomes ou les ions métalliques de la couche à réflexion spéculaire ne peuvent alors plus exercer d'effet sur les grains de la substance luminescente . On a ainsi éliminé l'une des causes qui pourraient provoquer la décoloration de l'écran luminescent. La cou- che intermédiaire d'oxydes métalliques élimine aussi, en grande partie, la seconde cause de la décoloration.
En effet, la seconde couche intermédiaire étant très min- ce, la vaporisation et l'oxydation de la couche intermédiaire pro- visoire sont poussées au point qu'il ne subsiste pratiquement plus de matière de cette couche. En outre, par suite de sa forte te- neur en oxygène, la couche intermédiaire d'oxydes entrave proba- blement aussi la réduction éventuelle de substance luminescente,
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réduction que pourraient provoquer des impuretés éventuelles con- tenues dans cette substance. La réduction peut, en effet, être considérée comme une réaction d'équilibre telle qu'il existe d'avan ce une grande quantité d'une substance qui pourrait résulter de la réaction.
La couche intermédiaire provisoire est indispensable pour que, du côté tourné vers la source d'électrons, la couche d'oxydes soit lisse. Sur une telle couche peut alors s'appliquer une couche métallique réfléchissant bien la lumière.
Le Brevet Américain No. 2.233.786 décrit un écran lumi- nescent constitué par un support en verre recouvert de la subs- tance luminescente ; du côté se trouvant en regard de la cathode, cet écran est couvert d'une couche de trioxyde de bore d'une épais- seur telle qu'elle transmet la lumière et les électrons. Sur la couche de trioxyde de bore se trouve, aussi du côté en regard de la cathode, une couche métallique à réflexion spéculaire qui lais- se passer les électrons. La couche intermédiaire en trioxyde de bore s'utilise, entre autres , pour former, sur la couche lumines- cente granuleuse, une surface lisse permettant l'application d' une couche métallique à bonne réflexion spéculaire. On s'explique difficilement comment la couche intermédiaire de trioxyde de bore acquiert, du côté tourné vers la cathode, une surface lisse.
Il est à prévoir que cette couche comportera toutes les irrégularités de la couche luminescente granuleuse. Seule une couche intermé- diaire très épaisse permettrait probablement d'obtenir une surface plus ou moins lisse. Cette épaisse couche intermédiaire présente cependant un inconvénient : rendement de l'écran diminue, car la couche intermédiaire empêche un trop grand nombre d'électrons de parvenir sur la substance luminescente.
Dans une forme d'exécution particulière de l'invention, la couche d'oxyde peut s'appliquer d'une manière simple en revê- tant la couche intermédiaire provisoire d'une mince couche métal- @
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lique et en procédant au chauffage nécessaire pour éloigner la couche intermédiaire provisoire d'une manière telle que la min- ce couche métallique s'oxyde, pour ainsi dire, entièrement. Après ce chauffage, on applique sur la face disposée en regard de la source d'électrons, la couche métallique à réflexion spéculaire.
Un tel procédé se réalise, par exemple, facilement à l'aide d'alu- minium. Le chauffage s'effectue, de préférence, dans une atmosphère oxydante, de l'air par exemple.
Dans une forme d'exécution particulière de l'invention, la couche intermédiaire d'oxydes peut aussi être constituée par du quartz ou du-trioxyde de bore.
Il va de soi que la couche métallique à réflexion spécu- laire ne doit pas nécessairement être constituée par le même mé- tal que celui dont l'oxyde forme la couche intermédiaire.
De préférence, l'épaisseur de la couche intermédiaire d' oxydes est plus petite que 1/4 de celle de la couche métallique réfléchissant la lumière; comme cette dernière a par exemple, une épaisseur de 0,35 micron, l'épaisseur de la couche d'oxyde est, de préférence, inférieure à 0,09 micron.
Le procédé conforme à l'invention offre encore un autre avantage.
Lorsqu'il faut aussi recouvrir la partie de la paroi d'ampoule voisine de l'écran luminescent d'une couche métallique, les procédés connus présentent un inconvénient : suite du chauf- fage nécessaire pour éloigner la couche intermédiaire, le contact entre la couche métallique recouvrant l'écran et celle recouvrant la paroi de l'ampoule est insuffisant. Dans le procédé conforme à l'invention, dans lequel l'application de la couche métallique n'est pas suivie d'un chauffage, ce contact donne toute garantie.
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A method of manufacturing a luminescent screen.
The invention relates to a method of manufacturing the luminescent screen used in a cathode ray tube and covered, on the side facing the electron source, with a light reflecting metal layer. It further relates to a luminous screen produced by this method and to a cathode ray tube provided with such a screen.
It is known practice to cover the luminescent screen of a cathode ray tube, on the face placed opposite the electron source, with a metal layer reflecting light. The face of this metallic layer opposite to the electron source must be specularly reflective. Several methods have already been proposed to achieve this goal. In one of these processes, which moreover provides excellent results, there is provided, between the layer of luminescent substance and the reflective metal layer, a temporary intermediate cap, which covers the surface well.
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void of luminescent substance; a particularly suitable material for this intermediate layer is nitrocellulose.
After the application of the reflective metallic layer, the intermediate layer has served its purpose and is removed. This removal can be carried out very simply by heating the screen in an oxidizing atmosphere, for example air; during this heating, the intermediate layer vaporizes and burns. The released gases can escape partially to the sides of the screen and partially through the thin metal layer.
The light-reflecting metallic layer must of course be so thin that it practically does not prevent electrons from reaching the luminescent substance and causing it to luminescence.
It has been found that screens produced in the manner described above still have a drawback: during operation of the tube, they become discolored, apparently under the effect of electron bombardment. As the tube has operated for a few hours, the luminescent layer turns grayish or brown.
The extensive tests which form the basis of the present invention have shown that this discoloration was due on the one hand to the manufacturing process of the screen, inter alia to the temporary existence of the intermediate layer, and on the other hand, to the metal layer reflecting the light. Although the discoloration of the screen is not fully explained, there is some indication that it occurs in the following manner.
Under the effect of the electron beaming of the light-reflecting metal layer, a metal atom in this layer can pick up an electron and form a metal ion with it. This metal ion can travel to the luminescent layer and cause a reduction in luminescent therein. Colored metal can thus be released from the luminescent substance.
The discoloration can also be attributed to the fact that the @
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material of the temporary interlayer is not completely evacuated during heating and, during operation of the tube, reacts with the luminescent substance and also liberates metal therefrom, possibly as a result of the high speed of which the incident electrons are animated.
In a process according to the invention, for the manufacture of a luminescent screen of a cathode ray tube, the screen of which the face facing the electron source is covered with a metal layer reflecting light, the luminescent layer, applied to a support, is covered, before the application of the light-reflecting metallic layer, with a temporary intermediate layer of a material which can be removed by heating, and applied , on the temporary intermediate layer, a second intermediate layer of low thickness essentially constituted by one or more metal oxides.
The first intermediate layer is then removed and the second is covered with the light reflecting metal layer.
The process according to the invention offers a serious advantage; the light reflecting metal layer is isolated from the luminescent layer by the intermediate metal oxide layer. The atoms or the metal ions of the specular reflection layer can then no longer exert any effect on the grains of the luminescent substance. This has eliminated one of the causes that could cause the discoloration of the luminescent screen. The intermediate layer of metal oxides also largely eliminates the second cause of discoloration.
In fact, the second intermediate layer being very thin, the vaporization and the oxidation of the temporary intermediate layer are pushed to the point that practically no material remains of this layer. In addition, due to its high oxygen content, the intermediate oxide layer probably also hinders the possible reduction of luminescent substance,
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reduction that could be caused by any impurities in this substance. The reduction can, in fact, be regarded as an equilibrium reaction such that there is previously a large quantity of a substance which could result from the reaction.
The temporary intermediate layer is essential so that, on the side facing the electron source, the oxide layer is smooth. On such a layer can then be applied a metallic layer reflecting the light well.
United States Patent No. 2,233,786 describes a luminescent screen consisting of a glass support covered with the luminescent substance; on the side facing the cathode, this screen is covered with a layer of boron trioxide of such thickness that it transmits light and electrons. On the boron trioxide layer, also on the side opposite the cathode, there is a metallic layer with specular reflection which allows electrons to pass. The boron trioxide intermediate layer is used, among other things, to form, on the luminescent granular layer, a smooth surface allowing the application of a metallic layer with good specular reflection. It is difficult to understand how the intermediate layer of boron trioxide acquires, on the side facing the cathode, a smooth surface.
It is to be expected that this layer will include all the irregularities of the luminescent granular layer. Only a very thick intermediate layer would probably make it possible to obtain a more or less smooth surface. This thick intermediate layer, however, has a drawback: the efficiency of the screen decreases, because the intermediate layer prevents too many electrons from reaching the luminescent substance.
In a particular embodiment of the invention, the oxide layer can be applied in a simple manner by coating the temporary intermediate layer with a thin metal layer.
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liquefied and providing the necessary heating to move the temporary intermediate layer away in such a way that the thin metallic layer oxidizes, so to speak, entirely. After this heating, the metal layer with specular reflection is applied to the face placed opposite the electron source.
Such a process can be carried out, for example, easily using aluminum. The heating is preferably carried out in an oxidizing atmosphere, for example air.
In a particular embodiment of the invention, the intermediate layer of oxides may also consist of quartz or boron trioxide.
It goes without saying that the metallic layer with specular reflection does not necessarily have to consist of the same metal as that of which the oxide forms the intermediate layer.
Preferably, the thickness of the intermediate oxide layer is smaller than 1/4 of that of the light reflecting metal layer; as the latter has, for example, a thickness of 0.35 microns, the thickness of the oxide layer is preferably less than 0.09 microns.
The method according to the invention offers yet another advantage.
When it is also necessary to cover the part of the bulb wall adjacent to the luminescent screen with a metal layer, the known methods have a drawback: following the heating necessary to remove the intermediate layer, the contact between the layer metal covering the screen and that covering the wall of the bulb is insufficient. In the process according to the invention, in which the application of the metal layer is not followed by heating, this contact gives any guarantee.